JP3208628B2 - プラズマ法排ガス浄化装置 - Google Patents
プラズマ法排ガス浄化装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発電用ボイラ、各種燃
焼機関、燃焼炉等から排出される排ガス中に含まれる有
害物質を浄化する手段の１つであるプラズマ法排ガス浄
化装置に関する。
焼機関、燃焼炉等から排出される排ガス中に含まれる有
害物質を浄化する手段の１つであるプラズマ法排ガス浄
化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ法排ガス浄化装置は、公知のも
のであり（公表特許公報昭６３−５０００２０号公報参
照）、この原理を図３を参照して説明する。
のであり（公表特許公報昭６３−５０００２０号公報参
照）、この原理を図３を参照して説明する。
【０００３】図３において、(1) はプラズマを発生させ
るための高電圧パルス発生電源を示し、(2) はワイヤ型
放電電極、(3) はプレート型対向電極を示す。この両電
極(2)(3)間にパルスピーク電圧１ｋＶ〜５００Ｋｖ、パ
ルス周波数１０ＨＺ〜２５０ＨＺ、パルス幅１ナノ秒〜
１０マイクロ秒、立ち上がり時間１００ｋＶ／ナノ秒〜
１００Ｖ／ナノ秒の高電圧パルスを連続的に印加する
と、電極間に非平衡プラズマ(4) が発生する。このよう
な場に有害ガス成分を含む排ガス(5) を通じるとプラズ
マによって各種ラジカルが発生する。
るための高電圧パルス発生電源を示し、(2) はワイヤ型
放電電極、(3) はプレート型対向電極を示す。この両電
極(2)(3)間にパルスピーク電圧１ｋＶ〜５００Ｋｖ、パ
ルス周波数１０ＨＺ〜２５０ＨＺ、パルス幅１ナノ秒〜
１０マイクロ秒、立ち上がり時間１００ｋＶ／ナノ秒〜
１００Ｖ／ナノ秒の高電圧パルスを連続的に印加する
と、電極間に非平衡プラズマ(4) が発生する。このよう
な場に有害ガス成分を含む排ガス(5) を通じるとプラズ
マによって各種ラジカルが発生する。
【０００４】排ガス中の有害成分はこのラジカルとの反
応によりＣＯはＣＯ2 に、ＳＯｘはＳＯ3 に、ＮＯｘは
ＮＯ2 に酸化され、無害な形態あるいは捕集されやすい
形態に変化する。また、被処理ガスがごみ焼却炉からの
排ガスの場合、ガス中に含まれるダイオキシンなどは分
解されて無害化される。これらの反応が生じている反応
器内、あるいは反応器後流にアンモニア、石灰等を吹き
込むとＳＯｘ成分およびＮＯｘ成分はそれぞれ硫酸アン
モニウムおよび硝酸アンモニウムまたは硫酸カルシウム
および硝酸カルシウム等の固体に変化するので、後流に
電気集塵器あるいはバグフィルターを設けてこれらを捕
集することにより排ガス浄化が達成される。
応によりＣＯはＣＯ2 に、ＳＯｘはＳＯ3 に、ＮＯｘは
ＮＯ2 に酸化され、無害な形態あるいは捕集されやすい
形態に変化する。また、被処理ガスがごみ焼却炉からの
排ガスの場合、ガス中に含まれるダイオキシンなどは分
解されて無害化される。これらの反応が生じている反応
器内、あるいは反応器後流にアンモニア、石灰等を吹き
込むとＳＯｘ成分およびＮＯｘ成分はそれぞれ硫酸アン
モニウムおよび硝酸アンモニウムまたは硫酸カルシウム
および硝酸カルシウム等の固体に変化するので、後流に
電気集塵器あるいはバグフィルターを設けてこれらを捕
集することにより排ガス浄化が達成される。
【０００５】図４は、電極の変形例を示すもので、(6)
は高電圧パルス発生電源、(7) はワイヤ型放電電極、
(8) はシリンダー型対向電極を示し、両電極(7)(8)間に
高電圧パルスを連続的に印加してプラズマ(9) を発生さ
せるタイプのものである。被処理排ガス(5) はワイヤ型
放電電極(7) とシリンダー型対向電極(8) との間に流さ
れる。
は高電圧パルス発生電源、(7) はワイヤ型放電電極、
(8) はシリンダー型対向電極を示し、両電極(7)(8)間に
高電圧パルスを連続的に印加してプラズマ(9) を発生さ
せるタイプのものである。被処理排ガス(5) はワイヤ型
放電電極(7) とシリンダー型対向電極(8) との間に流さ
れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の図３に示したワ
