JP5886874B2 - 静電集塵器の高電圧部品近くの構造物のための電気的遮蔽装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電集塵器に関するものであり、当該静電集塵器は、静電集塵器内の垂直板内に実質的に互いに平行に配置された少なくとも２つの電極板を含み、かつ、集塵極板間に空間を形成する集塵極板アセンブリと、当該空間内に挿入された放電電極アセンブリとを含み、この電極アセンブリは、集塵極板アセンブリの、少なくとも支持構造部を横切る。

静電集塵器は従来技術において周知のものであり、例として、特許文献１は、剛性フレームタイプの静電集塵器を開示している。静電集塵器の動作中、混入している微粒子物質を含むガスは、静電界と、２つの接地された集塵極の間に配置された放電電極の周りに形成されたコロナ放電とを横切る。ガス中の粒子はコロナ放電を通過する時に荷電されるようになり、静電界の影響下で、放電電極の側面に位置する接地された集塵極に向かって移動して、その集塵極に堆積する。

典型的に、各集塵極は、一列に並んで配置され、垂直面において集塵器の筐体の頂部からつり下げられた１つ以上の細長い板で形成されている。複数のこのような集塵極は、集塵器を通るガスの流れの方向に平行に、間隔の空いた複数の垂直板内に、集塵器ケーシングの幅を横切る方向にわたって配置されている。

一般的に剛性フレーム静電集塵器と称するものの中には、複数の放電電極フレームで構成されたフレームワークが、集塵器の幅全体に対する、隣接する複数の集塵極間に垂直に配置された放電電極の列を提供するために、集塵器筐体の頂部において絶縁体からつり下げられている。コロナ放電と関連する静電界とを生成するために、電圧が放電電極に印加される。

放電フレームパイプが、静電集塵器の頂部において、接地された集塵極の支持ビームを横切る静電集塵器の設計は以前から知られている。支持ビームは、通常、ＩビームまたはＵビームで形成される。しかしながら、構造物の部品間の火花発生に起因して、静電集塵器に入力される電力が低くなってしまっていた。従来技術において、ＩビームまたはＵビームは、局所的なカットアウトを提供されることにより、放電パイプとビームとの間の距離を増加させていた。このようなカットアウトは、近年の高電圧試験においては不適当であることが見いだされており、カットアウトがあるにもかかわらずスパークが発生していた。

米国特許第４，７２５，２８９号明細書

本発明の目的は、静電集塵器の高電圧部品近くの構造物のための電気的遮蔽装置を提供することにある。

上記目的は、導入部で説明した静電集塵器によって達成され、この静電集塵器は、支持構造部が、少なくとも、電極アセンブリに対向する支持構造部の領域において電気的遮蔽装置を提供されていることを特徴とする。電気的遮蔽装置によって、この領域において、スパークが多少除去される。

好ましくは、電気的遮蔽装置は、本質的に丸型形状または弓型形状を有する。これにより、スパークが発生する可能性がある点を形成する傾向がある鋭いエッジが除去される。丸型形状または弓型形状は、例えば、１５ｍｍ〜１００ｍｍの半径を有する。

一実施形態において、電気的遮蔽装置は、支持構造部と一体化される。これにより、上記課題が支持構造部の寸法調整で解決される。

別の実施形態において、電気的遮蔽装置は、支持構造部に取り付けられる。このことは、既存の支持構造部においても上記課題を同様に解決する。

好ましい実施形態において、電気的遮蔽装置は、細長い形状を有し、少なくとも、電極アセンブリに対向する外面を有するように配置されたハーフパイプで形成されている。これにより、単純かつ経済的な遮蔽装置が、既存の支持構造部または新規の支持構造部の両方に配置可能である。

別の実施形態において、少なくとも１つの電気的遮蔽装置は、支持構造部に取り付けられているブラケットと一体的に接続されている。これにより、支持構造部への取り付けが容易になる。

