JP4753158B2 - 電気集塵装置の集塵極板 - Google Patents

Description

本発明は、電気集塵装置の集塵極板に係り、特に集塵極板に付着堆積したダストを槌打装置によって剥離除去する乾式電気集塵装置の集塵極板に関する。

電気集塵装置は、その集塵室内に集塵極板と放電極とが交互に並設され、放電極に高電圧を印加し、帯電した被処理ガス中のダストを集塵極板によって分離捕集する。また、乾式電気集塵装置には、槌打装置が設けられ、この槌打装置のハンマによって集塵極板を定期的に槌打することにより、集塵極板の表面に付着堆積したダストを剥離除去している。

槌打装置によるダスト剥離除去のメカニズムは、ハンマで槌打ピースを槌打することによって生じる振動をエレメントに伝播させ、エレメントを振動させることにより、エレメントに付着しているダストに剪断力、慣性力等のダスト剥離力を与えることにある。

しかし、この場合エレメントに伝播する振動の加速度が大きい部位、つまり樋打ハンマから一番近いエレメントで、槌打ビームとの固定部付近に樋打による応力が集中し、エレメントに亀裂が生じる可能性があった。

また、電気集塵装置を流れるガス流速を均一化するために、集塵装置の入口にガス整流分布板が設けられているが、それでも局部的に３．５ｍ／秒程度の高流速になる箇所は存在し、この付近のエレメントの振幅は大きくなる。このため、集塵極板と放電極の離隔距離を保つことができずにスパークが発生して荷電不良となったり、エレメント上端固定部に高い繰り返し応力が発生して、エレメントが疲労破壊する危険があった。

上記の問題を解決するため、本願出願者は、複数枚のエレメントの中途部分を単一のバンド部材によって固定した集塵極板を提案している（例えば、特許文献１）。これは、丸スペーサと角スペーサを介して２枚のフラットバーで挟み込み、エレメントに穴を開けてボルトナットで固定している。バンド部材を固定することで、エレメント部材の剛性が高まり、エレメントに伝播する樋打力（樋打加速度）が平均化するので、エレメント部材に亀裂は発生せず、槌打によるエレメントの破損を防止できる。

一方、湿式電気集塵装置において、隣接するエレメント同士を多数の固定装置によって固定することにより、高速流による振動を軽減し、放電極との電極ピッチを一定に保つようにした集塵極板も提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３）。
特開２００４−２６７９５７号公報 特開平８−２４３４３３号公報 特開２００１−２３２２３８号公報

しかしながら、特許文献１で提案されている単一のバンド部材でエレメント中途部分を固定すると、振幅が低減されるので、スパーク発生防止やエレメント固定部に発生する繰り返し応力を小さくすることができるが、エレメント全体を単一バンド部材で挟み込んでいることから、バンド部材とエレメントの固定部の隙間にダストが堆積する可能性があった。

また、特許文献２及び３で提案している湿式電気集塵装置の集塵板の固定装置は、固定装置の幅が短く、隣接する互いのエレメント先端の屈曲部で挟んでいるため、エレメントとの密着力が弱い。このため、この固定装置を乾式電気集塵装置に適用すると、乾式電気集塵装置で必要な槌打による振動が固定装置付近で小さくなり、樋打加速度がエレメント全体に伝播しない。さらに、密着力が弱いことから、槌打振動により固定装置が落下する危険性もある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、高流速時のエレメント振幅を低減し、且つ槌打加速度をエレメント全体に伝播させ、更にはダスト堆積及び固定装置の落下を防止することができる電気集塵装置の集塵極板を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、電気集塵装置に設けられた集塵極板を槌打装置で槌打することにより集塵極板に付着したダストを剥離除去する電気集塵装置であって、前記集塵極板は、縦長な短冊状に形成された複数枚のエレメント部材が一定の隙間を開けて同一面内に並列され、これらの複数枚のエレメント部材の上辺部同士及び下辺部同士がそれぞれ上端ビーム部材と下端ビーム部材によって連結された電気集塵装置の集塵極板において、前記複数枚のエレメント部材の前記隙間を挟んで隣り合う側辺部同士を、前記上端ビーム部材と下端ビーム部材の間の少なくとも一カ所で連結固定する固定ピースを設けるとともに、前記固定ピースは、少なくとも一方が弾性変形を利用したバネ効果を有する形状に形成された一対の当て板と該当て板同士を締結する締結具で、前記隣り合う側辺部同士を挟み込む構造であり、さらに、前記固定ピースは、前記隙間を挟んで前記側辺部同士の一方面に当てがう板状の第１の当て板と、前記隙間を挟んで前記側辺部同士の他方面に当てがうとともに縦断面が山高形状をした第２の当て板と、前記隙間を介して前記第１の当て板と前記第２の当て板とを締結する締結ボルトと、を備えたことを特徴とする。

