JP3021572U - 電気集塵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気ファンを必要とせず、また、ばい塵の再
飛散を防ぐための特別の装置を必要としない電気集塵排
気装置を提供する。 【解決手段】 建屋１の上に燃焼炉２を形成し、炉壁３
と連続する格好で煙突５を立ち上げる。煙突５は円形断
面であり、周囲が鋼板６で構成され、その内面にキャス
タブル耐火物７をライニングする。建屋１の上に、煙突
５とは独立した構造物１５を設け、これを利用して煙突
５の真上に桁材１６を渡す。桁材１６は碍子１７により
電気的に絶縁する。この桁材１６から放電極１９を煙突
５の中心に吊り下げる。放電極１９はほぼ下半分に、針
状の突起である放電針１９ａを多数備えている。この放
電極１９に直流高圧電源２０のマイナス極を接続し、プ
ラス極は煙突周りの鋼板６に接続すると共に接地する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は耐火物をライニングした排気管を兼ねた電気集塵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

金属精練・溶鉱炉（転炉、キューポラ等）、金属加熱・熱処理炉（焼きなまし 炉等）、窯業炉（セメントキルン等）、廃棄物焼却炉、乾燥炉、熱機関等の燃焼 室から出る排気ガスからの集塵に用いられる従来の電気集塵機は、排気ガスが多 数の狭い集塵極の間を通り抜けるようになっているので、圧力損失が大きい。ま た、電気集塵機が高熱に晒されるのを防ぐため、直前に排熱回収用熱交換器また はガス中和装置を兼ねた冷却装置等を設けるのが普通であり、そのためにも圧損 が増える。このような圧力損失のため、排気ガスの送り出しは、自然通風だけで は無理で、排気ファンが不可欠である。ところが、排気ファンは腐食性ガスや熱 に晒されるので故障しやすく、その保守点検に多くの手間が掛かっていた。

【０００３】 その他、従来の電気集塵装置では次に挙げるような問題があった。 （i）集塵極に付着したばい塵を払い落とすための槌打ちによる再飛散の発生 。 （ii）ガス流速が大きい場合の流体力学的再飛散の発生。 （iii）ばい塵の電気抵抗が１０¹²Ω・cm以上の著しく高い場合に生じる逆電離 現象による再飛散の発生。 （iv）ばい塵の電気抵抗が１０⁴Ω・cm以下の低い場合の異常再飛散の発生。

【０００４】 このような集塵極上に捕集したばい塵の再飛散現象により、集塵率の低下を招 く。これを防ぐために、従来の集塵装置では、 （i）排気ガスの調湿 （ii）３６０℃前後の高温での集塵 （iii）湿式の電気集塵 （iv）パルス荷電方式 の採用等、面倒な対策が必要であった。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

この考案は、排気ファンを必要とせず、また、ばい塵の再飛散を防ぐための特 別の装置を必要としない電気集塵排気装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】

この考案では、燃焼炉等の燃焼室より発生する排気ガスを大気に放出するため の排気管（煙突を含む。）が排気ガスの高温に晒されるため、外周りは鋼板で作 り、その内面は耐火物をライニングする。耐火物としてキャスタブル耐火物（S_i O₂とAl₂O₃を主成分とする耐火コンクリート）等が好適である。

【０００７】 耐火物は常温では絶縁体であり、ほとんど電気は通さない。しかし、運転中、 耐火物は表面が８００℃前後、脱落防止のための耐熱性金属アンカーの付近では ４００〜５００℃にもなり、このような高温になると、一般の絶縁材料と同様、 一般の耐火物は電気絶縁性が失われる。図１は、キャスタブル耐火物の電気抵抗 の温度依存性の一例を示す。

【０００８】 コロナ放電は、高い電圧を必要とするが、流れる電流は小さいので、集塵極に は金属のような完全な導電性は必ずしも必要としない。集塵極に捕捉されたばい 塵の電荷を逃がすのに必要な導電性があれば充分である。

【０００９】 この考案では、排気管の中心に放電極を吊り下げ、放電極と排気管周囲の鉄板 の間に直流高電圧を印加する。（極性は、一般の電気集塵装置と同様、鋼板をプ ラス、放電極をマイナス側とする。）

【００１０】 この装置では、排気管（煙突）の中心に放電極があり、排気管内面が集塵極と なるため、放電ギャップがかなり長くなるが、このような長ギャップの高温時の コロナ放電について詳しく述べた文献はない。小型（放電ギャップの短い）の実 験装置により、大気圧で５００〜７００℃の高温ガス中では常温の場合と比較し て、同一印加電圧で２桁以上大きな電流が流れることが確かめられた。図２に得 られたデータの一例を示す。したがって、この考案の装置のように放電ギャップ が長い場合でも、放電極の長手方向に多数の放電針を設けることにより、放電ギ ャップが長い割りにあまり電圧が高くない、通常の直流高圧電源装置で充分なコ ロナ放電を生じさせることができる。