イヤ型放電電極とプレート型対向電極とを使用するもの
では、排ガスの通過方向にプレートを広げるとともにこ
れに応じてワイヤを複数本配置して１つの電極ユニット
を形成し、この電極ユニットを通過方向と直角方向に複
数配置することによりスケールアップが可能であり、大
量の排ガス処理ができるという利点を有しているが、ワ
イヤの長さ方向に間欠的にプラズマが発生する特徴を持
つので、プラズマに疎の部分ができてプラズマと排ガス
との接触効率が良くないと言う問題を有している。
イヤ型放電電極とプレート型対向電極とを使用するもの
では、排ガスの通過方向にプレートを広げるとともにこ
れに応じてワイヤを複数本配置して１つの電極ユニット
を形成し、この電極ユニットを通過方向と直角方向に複
数配置することによりスケールアップが可能であり、大
量の排ガス処理ができるという利点を有しているが、ワ
イヤの長さ方向に間欠的にプラズマが発生する特徴を持
つので、プラズマに疎の部分ができてプラズマと排ガス
との接触効率が良くないと言う問題を有している。
【０００７】また、上記の図４に示したワイヤ型放電電
極とシリンダー型対向電極とを使用するものでは、プラ
ズマに疎の部分ができないのでプラズマと排ガスとの接
触効率は良いが、電界強度が小さいため、大量の排ガス
を処理するためには、小口径のシリンダーを多数本配置
する方法を取らなければならず、各電極の配線や絶縁が
複雑化するのでスケールアップに適していないという問
題がある。
極とシリンダー型対向電極とを使用するものでは、プラ
ズマに疎の部分ができないのでプラズマと排ガスとの接
触効率は良いが、電界強度が小さいため、大量の排ガス
を処理するためには、小口径のシリンダーを多数本配置
する方法を取らなければならず、各電極の配線や絶縁が
複雑化するのでスケールアップに適していないという問
題がある。
【０００８】本発明の目的は、プラズマと排ガスとの接
触効率の問題と、スケールアップの問題とを同時に解決
したプラズマ法排ガス浄化装置を提供することにある。
触効率の問題と、スケールアップの問題とを同時に解決
したプラズマ法排ガス浄化装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によるプラズマ法
排ガス浄化装置は、煙道の内部に少なくとも１つの放電
電極および少なくとも１つの対向電極が交互に設けられ
てなる反応器と、両電極に接続された高電圧パルス発生
電源とを備え、両電極間に高電圧パルスを連続的に印加
することにより非平衡プラズマを発生させ、排ガスが反
応器中を通過する間に排ガス中の有害ガス成分を捕集し
やすい形態もしくは無害な形態に転換するプラズマ法排
ガス浄化装置において、対向電極は断面多角形の複数の
角筒体からなるハニカム状のものであり、各角筒体の中
心に、ワイヤ型放電電極が配置されており、各放電電極
の一端が対向電極の一端面より外方に張り出され、全放
電電極の一端同士が網のように導線で連結され、この網
状の導線と高電圧パルス発生電源とが１本の導線により
接続され、各放電電極の張出し部分の長さＡは、放電電
極から対向電極の角筒体までの距離をＢとしたときに、
Ａ＞Ｂとなるように決められていることを特徴とするも
のである。
排ガス浄化装置は、煙道の内部に少なくとも１つの放電
電極および少なくとも１つの対向電極が交互に設けられ
てなる反応器と、両電極に接続された高電圧パルス発生
電源とを備え、両電極間に高電圧パルスを連続的に印加
することにより非平衡プラズマを発生させ、排ガスが反
応器中を通過する間に排ガス中の有害ガス成分を捕集し
やすい形態もしくは無害な形態に転換するプラズマ法排
ガス浄化装置において、対向電極は断面多角形の複数の
角筒体からなるハニカム状のものであり、各角筒体の中
心に、ワイヤ型放電電極が配置されており、各放電電極
の一端が対向電極の一端面より外方に張り出され、全放
電電極の一端同士が網のように導線で連結され、この網
状の導線と高電圧パルス発生電源とが１本の導線により
接続され、各放電電極の張出し部分の長さＡは、放電電
極から対向電極の角筒体までの距離をＢとしたときに、
