JP3174628B2 - ダクト型電気集じん装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、煙突内に設けられた複
数の小ダクトにより集じんを行なうダクト型電気集じん
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボイラにおいて重油や石炭等の燃料を燃
焼させると、燃料中の硫黄分が酸化してＳＯx （ＳＯ2
及びＳＯ3 ）が発生するが、このうちＳＯ2 ガスについ
ては排煙脱硫装置を設置すれば高効率で除去することが
できる。ところがＳＯ3 ガスについては、排煙脱硫装置
におけるガスの冷却過程において液化し、極めて微細な
ＳＯ3 ミスト（硫酸ミスト）となるため、排煙脱硫装置
ではほとんど除去できず、煙突から紫煙となって排出さ
れる。近年、排煙脱硫装置の普及に伴なってＳＯx の総
排出量は規制値に抑制されてはいるものの、ＳＯ3 ミス
トによる紫煙が目視公害として新たに注目されている。

【０００３】この紫煙を目視不可の状態にまで除去する
ためには、煙突出口におけるばいじん濃度を、微細なＳ
Ｏ3 ミストを含めて１０ｍｇ／ｍ3 Ｎもしくはそれ以下
の非常に低いレベルに抑える必要がある。このために、
従来では煙突上流側に湿式電気集じん装置を設置した
り、あるいはよりコンパクトなダクト型電気集じん装置
を煙突上流の煙道ガスダクト内に設置するという方法が
採られている。このダクト型電気集じん装置（以下ダク
ト型ＥＰと称する）は、煙道ガスダクト横断面を仕切っ
て複数の小ダクトを設け、それら小ダクトの内面を集じ
ん極とするとともに、各小ダクトの中心に棒状の放電極
を設け、高圧を印加して荷電するものである。上記小ダ
クトにおける集じん空間は小空間化（ナロウスペイシン
グ）されているため、空間電荷の高い状態にあっても湿
式電気集じん装置に比べ１０倍以上のコロナ放電を電極
空間に供給することができ、湿式電気集じん装置と比べ
集じん率が非常に高い。

【０００４】ところで、上記放電極としては、湿式電気
集じん装置の１０倍以上の大きなコロナ放電を安定して
供給することができる高電流型の放電極が使用される。
このような高電流型の放電極の一つとして細線ワイヤ
（図６（ａ）参照）があるが、ダクト型ＥＰの場合は電
極をナロウスペイシングとする都合上、位置決めが困難
で火花発生時の振動の影響が懸念される細線ワイヤの適
用は好ましくなく、剛性が高く位置決めが正確に行なえ
る棒状の放電極であることが望ましい。このような剛性
の高い棒状の放電極にて高電流を確保するためには、例
えば図６の（ｂ）に示すごとく、放電極の側面を鋭利な
ナイフエッジ状に成型するか、あるいは放電極の側面に
複数の先端が尖ったトゲ状の突起部を所定間隔で連続的
に設ける等の方法がある。前者については、等価的に放
電極の側面にトゲ状の突起部を無限小の間隔で連続的に
並べたものと考えられるが、このような放電極を用いた
ダクト型ＥＰを実際に運転した場合には、放電極のナイ
フエッジ部がランダムに汚れ、この汚れの程度のわずか
な差により放電極上のコロナ起点の分布が大幅に乱れて
収じん性能の低下につながる恐れがある。したがって、
実運用上は後者の方法、すなわち放電極の側面に複数の
先端が尖ったトゲ状の突起部を設ける方が好ましいこと
が経験的に知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ダク
ト型ＥＰの放電極としては、剛性の高い棒状であって且
つその側面上に複数の先端が尖ったトゲ状の突起部を設
けたものが好ましいことが知られている。ところが、そ
のようなトゲ状の突起部を最適にはどのような配置で放
電極に設ければ良いかという点については従来より明確
ではなかった。

【０００６】一般に、放電極上の突起部を少なくしてそ
の分布を粗とした場合には、小ダクト中でコロナ電流の
十分に流れないデッドスペースが生じ、ダクト型ＥＰの
性能が十分に発揮できない傾向にある一方、突起部を多
くしてその分布を密にすればするほど良いというわけで
はなく、突起部がある限界を越えて密になると、もはや
ダクト型ＥＰの集じん性能は向上せず、むしろ条件によ
っては低下する場合がある。これは、コロナ起点となる
突起部同士が近接しすぎると互いのコロナ電流がクエン
チ（抑制）されてしまうからである。また、突起部を増
やすということは、材料費および加工費等の製造コスト
の増加を意味するので、コストの点からもいたずらに多
くの突起部を設けることは好ましくなく、所要の効果を
得るために必要にして最小数の突起部を放電極上に設け
る必要がある。

