JP4343412B2

JP4343412B2 - 電気集塵機

Info

Publication number: JP4343412B2
Application number: JP2000261681A
Authority: JP
Inventors: 健一中川; 謙一島田
Original assignee: Toyo Engineering Corp
Current assignee: Toyo Engineering Corp
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2020-08-30
Also published as: JP2002066378A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス中の煤塵や硫黄酸化物等を除去する電気集塵機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ボイラ−や焼却炉等から排出される排ガスには、煤塵、酸性物質等が含まれている。これらの有害物質は、通常、湿式電気集塵機および脱硫装置等で除去されるが、煤塵等を全て除去するのは困難であり、排ガス中に残存する煤塵や酸性物質等はそのまま大気中へ排出され、周辺の環境悪化や酸性雨の原因となっていた。
【０００３】
そこで、除塵効率を向上させるために、断熱冷却方式の水冷装置を備えた電気集塵機を用いて、粒子の大きい煤塵や酸性物質を除去し、残存した煤塵は電気集塵部で捕捉して除去する方法が知られている。ここで、断熱冷却とは、排ガスに冷却用水を直接接触させて、排ガスを増湿冷却し、排ガスの冷却に使用した冷却水を循環して再度利用することをいう。
【０００４】
煤塵は、排ガスを十分に断熱冷却することにより集塵しやすくなるが、排ガス中の有害物質をより低減させる必要がある場合には、排ガスを断熱冷却させた後、さらに冷却して過冷却状態とし、煤塵をさらに肥大化させて除塵効率を向上させる方法が用いられている。
【０００５】
すなわち、十分に断熱冷却されて飽和状態となった排ガス（飽和排ガス）は、さらに飽和排ガスの露点以下の冷却水で冷却されて、過冷却状態となる。このとき、煤塵粒子が核となり、水蒸気がその周りに凝縮することによって煤塵粒子径が肥大化するので、集塵部において、これらを効率良く除去することが可能になる。
【０００６】
ところで、排ガスを過冷却する装置としては、図６に示すように、排ガスを十分に断熱冷却する飽和塔４０と、飽和塔４０で飽和状態になった排ガスを、冷却装置４１付きの水冷装置４２で過冷却して集塵する集塵塔４３とから構成されたものが知られている。排ガスは、飽和塔４０で断熱冷却され、集塵塔４３において過冷却して煤塵を肥大化させ、充填層４４や電気集塵部４５でこれを捕捉して除去している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この装置は、飽和塔と集塵塔が別施設になっているので、装置が大型化し、設置場所が限定されるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、集塵効率を高めるとともに、省スペ−ス化が可能な電気集塵機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の電気集塵機は、外筒および内筒からなる二重筒構造を有し、排ガスを内筒の上方から下向きに流入させた後、内筒と外筒との間の空間部を上向きに通過させる排ガス流路が形成され、内筒に排ガスを断熱冷却するための第一水冷装置が設けられ、前記空間部に電気集塵部が配設された電気集塵機であって、第一水冷装置の下流側に、第一水冷装置により断熱冷却された排ガスを過冷却するための第二水冷装置を配設したことを特徴とするものである。
【００１０】
すなわち、電気集塵機において、高い集塵効率を実現するためには、電気集塵部への排ガス流入量をできるだけ均一にすることが重要であり、その点において上記電気集塵機は、内筒に導入された排ガスが外筒底部で反転し、四方に分散しつつ均一に電気集塵部に導入可能であるという優れた特性を有している。