Ａ＞Ｂとなるように決められていることを特徴とするも
のである。
【００１０】角筒体の断面は正六角形が一般的である
が、四角形、三角形およびその他の多角形でもよい。
が、四角形、三角形およびその他の多角形でもよい。
【００１１】処理される排ガスの濃度や性状等により放
電電圧、放電時間等が決められ、これらの放電電圧や放
電時間の下でプラズマが良好に発生するように、放電電
極の板厚および長さ、ワイヤ電極の直径等が決められ
る。
電電圧、放電時間等が決められ、これらの放電電圧や放
電時間の下でプラズマが良好に発生するように、放電電
極の板厚および長さ、ワイヤ電極の直径等が決められ
る。
【００１２】
【作用】本発明によるプラズマ法排ガス浄化装置は、対
向電極は断面多角形の複数の角筒体からなるハニカム状
のものであり、各角筒体の中心に、ワイヤ型放電電極が
配置されているものであるから、プラズマに疎の部分が
できない。また、スケールアップするさいは、ハニカム
状対向電極を構成する角筒体の数を増やせばよい。ま
た、各放電電極の張出し部分の長さＡは、放電電極から
対向電極の角筒体までの距離をＢとしたときに、Ａ＞Ｂ
となるように決められているので、網状の導線と対向電
極の端面との間で放電が起こることが防止される。
向電極は断面多角形の複数の角筒体からなるハニカム状
のものであり、各角筒体の中心に、ワイヤ型放電電極が
配置されているものであるから、プラズマに疎の部分が
できない。また、スケールアップするさいは、ハニカム
状対向電極を構成する角筒体の数を増やせばよい。ま
た、各放電電極の張出し部分の長さＡは、放電電極から
対向電極の角筒体までの距離をＢとしたときに、Ａ＞Ｂ
となるように決められているので、網状の導線と対向電
極の端面との間で放電が起こることが防止される。
【００１３】
【実施例】本発明の実施例を、以下図面を参照して説明
する。なお、以下の説明において、図１の左右を左右と
いうものとする。
する。なお、以下の説明において、図１の左右を左右と
いうものとする。
【００１４】図１は、本発明によるプラズマ法排ガス浄
化装置を示し、図２はこの装置におけるプラズマ発生用
電極の概念を示す。
化装置を示し、図２はこの装置におけるプラズマ発生用
電極の概念を示す。
【００１５】図１に示すように、プラズマ法排ガス浄化
装置は、煙道(11)の内部に放電電極(13)および対向電極
(14)が１つずつ設けられてなる反応器(10)と、両電極(1
3)(14)に接続された高圧パルス電源(12)とを備えてい
る。
装置は、煙道(11)の内部に放電電極(13)および対向電極
(14)が１つずつ設けられてなる反応器(10)と、両電極(1
3)(14)に接続された高圧パルス電源(12)とを備えてい
る。
【００１６】放電電極(13)はワイヤ型で、対向電極(14)
は、断面が正六角形の多数の角筒体(14a) からなるハニ
カム状のものである。そして、対向電極(14)を構成する
各角筒体(14a) の中心に、ワイヤ型放電電極(13)が配置
され、各角筒体(14a) の開口が排ガス(19)の流れ方向を
向くように反応器(10)内に納められている。
は、断面が正六角形の多数の角筒体(14a) からなるハニ
カム状のものである。そして、対向電極(14)を構成する
各角筒体(14a) の中心に、ワイヤ型放電電極(13)が配置
され、各角筒体(14a) の開口が排ガス(19)の流れ方向を
向くように反応器(10)内に納められている。
【００１７】各ワイヤ型放電電極(13)の右端は対向電極
(14)の右端面よりも右方に張り出されており、全放電電
極(13)の右端同士が網のように導線(16)で連結されてい
る。この網状の導線(16)と高圧パルス電源(12)とは１本
の導線(17)により接続されている。各ワイヤ型放電電極
(13)の張出し部分(13a) の長さ、すなわち、網状の導線
(16)から対向電極(14)の右端面までの距離Ａは、各ワイ
ヤ型放電電極(13)から対向電極(14)の角筒体(14a) まで
の距離をＢとしたときに、Ａ＞Ｂとなるように決められ
ている。この条件により、網状の導線(16)と対向電極(1
4)の右端面との間で放電が起こることが防止され、各ワ