【００１１】 さらに、火花放電では、火花開始電圧が放電ギャップと気体密度の積に比例す るといわれており、本装置のような長ギャップでは、高温でも火花電圧はかなり 高い値となり、運転電圧との差を大きく取ることができ、火花放電による短絡の 心配のない安全な運転ができる。

【００１２】 コロナ放電が起こると、ガス分子のイオン化が進行し、多数の負イオン、正イ オンが生成され、正イオンは直ちに放電極に中和され、負イオンおよび自由電子 は集塵極に向って走行する。このような電界中を燃焼ガスが通過すると、ガス中 の粒子（ばい塵）はイオンおよび電子の衝突により瞬間的に荷電される。

【００１３】 帯電したばい塵は、放電極と耐火物である集塵極の間の電界の作用により、集 塵極に引き寄せられる。本考案では、放電極と集塵極の間隔が大きく、また、高 圧電源装置の電圧の高さにも実用上限界があるため、強力な電界を得ることは難 しく、帯電したばい塵を集塵極に引き付ける力は弱い。しかし、両電極は排気ガ スの流れに沿った方向に長く延びているので、大きな排気管断面積による低い排 気ガス流速と相俟って、帯電したばい塵が電界の中を通過する時間が長く、した がって、弱い電界でも充分な集塵効果を得ることができる。

【００１４】 集塵極に捕捉されたばい塵は、排気管内面に付着するが、付着層の厚みが大き くなると、自重で剥離し落下する。従来の乾式電気集塵機では、集塵極に付着し たばい塵は、定期的な槌打ちや振動を与えることによって払い落としていた。こ のようにばい塵が集塵極に強固に付着するのは、ばい塵に含まれる水分を仲立ち にしてばい塵同士が凝集するためと考えられる。本考案では、ばい塵が高温に晒 されるので、凝集水分がなくなり、集塵極に厚い層をなして付着することはなく 、付着層が厚くなる前に電極凝集効果により粗大化した粒子が自重により自然落 下する。

【００１５】 なお、この考案では排気管の断面積が大きく取れるので、排気ガスの流速が充 分小さく、したがって、捕集したばい塵の流体力学的再飛散を防止できる。

【００１６】 また、本考案を排気ガスの量が少なく、したがって、排気管断面積の小さな装 置に応用することももちろん可能である。この場合、放電ギャップが比較的短く 、かつ、高温であるため、図２に示したデータからも分るとおり、従来の電気集 塵装置と比較して運転電圧を低くすることができる。これにより、電源を簡単に でき、電気絶縁対策も簡素化できる。

【００１７】 放電極に先端のとがった（曲率の大きい）放電針を取り付けることにより、コ ロナ放電を起きやすくできることはよく知られている。本考案を放電ギャップが 長い装置に応用する場合は、放電極に放電針を多数取り付けることにより、運転 電圧を低くすることができる。 本考案を放電ギャップが短い装置に応用する場合は、放電針の数と形状を選ぶ ことにより、運転電圧を変えることができる。

【００１８】 排気管は燃焼室と別個独立に形成してもよいが、排気管を燃焼室の直上に立設 すれば、排気管内面からはがれ落ちたばい塵が燃焼室に落下し、燃焼室の床の灰 といっしょに外に排出することができて手間が掛からない。したがって、剥がれ 落ちるばい塵を受けるためのホッパが必要がない。排気管内の排気ガスの流速は 充分に小さいので、排気管内面からはがれ落ちたばい塵が壁面に沿って静かに落 下する。

【００１９】 従来の乾式電気集塵装置では、ばい塵の電気抵抗が高い場合、ばい塵が逆電離 して集塵極から再飛散することがある。ばい塵の電気抵抗は高温になるにしたが って小さくなるが、この考案では排気管内で高温の排気ガスから直接集塵するの で、ばい塵の電気抵抗は充分低く保たれ、逆電離による再飛散の問題は起こりに くい。また、この装置では、耐火物である集塵極が完全な導電体ではないので、 ばい塵の電気抵抗が低い場合でも、集塵極において電荷の中和が時間を掛けてゆ っくりと行われ、ばい塵の電気抵抗率が小さい場合の異常再飛散の問題は起こり にくい。

【００２０】

【実施例】

この考案を焼却炉に応用した実施例を図３に基づいて説明すると、建屋１の上 に、燃焼室としての焼却炉２を形成し、炉壁３と連続する格好で、排気管として の煙突５を立ち上げる。煙突５は円形断面であり、周囲が鋼板６で構成され、そ の内面にキャスタブル耐火物７をライニングする。キャスタブル耐火物７の脱落 を防ぐため、鋼板６の内面に耐熱金属製アンカー６ａを多数植付ける。

【００２１】 炉壁３には、焼却物８を炉内に投入するための投入口９、燃焼空気取入れ口１ ０、助燃バーナ１１、ガス中和用アルカリ溶液スプレー装置１２を設け、炉床４ には灰出し口１３を設ける。