【００１１】
本発明においては、このような二重筒構造の電気集塵機の内筒に、断熱冷却方式の水冷装置を配することで内筒のスペ−スの有効利用を図りつつ、さらにその下流側に第二水冷装置（過冷却装置）を配することで、非常にコンパクトで、かつ集塵効率の高い電気集塵機を提供することが可能になる。
【００１２】
第二水冷装置の設置場所としては、第一水冷装置の下流側に配設されていれば特に限定されるものではないが、内筒下部に配設し、第二水冷装置から電気集塵部までの距離をできるだけ長くすることで、この間に粒子成長を促進でき、粒子径を十分に大きくすることができる。
【００１３】
この場合、第一水冷装置の断熱冷却用水が、第二水冷装置の過冷却用水に直接接触するのを避けるためのガイド板を両水冷装置の間に設置することにより、過冷却用水の水温上昇を防止できるので、排ガスを過冷却状態にすることできる。
【００１４】
ガイド板の形状としては、第二水冷装置に断熱冷却用水が降りかかるのを防止するものであれば、円盤型、平板型等、種々の形状のものが適用できるが、傘型、山型のように、傾斜をつけて内筒の内壁側に断熱冷却用水を流せば、水は内壁を伝って流下するので、第二水冷装置周辺の空間は、飽和排ガスのみ通過することになり、これを効率良く過冷却することができる。なお、ガイド板は、複数を組み合わせて使用してもよい。
【００１５】
また、第二水冷装置と電気集塵部の間に整流板を配設すれば、電気集塵部に均一に排ガスを導入することができるので、集塵効率をさらに向上させることができる。
【００１６】
ここで、断熱冷却用水および過冷却用水は、内筒を流下して外筒の底部に溜まるが、その間にＨＣｌ、ＳｉＦ₄、ＨＦ等の酸性物質が吸収される。断熱冷却方式の水冷装置を備えた電気集塵機では、外筒底部の水を循環させて、再度第一水冷装置から噴霧している。この外筒底部の水にアルカリ試剤を添加してｐＨを調整することにより、酸性物質の吸収効率を向上させることができる。
【００１７】
アルカリ試剤としては、特に限定されることなく使用可能であるが、水酸化カルシウム等のカルシウム系試剤を使用した場合は、外筒の内壁および配管内にスケ−ルが付着するおそれが生じることから、一定の溶解度を有する水酸化マグネシウム等のマグネシウム系試剤、あるいは、水酸化ナトリウム等のナトリウム系試剤を用いることが望ましい。
【００１８】
上記では二重筒構造の電気集塵機について説明したが、構造はこれに限定されるものではなく、例えば、図５に示すように、電気集塵部を有するケ−シング本体から冷却筒が突出して形成されている電気集塵機を用いてもよい。
【００１９】
しかし、この構造の電気集塵機は、二重筒構造のものと比較すると、排ガスはケ−シングの側面から横方向に流入してケ−シング内を下方から上方へ通過するため、電気集塵部への排ガス流入量が不均一となるので、集塵効率を向上させるには、電気集塵部の下方に整流板を配設し、さらに加圧装置等によって圧力を加えることによって、排ガスを電気集塵部に均一に導入するのが望ましい。
【００２０】
【発明の実施形態】
（第一実施形態）
図１は、本発明に係る電気集塵機１の構成を示す概略構成図である。図１に示すように、本実施形態の電気集塵機１は、外筒２および内筒３からなる二重筒構造となっており、内筒３の上部には、内筒３上方から下方へ取り込まれる排ガスに冷却水を直接噴霧して断熱冷却する第一水冷装置４が設置されている。
【００２１】
外筒２と内筒３の間の空間部には、内筒下端開口部５から外筒２の内部に送り込まれた排ガスを整流する整流板６と、その上方に電気集塵部７が配設されている。電気集塵部７は、縦に配設された複数の集塵極８と、各集塵極間に位置して縦に配設された放電極９とを有し、両極間に直流の高圧を直流電源１０から印加することによって、煤塵を帯電させて集塵極で捕捉している。
【００２２】
内筒３下部には、排ガスを過冷却する第二水冷装置１２が配設されており、この第二水冷装置１２と第一水冷装置４の間には、ガイド板１３が設置されている。
【００２３】