本発明は、本発明の好ましい実施形態を例として図示する添付の概略図を参照して、以下に、より詳細に説明される。

図１は、好ましい実施形態に従う静電集塵器の上部を部分的に図示する概略的斜視図である。 図２は、図１の静電集塵器の側部から見た概略図である。 図３は、図１の静電集塵器の上部から見た概略図である。 図４は、好ましい実施形態に従う静電集塵器の下部を部分的に描く概略的斜視図である。 図５は、好ましい実施形態に従う静電集塵器の１つの集塵極板アセンブリの下部を部分的に描く、後方からの概略的斜視図である。 図６は、代替的実施形態に従う静電集塵器の１つの集塵極板アセンブリの上部を部分的に描く概略的斜視図である。

静電集塵器は、吸気口（図示せず）と、排気口（図示せず）と、吸気口と排気口との間に配置された沈降チャンバとを有する筐体（図示せず）を一般的に有している。清浄されるべき微粒子含有の排煙ガスは、ガス吸気口から沈降チャンバを通ってガス排気口へとつながる集塵器の筐体（図示せず）を、清浄で相対的に微粒子のない気体として通過する。

ここで図面、特に図１および図４を参照すると、静電集塵器１の基本的構成が描かれており、静電集塵器１は、典型的には剛性フレームタイプ静電集塵器と呼ばれる。上部支持ビーム７と下部支持ビーム１２とを含む接地された支持構造部８は、一緒に集塵極板アセンブリ２を形成している複数の実質的に長方形の集塵極板３を保持し、これらの複数の集塵極板３は、静電集塵器１内の垂直面において実質的に平行に間隔を空けた関係で配置されている。この配置により、集塵極板３の各対の間に、空間５が形成されている。複数の集塵極板３の間の空間５には、複数の放電電極フレーム６が挿入されており、複数の放電電極フレーム６が一緒になって放電電極アセンブリ４を形成する。集塵極板３および放電電極フレーム６は、共に、静電集塵器１の吸気口から排気口まで、静電集塵器１を通るガスの流れの方向に平行となるように位置合わせされ、かつ、その方向に延びている。

各集塵極板３は、図１および図６に示されているように、静電集塵器１の上部に配置されたＩ形状上部支持ビーム７またはＵ形状上部支持ビーム７からつり下げられ、かつ、これらに支持されている。図４に示されているように、つり下げられた複数の集塵極板３の各々の下端１４は、静電集塵器１の底部に配置されたＬ形状下部支持ビーム１２に固定することにより、横方向の移動が制限される。

集塵極板３は、単なる例示の目的で、かつ、制限することなく、特定の断面であるように図中に示されている。本実施形態が、集塵極板３の表面において最適な沈降効率を与えるように、個別の基準に基づいて選択される任意の所与の状況下で利用される特定の設計を伴う多数の断面の設計のうちの任意の設計の集塵極板を利用することも企図されていることが理解されるべきである。

図４に最良に示されているように、個別の放電電極フレーム６は、それぞれ、フレームを形成するように一緒に組み合わされた垂直支持部材９と一対の水平支持バー１０とで形成されている。多数の個別の放電電極ワイヤ（図示せず）が一緒になって、そして、支持バーと共に放電電極フレームアセンブリを形成し、支持バーから、個別の電極ワイヤが支持され、つり下げられている。

放電電極フレーム６の各区画内には、複数の垂直放電電極ワイヤ（図示せず）が据え付けられ、複数の垂直放電電極ワイヤは、静電集塵器１の長さ方向に沿った静電界およびコロナ放電を提供するように、ガス流の方向に沿って間隔を空けて配置されている。任意の数の放電電極ワイヤ設計が利用されるが、典型的な電極は、その長さ方向に沿って均等に分配されるコロナ放電を生成するために、平坦で薄く長方形の断面のストリップ状要素またはワイヤ状要素を備えている。放電電極ワイヤは、らせん状に巻かれていても良い。

動作中、微粒子含有ガス（ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ ｌａｄｅｎ ｇａｓ）は、集塵器の吸気口を通って、集塵器のケーシング（図示せず）に流入し、沈降チャンバを通って排気口まで流れる。静電集塵器１を横断する際、微粒子含有ガスは、複数の集塵極板３と、複数の集塵極板３間に配置された放電電極ワイヤとの間を流れる。放電電極において形成されるコロナの挙動および放電電極と集塵極板３との間に広がる静電界に起因して、ガス内の微粒子はイオン化され、集塵極板３まで移動して、集塵極板３に堆積する。