本願出願人は、高流速時のエレメント振幅を低減し、且つ槌打加速度をエレメント部材全体に伝播させ、更にはダスト堆積及び固定装置の落下を防止することができる電気集塵装置の集塵極板について鋭意研究した。その結果、エレメント振幅を低減し、槌打加速度をエレメント全体に伝播させるためには、エレメント部材同士を連結させることが有効であるという知見を得た。また、エレメント部材同士を連結させる連結部材の隙間にダストが堆積してしまうことから、隣り合うエレメント部材同士を最小限の固定面積で連結するために固定ピースを用いることで、ダスト堆積を抑制することができることを見出した。更に、固定部材の落下を防止するためには、固定ピースのボルト締付時に弾性変形を利用したバネ効果によってエレメント部材を挟み込む構造である固定ピースでエレメント部材同士を連結することで、固定部材の落下防止に有効であることを見出した。

従って、請求項１の発明によれば、集塵極板の複数枚のエレメント部材には、複数枚のエレメント部材の隙間を挟んで隣り合う側辺部同士を、上端ビーム部材と下端ビーム部材の間の少なくとも一カ所で連結固定する固定ピースを設けるとともに、固定ピースは、少なくとも一方が弾性変形を利用したバネ効果を有する形状に形成された一対の当て板と該当て板同士を締結する締結具で、隣り合う側辺部同士を挟み込む構造としたので、高流速時のエレメント振幅を低減し、且つ槌打加速度をエレメント全体に伝播させ、更にはダスト堆積及び固定部材の落下を防止することができる。

そして、請求項１によれば、固定ピースのボルト締付時に弾性変形を利用したバネ効果によってエレメント部材を挟み込むことができるので、効果的に固定部材の落下を防止することができる。

以上説明したように本発明の電気集塵装置によれば、集塵極板を構成する複数枚のエレメント部材の、その上下短辺部を除いた中途部分を単一のバンド部材によって連結したので、エレメント部材の厚みを厚くすることなくエレメント部材の剛性を高めることができ、これによって、エレメント部材に伝播する槌打の力が平均化するので、エレメント部材に亀裂は発生せず、槌打装置による集塵極板の破損を防止できる。

以下、添付図面に従って本発明に係る電気集塵装置の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、火力発電所の石炭燃焼ボイラ１０から発生した燃焼ガス中の燃焼灰（以下ダストという）を除去する電気集塵装置１２が示されている。

石炭燃焼ボイラ１０から発生したダストを含むガスは、エアヒータ１４及びガス−ガスヒータ１６ａによって熱交換された後、電気集塵装置１２に流入する。

電気集塵装置１２の集塵室に取り込まれたガスは、放電極１８と集塵極板２０との間を通過する。放電極１８と集塵極板２０との間には電源装置２３から直流電圧が印加され、その際に発生するコロナ放電によってガス中のダストが帯電され、集塵極板２０に付着捕集される。

ダストが除去された清浄ガスは、電気集塵装置１２から脱硫装置２２に供給され、ここで硫黄酸化物が除去された後、ガス−ガスヒータ再加熱部１６ｂで加熱後、煙突２４から大気に放出される。