イヤ型放電電極(13)と対向電極(14)との間に効率良く放
電が起こる。
(14)の右端面よりも右方に張り出されており、全放電電
極(13)の右端同士が網のように導線(16)で連結されてい
る。この網状の導線(16)と高圧パルス電源(12)とは１本
の導線(17)により接続されている。各ワイヤ型放電電極
(13)の張出し部分(13a) の長さ、すなわち、網状の導線
(16)から対向電極(14)の右端面までの距離Ａは、各ワイ
ヤ型放電電極(13)から対向電極(14)の角筒体(14a) まで
の距離をＢとしたときに、Ａ＞Ｂとなるように決められ
ている。この条件により、網状の導線(16)と対向電極(1
4)の右端面との間で放電が起こることが防止され、各ワ
イヤ型放電電極(13)と対向電極(14)との間に効率良く放
電が起こる。
【００１８】放電電極(13)と反応器(10)の外壁とはセラ
ミック製の絶縁体(21)によって電気的に絶縁されてい
る。また、高圧パルス電源(12)と放電電極(13)とをつな
ぐ導線(17)および高圧パルス電源(12)と対向電極(14)と
をつなぐ導線(18)も同様に反応器(10)の外壁と絶縁され
ている。
ミック製の絶縁体(21)によって電気的に絶縁されてい
る。また、高圧パルス電源(12)と放電電極(13)とをつな
ぐ導線(17)および高圧パルス電源(12)と対向電極(14)と
をつなぐ導線(18)も同様に反応器(10)の外壁と絶縁され
ている。
【００１９】放電電極(13)と対向電極(14)との間には、
高電圧パルスが連続的に印加されることにより非平衡プ
ラズマ（パルスストリーマコロナ）が発生する。ＮＯｘ
とＳＯｘを含む被処理排ガス(19)は反応器(10)中を通過
する間にプラズマと接触し、これにより排ガス(19)中に
各種ラジカルが発生する。このラジカルによって排ガス
(19)中のＮＯｘとＳＯｘは酸化されて、ＮＯ2 とＳＯ3
に変化する。このように変化した有害ガス成分を含む排
ガス(19)は後流に設けた捕集部（図示略）に移動する。
高電圧パルスが連続的に印加されることにより非平衡プ
ラズマ（パルスストリーマコロナ）が発生する。ＮＯｘ
とＳＯｘを含む被処理排ガス(19)は反応器(10)中を通過
する間にプラズマと接触し、これにより排ガス(19)中に
各種ラジカルが発生する。このラジカルによって排ガス
(19)中のＮＯｘとＳＯｘは酸化されて、ＮＯ2 とＳＯ3
に変化する。このように変化した有害ガス成分を含む排
ガス(19)は後流に設けた捕集部（図示略）に移動する。
【００２０】図示していないが、ＮＯ2 およびＳＯ3 な
どのガスはアルカリ性の物質例えばアンモニアあるいは
消石灰と極めて良く反応するのでダクトを出た後、捕集
部において例えば次のような方法によってガス中から除
去される。
どのガスはアルカリ性の物質例えばアンモニアあるいは
消石灰と極めて良く反応するのでダクトを出た後、捕集
部において例えば次のような方法によってガス中から除
去される。
【００２１】ガス中にアンモニアを吹き込むことによ
って、硝酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを生成さ
せ、さらに後流に設けた電気集塵機もしくはバグフィル
ターで捕集する。
って、硝酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを生成さ
せ、さらに後流に設けた電気集塵機もしくはバグフィル
ターで捕集する。
【００２２】ガス中に消石灰を吹き込むことによっ
て、硝酸カルシウムと硫酸カルシウムを生成させ、さら
に後流に設けた電気集塵機もしくはバグフィルターで捕
集する。
て、硝酸カルシウムと硫酸カルシウムを生成させ、さら
に後流に設けた電気集塵機もしくはバグフィルターで捕
集する。
【００２３】湿式洗煙塔に導き、石灰スラリーあるい
は水酸化ナトリウム水溶液で洗浄してガス中から除く。
は水酸化ナトリウム水溶液で洗浄してガス中から除く。
【００２４】なお、上記において、排ガス中のＮＯｘを
ＮＯ2 とする例について説明したが、条件によりＮＯｘ
はＮ2 となる場合がある。排ガス中にアンモニア、炭化
水素などの還元剤を共存させると、Ｎ2 への転換が著し