第一水冷装置および第二水冷装置は、ともに水をシャワ−状に分散する分散ノズル１４と、分散ノズル１４に水を供給するパイプ１５とから構成されている。
【００２４】
ガイド板１３で左右に分散された断熱冷却水は、内筒３の内壁を伝って外筒２へ流れ落ち、第二水冷装置が配設された周辺空間部は、飽和排ガスのみが通過することになり、これに飽和排ガスの露点以下の過冷却用水を噴霧することにより、効率良く過冷却できる。過冷却後の排ガス中の煤塵は粒子径が肥大化しているので、集塵効率を大幅に向上できる。
【００２５】
本実施形態では、内筒の形状として角筒型を採用しており、ガイド板１３の形状は、図２（ａ）に示すような山型のものが用いられる。これにより、ガイド板１３と内筒３の内壁との隙間を小さくできるので、断熱冷却水が過冷却水に直接接触するのをより一層防止できる。なお、内筒の形状を円筒状にした場合は、図２（ｂ）に示すような、円錐型とすればよい。
【００２６】
外筒２の底部の形状は、断熱冷却、あるいは過冷却に使用した水を回収しやすくするためにホッパ−状とされ、さらにドレン排水口１６が配設されており、外筒２の外側には、送液ポンプ１７からの水を内筒３の第一水冷装置４へ戻す第一循環路１８が形成されている。
【００２７】
なお、第二水冷装置１２における過冷却用水の供給手段は特に限定されるものではないが、外筒２底部の水を第二水冷装置１２へ戻す第二循環路１９を形成し、さらに第二循環路１９上に冷却装置２０を配設して、循環する水を飽和排ガスの露点以下に冷却することにより、外筒２底部の冷却用水を再利用できるので、外部から水をその都度供給する場合と比較すると、より運転維持コストを削減できる。
【００２８】
また、外筒２底部には、断熱冷却水にアルカリ試剤を注入する注入路２１が形成され、この注入路２１にアルカリ試剤を供給する供給タンク２２が配設されている。さらに、第一循環路１８には、アルカリ試剤を注入後、一定濃度に達した冷却用水をブロ−する放出路２３が形成されている。なお、アルカリ試剤として、マグネシウム系、ナトリウム系試剤を使用すれば、生成した塩は、濃度５重量％前後まで液に溶解した状態で運転すれば、スケ−ルが発生しにくく、また、スケ−ルが発生した場合でも、水洗浄により容易に除去することができる。
【００２９】
電気集塵部７の下方の整流板６は、一定の間隔をおいて複数設けられている。図３（ａ）は整流板の側面図、（ｂ）は同じく斜視図である。整流板６の形状は、電気集塵部７を洗浄する際、洗浄水の排水溝としても機能するように断面が上開放コの字状となっている。洗浄排水は整流板６上を流れ、外筒２の内壁に取付けられた受片１１に流れ込ませており、受片１１から溢れ出した洗浄排水は外筒２の内壁伝いに流れ、外筒２底部で回収される。なお、整流板の底面２６は、受片に洗浄排水が流れ込みやすいように、斜め下方に延設されている。また、受片１１は、電気集塵部７に送り込まれた排ガスの逆流防止機能をも有している。
【００３０】
次に、排ガスの流れを説明すると、ボイラ−から内筒に送り込まれた排ガスは、図１中の点線矢印に示すように、内筒３上部から下向きに流入し、外筒２底部で反転して整流板６を上向きに通過し、電気集塵部７で除塵される。除塵後は外筒２上部側面に配設されたガス排出口２４から外部へ排出される。
【００３１】
排ガスは、第一水冷装置４の断熱冷却用水により断熱冷却され、さらに後段の第二水冷装置１２により過冷却される。このとき、断熱冷却用水は山型のガイド板１３により左右に分散されて過冷却用水と直接接触しないので、過冷却用水の水温上昇を防止でき、ガイド板１３の下の空間２５に存在する飽和排ガスを効率良く過冷却できる。
【００３２】
過冷却されて肥大化した排ガス中の煤塵は、電気集塵部７において捕捉され、電気集塵部７の直流電源１０を落とした後、水によって洗い流して除去している。
【００３３】
また、外筒２底部の水にアルカリ試剤を添加し、最も吸収効率の良好なｐＨに調整したのち、これを循環させて再び断熱冷却用水、あるいは過冷却用水として使用することにより、排ガス中の酸性物質を効率良く除去している。
【００３４】