電気集塵装置１２において、集塵極板２０に付着堆積したダストは、槌打装置２６の図２に示すハンマ２７による槌打動作によって、集塵極板２０から剥離除去され、図１の電気集塵装置１２の下部に設けられたホッパ２８に落下する。ホッパ２８に落下し堆積されたダストは、ロータリバルブ３０を開放することでホッパ２８から排出され、排出されたダストは、スクリュコンベヤ３２によって灰処理装置３４に搬送される。

集塵極板２０は、図２に示すように、９枚のエレメント４０、４０…、吊りビーム（上端ビーム部材）４２、槌打ビーム（下端ビーム部材）４４、及び固定ピース（ピース部材）４６、４６…等から構成される。

エレメント４０は、図３（図２におけるＩ−Ｉ線の断面図）の如く、断面が波形に形成されるとともに長さ１５ｍ、幅６０ｃｍ、厚み１．２ｍｍの縦長な短冊状鋼板であり、その左右の長辺な側辺部が、左右に隣接するエレメント４０、４０の側辺部と一定の隙間を開けて同一面内に並列されており、これらの９枚のエレメント４０、４０…の上短辺部が吊りビーム４２によって固定されるとともに、９枚のエレメント４０、４０…の下短辺部が槌打ビーム４４によって固定されている。

吊りビーム４２は、一対のビーム材からなり、これらのビーム材によってエレメント４０、４０…の上短辺部が挟み込まれるとともにビス５０、５０…によって双方が固定されている。また、吊りビーム材４２には吊りボルト５２、５２が設けられ、この吊りボルト５２、５２が集塵室の天井部に締結されることにより集塵極板２０が集塵室に吊り下げ支持される。

槌打ビーム４４も同様に、一対のビーム材からなり、これらのビーム材によってエレメント４０、４０…下短辺部が挟み込まれるとともにビス５６、５６…によって双方が固定されている。また、槌打ビーム４４の一端部には槌打ピース５８が突設されている。この槌打ピース５８がハンマ２７によって槌打されると、それによって生じる振動がエレメント４０、４０…に伝播し、エレメント４０、４０…が振動する。これにより、エレメント４０、４０…に付着しているダストに剪断力等のダスト剥離力が与えられるので、エレメント４０、４０…からダストが剥離除去される。この場合、エレメント４０に伝播する振動の加速度が大きい部位に、ハンマ２７による応力が集中することが知られている。

図４は、固定ピース４６の据付部を拡大した正面図であり、図５（ａ）及び（ｂ）は、図４のＩＩ−ＩＩ線の断面を示す断面図である。固定ピース４６は、帽子状部材（第２の当て板）４８と板状部材（第１の当て板）４９、２組の締結具であるボルト５３ナット５４によって形成され、帽子状部材４８と板状部材４９は隣接するエレメント端部を両側から挟み込み、エレメント間の隙間に２本のボルト５３、５３を通して固定している。ここで、帽子状部材４８は隣接する２つのエレメント端部の折り返し部分５７に嵌め込むようになっているが、図５（ｂ）に示すようにボルト５３締付後の固定ピース４６を断面から見ると、締付力により、帽子状部材４８、板状部材４９が弾性変形している。このように帽子状部材４８、板状部材４９が弾性変形することにより、バネ効果が生じ、固定ピース４６とエレメント４０を強力に密着させて固定することができる。

このような構成に係る電気集塵極の集塵極板において、固定ピース４６、４６…でエレメント４０、４０…を連結することで、エレメント４０、４０…の振幅低減はもちろんのこと、締結部材４６とエレメントとの固定部の隙間で生じるダストの堆積を軽減することができる。また固定ピース４６の締付時に、帽子状部材４８、板状部材４９の弾性変形によるバネ効果を利用することで、強力にエレメント４０と密着させて固定することが可能である。これにより、槌打加速度をエレメント全体に伝播させることや、槌打振動による固定ピース４６の落下を防止することが可能である。