くなる。この場合、上記実施例とは逆に還元剤を先に吹
き込んだ後、反応器を通過させることになるが、この場
合でも本発明による効果は変わらない。
ＮＯ2 とする例について説明したが、条件によりＮＯｘ
はＮ2 となる場合がある。排ガス中にアンモニア、炭化
水素などの還元剤を共存させると、Ｎ2 への転換が著し
くなる。この場合、上記実施例とは逆に還元剤を先に吹
き込んだ後、反応器を通過させることになるが、この場
合でも本発明による効果は変わらない。
【００２５】上記において、排ガスとプラズマとの接触
時間が十分に得られて処理効率が上がる。また、ハニカ
ム状対向電極(14)全体を大きくして面積を稼ぐことが可
能となり、スケールアップが容易となる。また、スケー
ルアップしても、高圧パルス電源(12)と各電極(13)(14)
とをつなぐ導線(17)(18)は、従来の正負一対の形状と同
じであるため配線および絶縁が複雑化することもない。
また、電極間は常にどこも同じであることから、大口径
でかつ任意形状のものがこれまでのものより消費電力が
少なく運転できる。
時間が十分に得られて処理効率が上がる。また、ハニカ
ム状対向電極(14)全体を大きくして面積を稼ぐことが可
能となり、スケールアップが容易となる。また、スケー
ルアップしても、高圧パルス電源(12)と各電極(13)(14)
とをつなぐ導線(17)(18)は、従来の正負一対の形状と同
じであるため配線および絶縁が複雑化することもない。
また、電極間は常にどこも同じであることから、大口径
でかつ任意形状のものがこれまでのものより消費電力が
少なく運転できる。
【００２６】なお、上記実施例では、対向電極(14)は、
断面が正六角形の角筒体(14a) からなるハニカム状のも
のであるが、角筒体の断面は正六角形以外の正多角形で
あってもよい。この場合でも、ワイヤ型放電電極(13)は
各角筒体の中心に配置される。
断面が正六角形の角筒体(14a) からなるハニカム状のも
のであるが、角筒体の断面は正六角形以外の正多角形で
あってもよい。この場合でも、ワイヤ型放電電極(13)は
各角筒体の中心に配置される。
【００２７】
【発明の効果】本発明のプラズマ法排ガス浄化装置によ
ると、プラズマに疎の部分ができないので、ワイヤ型放
電電極とプレート型対向電極とを使用するものに比べ
て、排ガスとプラズマとの接触効率が良い。また、スケ
ールアップするさいは、ハニカム状対向電極を構成する
角筒体の数を増やせばよいので、容易にスケールアップ
ができる。また、各放電電極の張出し部分の長さＡは、
放電電極から対向電極の角筒体までの距離をＢとしたと
きに、Ａ＞Ｂとなるように決められているので、網状の
導線と対向電極の端面との間で放電が起こることが防止
され、各ワイヤ型放電電極と対向電極との間に効率良く
放電が起こる。
ると、プラズマに疎の部分ができないので、ワイヤ型放
電電極とプレート型対向電極とを使用するものに比べ
て、排ガスとプラズマとの接触効率が良い。また、スケ
ールアップするさいは、ハニカム状対向電極を構成する
角筒体の数を増やせばよいので、容易にスケールアップ
ができる。また、各放電電極の張出し部分の長さＡは、
放電電極から対向電極の角筒体までの距離をＢとしたと
きに、Ａ＞Ｂとなるように決められているので、網状の
導線と対向電極の端面との間で放電が起こることが防止
され、各ワイヤ型放電電極と対向電極との間に効率良く
放電が起こる。
【図１】本発明によるプラズマ法排ガス浄化装置を概略
的に示す断面図である。
的に示す断面図である。
【図２】同装置におけるプラズマ発生用の電極の概念を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図３】従来のプラズマ法排ガス浄化装置におけるプラ
ズマ発生用の電極の概念を示す斜視図である。
ズマ発生用の電極の概念を示す斜視図である。
【図４】従来のプラズマ法排ガス浄化装置におけるプラ
ズマ発生用の電極の概念を示す斜視図である。
ズマ発生用の電極の概念を示す斜視図である。