【０００７】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であり、その目的とするところは、放電極上に突起部材
を最適な配置で設けることにより、必要にして最小数の
突起部材で良好な集じん性能を発揮し得るダクト型電気
集じん装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、煙道ガスダクトの内部に配置される複数の筒
状の小ダクトと、これらの小ダクトの軸上に当該小ダク
トの長さ方向に沿って配置される棒状の放電極とを有
し、上記放電極に電圧を印加することにより上記小ダク
トを帯電させて集じんを行なうようにしたダクト型電気
集じん装置において、上記放電極の周方向に沿って等間
隔で３乃至６本の突起部材を配設するとともに、これら
の突起部材を上記放電極の長さ方向に沿って所定間隔で
複数組配設し、且つ当該突起部材の先端から上記小ダク
ト内面までの距離をＤ0 、また当該突起部材の放電極に
おける長さ方向の所定間隔をＰとしたとき、これらの関
係を０．６Ｄ0 ≦Ｐ≦２．４Ｄ0 の範囲に設定するよう
にした。

【０００９】

【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。すなわち、放電極の周方向に沿って等間隔で３乃至
６本、望ましくは４本の突起部材を放射状に配設すると
ともに、これらの突起部材を上記放電極の長さ方向に沿
って所定間隔つまり０．６Ｄ0 ≦Ｐ≦２．４Ｄ0 の範
囲、望ましくは１．２Ｄ0 ≦Ｐ≦１．６Ｄ0 の範囲に設
定されるように複数組配設したことにより、小ダクト中
にはコロナ電流の十分に流れないデッドゾーンを生じる
ことがなくなり、また隣接する突起部の先端から流れる
コロナ電流が互いにクエンチされることもなくなり、集
じん効率の点からも、またコストの点からも、放電極上
に突起部材を最適な配置で設けることが可能となる。こ
れにより、必要にして最小数の突起部材で良好な集じん
性能を発揮し得るダクト型電気集じん装置を提供するこ
とができる。

【００１０】

【実施例】図１の（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の
一実施例に係わるダクト型電気集じん装置で使用される
小ダクトおよび放電極の構成を示す上面図および断面図
である。同図において、各小ダクト１の軸上には、この
小ダクト１の長さ方向に沿ってそれぞれ放電極２ａ〜２
ｃが設けられており、これらの放電極２ａ〜２ｃの側面
には、図示のごとく先端が尖った複数の突起部３が放電
極の周方向に沿って等間隔で放射状に、かつ放電極の長
さ方向に沿って等間隔で設けられている。上記突起部３
の放射状分布に関し、図１の（ａ）は放電極２ａの円周
方向に沿って等間隔で２本の突起部３を設けた場合、図
１の（ｂ）は放電極２ｂの円周方向に沿って等間隔で４
本の突起部３を設けた場合、また図１の（ｃ）は放電極
２ｃの円周方向に沿って等間隔で６本の突起部３を設け
た場合をそれぞれ示している。なお上記（ａ）〜（ｃ）
において、突起部３の先端と小ダクト１の内面との距離
をＤ0 、また突起部３の放電極における長さ方向に沿っ
た設置間隔をＰとする。

【００１１】上記図１では、小ダクトの断面が円形の場
合を示したが、小ダクトの断面の形状としては円形に限
らず、あらゆる多角形断面が適用可能である。この例を
図２の（ａ）〜（ｃ）に示す。同図において、（ａ）お
よび（ｂ）は小ダクトの断面が矩形（正方形）の場合、
また（ｃ）は小ダクトの断面が六角形の場合を示してい
る。これらの小ダクトの軸上には、放射状に４等分割さ
れて４本の突起部３が取付けられた放電極２ｂが設けら
れている。小ダクトの断面が多角形になると、放電極と
小ダクトとの関係が円形断面の場合とは異なり一意には
決められなくなるが、小ダクトの断面が正方形の場合の
放電極２ｂの配置例として、（ａ）には放電極２ｂの４
本の突起部３を小ダクト４の面方向に向けた場合を、ま
た（ｂ）には放電極２ｂの４本の突起部３を小ダクト４
の対角線方向に向けた場合をそれぞれ示す。これら
（ａ）および（ｂ）において、突起部３の先端と小ダク
ト４との間の距離はそれぞれＤ0 であるとする。