なお、排ガス中に酸性物質としてＳＯ₃を含むの場合は、断熱冷却することによりＳＯ₃が液化（ミスト化）し、さらに過冷却すると、煤塵の場合と同様に、液滴を核として水蒸気がその周りに凝縮し、液滴が肥大化するので集塵しやすい状態になる。
【００３５】
（第二実施形態）
図４は第二の実施形態を示す電気集塵機１の概略構成図である。本実施形態では、整流板６の下方に第二水冷装置１２を配置したことを特徴としており、その他の構成は、第一実施形態と同様である。
【００３６】
内筒３で断熱冷却された排ガスは、外筒２底部に設けられた第二水冷装置１２で過冷却される。本実施形態では、第一水冷装置４は内筒３側に、第二水冷装置１２は外筒２側に配設されているため、ガイド板１３を取り付けなくても断熱冷却用水と過冷却用水とは直接接触しないので、排ガスを過冷却状態にすることが可能となる。
【００３７】
この場合、粒子径を十分に肥大化させるため、第二水冷装置１２と電気集塵部７との間の間隔をできるだけ大きくするのが望ましい。
【００３８】
（第三実施形態）
本実施形態では、電気集塵部７を有する筒（ケ−シング）の側面に、第一および第二水冷装置４、１２を備えた筒（冷却筒）が突出して形成された点を特徴としており、その他の構成は、第一実施形態と同様である。
【００３９】
この電気集塵機は、図５に示すように、ケ−シング３０および冷却筒３１からなり、冷却筒３１は下部で屈曲されてケ−シング３０の下部側面に接続された構造となっている。ケ−シング３０内部には、整流板６と、電気集塵部７とが配設され、冷却筒３１には、送り込まれた排ガスを断熱冷却する第一水冷装置４と、断熱冷却後の排ガスを過冷却する第二水冷装置１２が冷却塔３１の下部に設けられ、両水冷装置の間には、断熱冷却用水と過冷却用水との接触を避けるためのガイド板１３が配設されている。
【００４０】
上記構成の電気集塵機１においては、図５中の点線で示すような排ガス流路が形成されており、排ガスは、ケ−シング３０側面の排ガス流入口３２から横方向に流入し、ケ−シング３０内を下方から上方へ通過するようになっている。また、この電気集塵機１には、電気集塵部７へのガス流入量を均一にするため、図示しない加圧装置が配設されている。
【００４１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正、変更を加えることができるのは勿論である。例えば、上記第一実施形態では、ガイド板の形状として山型を例示したが、角錐型とすることもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、電気集塵機の内部に排ガスを断熱冷却する第一水冷装置と、その後段に断熱冷却後の飽和排ガスを過冷却する第二水冷装置を配設し、断熱冷却用水と過冷却用水との直接接触を避けて、過冷却用水の水温上昇を防止することにより、一台の電気集塵機内で排ガスを過冷却状態とすることができ、集塵効率を大幅に向上できるとともに、省スペ−ス化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態の電気集塵機の概略構成図
【図２】（ａ）ガイド板の斜視図（ｂ）別形状のガイド板の斜視図
【図３】（ａ）整流板の要部側面図（ｂ）整流板の斜視図
【図４】第二実施形態の電気集塵機の概略構成図
【図５】別実施形態の電気集塵機を示す概略構成図
【図６】排ガスを過冷却する従来装置の概略構成図
【符号の説明】
１電気集塵機
２外筒
３内筒
４第一水冷装置
６整流板
７電気集塵部
１２第二水冷装置
１３ガイド板
２０冷却装置

Claims

外筒および内筒からなる二重筒構造を有し、排ガスを内筒の上方から下向きに流入させた後、内筒と外筒との間の空間部を上向きに通過させる排ガス流路が形成され、前記内筒に排ガスを断熱冷却するための第一水冷装置が設けられ、前記空間部に電気集塵部が配設された電気集塵機であって、
前記内筒の内部で、前記第一水冷装置の下流側に、第一水冷装置により断熱冷却された排ガスを過冷却するための第二水冷装置が配設され、前記第一水冷装置と第二水冷装置の間に、第一水冷装置からの断熱冷却用水が第二水冷装置からの過冷却用水に直接接触するのを防止するためにガイド板が配設されたことを特徴とする電気集塵機。