(10) 反応器 (11) 煙道 (12) 高圧パルス電源 (13) 放電電極(13a) 張出し部分 (14) 対向電極(14a) 角筒体 (16) 網状の導線 (17) １本の導線 (19) 排ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｄ 53/81 (72)発明者 保田 賢士 大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日 立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−322718（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−253185（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−207812（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/32 B01D 53/34 - 53/90
Claims (1)
- 【請求項１】 煙道の内部に少なくとも１つの放電電極
および少なくとも１つの対向電極が交互に設けられてな
る反応器と、両電極に接続された高電圧パルス発生電源
とを備え、両電極間に高電圧パルスを連続的に印加する
ことにより非平衡プラズマを発生させ、排ガスが反応器
中を通過する間に排ガス中の有害ガス成分を捕集しやす
い形態もしくは無害な形態に転換するプラズマ法排ガス
浄化装置において、対向電極は断面多角形の複数の角筒
体からなるハニカム状のものであり、各角筒体の中心
に、ワイヤ型放電電極が配置されており、各放電電極の
一端が対向電極の一端面より外方に張り出され、全放電
電極の一端同士が網のように導線で連結され、この網状
の導線と高電圧パルス発生電源とが１本の導線により接
続され、各放電電極の張出し部分の長さＡは、放電電極
から対向電極の角筒体までの距離をＢとしたときに、Ａ
＞Ｂとなるように決められていることを特徴とするプラ
ズマ法排ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06346094A JP3208628B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | プラズマ法排ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06346094A JP3208628B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | プラズマ法排ガス浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07265652A JPH07265652A (ja) | 1995-10-17 |
| JP3208628B2 true JP3208628B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=13229881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06346094A Expired - Lifetime JP3208628B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | プラズマ法排ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3208628B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1145588C (zh) | 1999-05-06 | 2004-04-14 | 科学技术振兴事业团 | 微量有害物质的氧化分解装置 |
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1994
- 1994-03-31 JP JP06346094A patent/JP3208628B2/ja not_active Expired - Lifetime
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