【００１２】一方、小ダクトの断面が六角形の場合に
は、小ダクト５の六つの面に対して４本の突起部３が相
対することになるので、図中に示すごとく突起部３の先
端と小ダクト５の内面までの距離Ｄ0 およびＤ0 ′に相
違が生じる。しかしその差は微小であり、突起部３の小
ダクト５に対する方向差がダクト型ＥＰの集じん性能に
与える影響は無視し得るほど小さく、突起部３を小ダク
ト内面のどの方向に向けるかという点については主要な
意味を持たない。

【００１３】図３は、放電極の円周方向に沿って等間隔
でＭ本の突起部を放射状に配設した場合について、Ｍの
増減に対するダクト型ＥＰの集じん率の変化を示した図
であり、小ダクトの断面が円形の場合をＡ、正方形の場
合をＢ、そして六角形の場合をＣとした３本の曲線で表
わしている。縦軸は集じん率を表わし、小ダクトが円形
で且つ突起部の本数が４本の場合の集じん率を１として
正規化した集じん性指数として示している。また、各小
ダクトにおいてはその電界強度、すなわち放電極と集じ
ん極（小ダクト）との間にかかる電圧を両者の距離Ｄ0
で除した値が同一となる条件で測定されている。なお、
図１および図２で示した各放電極について、放電極の長
さ方向に沿った突起部３の設置間隔ＰをそれぞれＰ＝
１．５Ｄ0としてある。

【００１４】図３において、Ａ，Ｂ，Ｃの各ケースとも
Ｍ＝４または５において集じん性能がピークとなり、Ｍ
が４より小さいとき集じん性能が極端に減少している。
小ダクトが円形断面のＡのケースにおいて、ピーク性能
の９０％以上の性能を保つためにはＭが３以上であるこ
とが必要であり、Ｍ＝１，２においては性能低下が著し
く実用に耐えない。また、Ｍ＝４または５を越えると性
能は除々に低下する。その低下の傾きは比較的小さい
が、突起部３の本数をいたずらに増加させることはコス
トの上で不利なので、Ｍ＝６以上とすることは実用上意
味がない。以上のことから、放電極の周方向に沿って等
間隔で設ける突起部の本数は３〜６本の範囲が適当であ
り、望ましくはピーク性能の得られる最低本数であるＭ
＝４が最も適している。なお図３において明らかなよう
に、Ａ，Ｂ，Ｃの各ケースともそのピーク性能の絶対値
にあまり大きな差はなく、例えばＭ＝４における正方形
断面の小ダクト４を用いた場合には、同じくＭ＝４にお
ける円形断面の小ダクト１を用いた場合の少なくとも９
０％以上の性能が期待できる。またＭ＝４の場合におい
て、小ダクト４における正方形断面の内側面に突起部３
を向けた場合（図２の（ａ）に相当）のピーク値を白抜
きのマークで、また正方形断面の対角線方向に突起部３
を向けた場合（図２の（ｂ）に相当）のピーク値を黒抜
きのマークで図中に示したが、両者の性能差はほとんど
確認できない。

【００１５】さて、小ダクトの形状として最も好ましい
Ｍ＝４の放電極について、これを製作するに当たって
は、放電極（支持棒）２ｂ上に、この放電極の周方向に
沿って４等分割する方向に４本の突起部３をスタッド溶
接等の手段によって固定するわけであるが、その作業性
を考えると、図４に示すように断面を矩形（正方形）と
した放電極２ｄとすることが極めて有効であることが容
易にわかる。

【００１６】図５は、正方形断面の小ダクト４内に、上
記図４で示した矩形断面の放電極２ｄをその突起部３が
小ダクト４の対角線方向を向くように（図２（ｂ）と同
様）配置した場合について、放電極２ｄの長さ方向に沿
った突起部３の設置間隔Ｐの変化に対するダクト型ＥＰ
の集じん性能の変化を表わしている。横軸は、設置間隔
ＰをＤ0 （突起部３と小ダクト４の内面との距離）にて
無次元化したＰ／Ｄ0の形で示し、縦軸の集じん率はＰ
／Ｄ0 ＝１の場合の集じん率を１として無次元化した値
で示している。Ｐ／Ｄ0 が小さいと、突起部３が密に配
設されすぎてコロナ電流がクエンチされ、性能は低下す
る。一方、Ｐ／Ｄ0 の増大とともにＰ／Ｄ0 ＝１．２〜
１．６あたりで性能はピークに達し、それ以上になると
突起部３の配置が粗となりすぎてコロナ電流のデッドス
ペースが生じ、除々に性能が低下していく。本図より明
らかなように、ピーク時の９０％以上の性能を得るため
には、Ｐ／Ｄ0 ＝０．６〜２．４の範囲にあることが必
要であり、望ましくは集じん率がピークに達するＰ／Ｄ
0 ＝１．２〜１．６の時にダクト型ＥＰは最適なる運転
条件を得ることができる。