【００２２】 建屋１の上に、煙突５とは独立した構造物１５を設け、この構造物を利用して 煙突５の真上に桁材１６を渡す。桁材１６は碍子１７により電気的に絶縁する。 この桁材１６から放電極１９を煙突５の中心に吊り下げる。放電極１９はほぼ下 半分に、針状の突起である放電針１９ａを多数備えている。

【００２３】 この放電極１９に直流高圧電源２０のマイナス極を接続し、プラス極は煙突周 りの鋼板６に接続すると共に接地する。

【００２４】 炉床４の上で焼却物８を燃やすと、高温の排気ガスが煙突５を通って上部から 排出される。煙突内は高温の排気ガスで満たされ、煙突内面のキャスタブル耐火 物７が集塵極となって、放電極１９との間でコロナ放電が起こる。コロナ放電に より、燃焼ガス中のばい塵は、帯電し、集塵極である煙突内面に引き寄せられ、 排気ガスに晒され高温になって電気絶縁性を失ったキャスタブル耐火物７に付着 し、電気的に中和される。帯電したばい塵の動きを図２に矢印で示す。煙突内面 に付着したばい塵は、やがて自重ではがれ、壁面に沿って炉床に落ちる。 こうしてばい塵が除去された排ガスが、煙突の出口から排出される。

【００２５】 上述の実施例は、煙突が焼却炉の直上に炉壁から一体的に立ち上がっていたが 、この考案はこれのみに限定されることはなく、焼却炉と煙突が分離独立してい てもよい。

【００２６】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案は次の効果がある。 請求項１の電気集塵装置は、排気管のほぼ中心線上に放電極を支持し、この放 電極と排気管の周りの金属板の間に直流高電圧を印加するようにしたものであり 、排気管内が高温の排気ガスに満たされ、放電極と排気管内面の耐火物との間に 温度が低い場合と比較して低い電圧でコロナ放電を起こし、排気ガス中のばい塵 を帯電させて排気管内面の高温になって導電性を生じた耐火物に引き寄せ捕捉す ることができる。また、きわめて構造が簡単で設備費が安価であり、排気ファン やばい塵の再飛散防止装置も特に必要ないので維持管理も容易である。

【００２７】 請求項２の電気集塵装置は、放電極の周囲に放電針を取り付けたものであり、 高温状態でのコロナ放電のし易さと相俟って、放電ギャップが長い場合でもあま り電圧の高くない通常の直流高圧電源装置で充分運転できる効果がある。 また、放電ギャップがあまり長くない場合は、放電針の数と形状を選ぶことに より運転電圧を変えることができ、放電極、集塵極の排気ガスの流れ方向の長さ に制限がある場合や、電源、電気絶縁上の制約、排気ガスの温度等に幅広く対応 できる効果がある。

【００２８】 請求項３の電気集塵装置は、燃焼室の直上に、燃焼室の壁から一体に排気管を 延設したものであり、集塵電極に捕捉されたばい塵がはがれ落ちたとき、そのま ま燃焼室まで落下していくので、ばい塵を受けるホッパが不用であり、燃焼室に 落ちたばい塵は灰といっしょに処理することができて便利である。

【００２９】 請求項４の電気集塵装置は、排気管と独立した構造物上に桁材を渡し、この桁 材から放電極を排気管の中に吊り下げたものであり、簡単な構造ながら、電気的 絶縁性を保持しながら、放電極を排気管の中心に支持することができる効果があ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 キャスタブル耐火物の電気抵抗−温度特性を
示すグラフである。

【図２】 キャスタブル耐火物をライニングした煙突の
放電電圧−電流特性図である。

【図３】 この考案による電気集塵装置の線図的な断面
図である。

【符号の説明】

２ 焼却炉（燃焼室） ５ 煙突（排気管） ６ 鋼板（金属板） ７ キャスタブル耐火物（集塵極） １５ 構造物 １６ 桁材 １９ 放電極 １９ａ 放電針 ２０ 直流高圧電源

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属板（６）の内面を耐火物（７）で覆
   った、高温の排気ガスを外部に放出するための排気管
   （５）と、該排気管のほぼ中心線上に該排気管と電気的
   に絶縁された状態で支持された放電極（１９）と、該放
   電極と該金属板の間に直流高電圧を印加するための高圧
   電源（２０）からなる電気集塵装置。
2. 【請求項２】 該放電極が周囲に放電針（１９ａ）を有
   している請求項１に記載の電気集塵装置。
3. 【請求項３】 該排気管が燃焼室（２）の直上に、該燃
   焼室の壁から一体に延設されている請求項１または２に
   記載の電気集塵装置。
4. 【請求項４】 該排気管から独立した構造物（１５）上
   に、該排気管の出口を跨ぐ格好で桁材（１６）を渡し、
   該桁材から該放電極を該排気管の中に吊り下げた請求項
   １、２または３に記載の電気集塵装置。