図６は、本発明に係る固定ピース４６を集塵極板に取り付けたときの効果を風速とエレメント振幅の関係で示したものである。実際の電気集塵装置１２では、局部的に３．５ｍ／秒程度の高流速となる箇所が存在するが、図６から分かるように、固定ピースを据付することで、エレメントの振幅を固定ピースが無いものと比べて約３分の１まで低減できる。エレメントの振幅を低減することで、図７の表１に示すように放電線との最小離隔距離が約８０ｍから約１１５ｍｍまで広がり、エレメント上端固定部に発生する最大繰り返し応力を約１４０ＭＰａから約５０ＭＰａまで低減することができる。また本発明に係る固定ピース４６を用いることで、エレメントとの固定部に堆積するダストを軽減することができる。

図８は、本発明に係る固定ピース４６を集塵極板に取り付けたときの効果をエレメント下端からの距離と槌打加速度の関係を示すため、エレメント４０、４０…の加速度測定点を示した集塵極板の正面図である。

図９は、本発明に係る固定ピース４６を集塵極板に取り付けたときの効果をエレメント下端からの距離と槌打加速度の関係を示している。固定ピース４６は、ボルト締付時に固定ピース４６を弾性変形させて、そのバネ効果でエレメントと強力に密着させて固定できる構造をしていることから、図９のように必要限の樋打加速度（１２００ｍ／ｓｅｃ² 以上）をエレメント全体に伝播させることができる。尚、図９では槌打側から１、５、９枚目のエレメントのみ表示しているが、その他のエレメントも全て同様に上記の槌打加速度を満たしている。更にエレメントとの密着力が強いことから、樋打振動による固定ピースの落下を防止することができる。

本発明の電気集塵装置が設置された石炭燃焼灰処理設備の説明図 本発明の電気集塵装置の集塵極板構造を示す正面図 集塵極板の断面図 固定ピース据付時を示す要部拡大断面図 （ａ）ボルト締付前、（ｂ）ボルト締付後 の固定ピース据付時の固定ピース断面図 流速とエレメント振幅の関係を示したグラフ 固定ピース据付時の効果を示す表 集塵極板での加速度測定点を説明する正面図 エレメントに伝播する槌打加速度を示したグラフ

符号の説明

１０…石炭燃焼ボイラ、１２…電気集塵装置、１８…放電極、２０…集塵極板、２６…槌打装置、２７…ハンマ、２８…ホッパ、４０…エレメント、４２…吊りビーム、４４…槌打ビーム、４６…固定ピース（締結部材）、４８…帽子状部材（第２の当て板）、４９…板状部材（第１の当て板）、５３…ボルト、５４…ナット、５７…エレメント端部の折り返し部分

Claims (1)

1. 電気集塵装置に設けられた集塵極板を槌打装置で槌打することにより集塵極板に付着したダストを剥離除去する電気集塵装置であって、前記集塵極板は、縦長な短冊状に形成された複数枚のエレメント部材が一定の隙間を開けて同一面内に並列され、これらの複数枚のエレメント部材の上辺部同士及び下辺部同士がそれぞれ上端ビーム部材と下端ビーム部材によって連結された電気集塵装置の集塵極板において、
   前記複数枚のエレメント部材の前記隙間を挟んで隣り合う側辺部同士を、前記上端ビーム部材と下端ビーム部材の間の少なくとも一カ所で連結固定する固定ピースを設けるとともに、前記固定ピースは、少なくとも一方が弾性変形を利用したバネ効果を有する形状に形成された一対の当て板と該当て板同士を締結する締結具で、前記隣り合う側辺部同士を挟み込む構造であり、さらに、
   前記固定ピースは、
   前記隙間を挟んで前記側辺部同士の一方面に当てがう板状の第１の当て板と、
   前記隙間を挟んで前記側辺部同士の他方面に当てがうとともに縦断面が山高形状をした第２の当て板と、
   前記隙間を介して前記第１の当て板と前記第２の当て板とを締結する締結ボルトと、を備えたことを特徴とする電気集塵装置の集塵極板。

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