【００１７】このように本実施例であれば、放電極（望
ましくは円形断面を有する放電極）の周方向に沿って等
間隔に３乃至６本、好ましくは４本の突起部３を放射状
に配設するとともに、当該突起部３の先端から小ダクト
内面までの距離Ｄ0 と、当該突起部３の放電極における
長さ方向の設置間隔Ｐとの関係が０．６Ｄ0 ≦Ｐ≦２．
４Ｄ0 の範囲に、好ましくは１．２Ｄ0 ≦Ｐ≦１．６Ｄ
0 の範囲に設定されるように、上記突起部３を放電極の
長さ方向に沿って複数組配設したことにより、小ダクト
中にはコロナ電流の十分に流れないデッドゾーンを生じ
ることがなくなり、また隣接する突起部の先端から流れ
るコロナ電流が互いにクエンチされることもなくなり、
集じん効率の点からも、またコストの点からも放電極上
に突起部材を最適な配置で設けることが可能となる。こ
れにより、必要にして最小数の突起部材で良好な集じん
性能を発揮し得るダクト型電気集じん装置を提供するこ
とができる。

【００１８】また、突起部３を放電極の周方向に沿って
放射状に４本設ける場合には、この放電極を矩形の断面
を持つ部材とすることにより、製造工程において、突起
部３を例えばスタッド溶接等により放電極円周上に取付
ける際の作業性を著しく向上させることができる。なお
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能であ
る。

【００１９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、放
電極の周方向に沿って等間隔で３乃至６本の突起部材を
放射状に配設するとともに、これらの突起部材を前記放
電極の長さ方向に沿って所定間隔で複数組配設し、且つ
当該突起部材の先端から前記小ダクト内面までの距離を
Ｄ0 、また当該突起部材の放電極における長さ方向の所
定間隔をＰとした場合に、これらの関係を０．６Ｄ0 ≦
Ｐ≦２．４Ｄ0 の範囲に設定するようにしたので、小ダ
クト中にはコロナ電流の十分に流れないデッドゾーンが
生じることはなくなり、また隣接する突起部の先端から
流れるコロナ電流が互いにクエンチされることもなくな
り、必要にして最小数の突起部材で良好な集じん性能を
発揮し得るダクト型電気集じん装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わるダクト型電気集じん
装置で使用される小ダクトおよび放電極の構成を示す上
面図および断面図。

【図２】本発明の一実施例に係わるダクト型電気集じん
装置で使用される小ダクトおよび放電極の構成を示す上
面図。

【図３】放電極の円周に放射状に設けられた突起部の本
数に対するダクト型ＥＰの集じん率の変化を示す図。

【図４】矩形の断面を有する放電極を示す図。

【図５】突起部３の設置間隔Ｐの変化に対するダクト型
ＥＰの集じん性能の変化を示す図。

【図６】従来例に係わる放電極を構成を示す図。

【符号の説明】

１…円形断面の小ダクト、２ａ〜２ｄ…放電極、３…突
起部、４…矩形断面の小ダクト、５…六角形断面の小ダ
クト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B03C 3/00 - 3/88

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 煙道ガスダクトの内部に配置される複数
   の筒状の小ダクトと、これらの小ダクトの軸上に当該小
   ダクトの長さ方向に沿って配置される棒状の放電極とを
   有し、前記放電極に電圧を印加することにより前記小ダ
   クトを帯電させて集じんを行なうようにしたダクト型電
   気集じん装置において、 前記放電極の周方向に沿って等間隔で３乃至６本の突起
   部材を配設するとともに、これらの突起部材を前記放電
   極の長さ方向に沿って所定間隔で複数組配設し、且つ当
   該突起部材の先端から前記小ダクト内面までの距離をＤ
   0 、また当該突起部材の放電極における長さ方向の所定
   間隔をＰとしたとき、これらの関係を０．６Ｄ0 ≦Ｐ≦
   ２．４Ｄ0 の範囲に設定したことを特徴とするダクト型
   電気集じん装置。