静電集塵器１は、放電電極アセンブリ４の垂直支持部材９が静電集塵器１の頂部において、接地された集塵極支持ビーム７を横切り、静電集塵器１の底部に配置されたＬ形状下部支持ビーム１２を横切るように設計されている。支持ビーム７は、通常、ＩビームまたはＵビームで形成されている。従来技術では、ＩビームまたはＵビームは、カットアウトを提供されることにより、放電電極アセンブリとビームとの間の距離を増大させる。最近では、好ましくは金属構造部を有する遮蔽装置１１が、このカットアウトと置き換えられることにより、スパークが発生する前に、より高電圧に達することを可能にしている。電気的遮蔽装置１１は、表面の曲率を増大させるため、および、いかなるスパークにも耐えられるように、本質的に丸型形状または弓型形状を有する。電気的遮蔽装置１１は、Ｉビーム、ＵビームまたはＬビームの鋭いエッジを覆うために、支持構造部と一体化されるか、または、支持構造部に取り付けられている。好ましくは、電気的遮蔽装置１１は、細長い形状を有し、少なくとも、放電電極アセンブリ４の垂直支持部材９に対向する平滑な外面を有して配置されたハーフパイプで形成されている。この形状は、Ｉビーム、ＵビームまたはＬビームに適合された適切なスロットを切断することによって標準のパイプから作製される。パイプの半径は、本質的には、Ｉビーム、ＵビームまたはＬビームのフランジの厚さよりも大きい。例として、フランジが８ｍｍの厚さを有するとき、遮蔽装置１１の半径は好ましくは１５ｍｍ〜１００ｍｍの間にあり、好ましくは、約２０ｍｍである。代替の実施形態において、少なくとも１つの電気的遮蔽装置１１は、支持構造部８に取り付けられたブラケット１５または１７と、一体的に接続されている。

例として、５００ｍｍの集塵極と事前に既知のカットアウトとの間に空間を有する高電圧試験リグにおいて、カットアウトにスパークが発生する前に、５０ｍＡで１２３ｋＶの電圧に到達した。図面に開示されているような、細長い形状を有し、カットアウトを覆うために少なくとも１つのハーフパイプの形状で設計されている遮蔽装置１１を用いて、スパークが発生する前に８５ｍＡで１５０ｋＶの電圧に到達した。しかしながら、静電集塵器１の放電電極アセンブリ４と集塵極板アセンブリ２との間でスパークが発生した。

図１〜図３を参照すると、上部支持ビーム７への遮蔽装置１１の断続的溶接は、図面に示されている設計において収集システム懸垂ビーム７内に高い型抜き加速力が存在しないので、パイプまたはハーフパイプをＩビームに固定するためには十分である。当然、遮蔽装置１１は、溶接、ハンダ付け、または他の適切な方法（例えば、接着、プレス加工、クランプ留めなど）での固定によって、支持ビーム７と完全に一体化される。Ｉビームのカットアウトを有する設計と比較した場合の本設計の更なる利点は、Ｉビームがカットアウトにより弱くならないので、より小型のＩビームが使用可能であることである。

静電集塵器１の下部ショックバーまたは下部支持ビーム１２にカットアウトを有する同様の設計が使用されてきた。図４および図５に見られる本設計において、静電集塵器１の型抜きの間に、ショックバーまたは下部支持ビーム１２の大きな加速により、溶接による遮蔽装置１１の固定は適切ではない。代わりに、遮蔽デバイス１１は、ねじ継ぎ手１３、好ましくは外部集塵極板３のためのものと同じねじ継ぎ手１３が、下部支持ビーム１２に取り付ける際に使用可能である。この実施形態では、ブラケット１５を有する遮蔽装置１１が、遮蔽装置１１のハーフパイプ形状に一体的に接続されている。

図６を参照すると、型抜きが静電集塵器の頂部で行われる場合、この遮蔽装置１１もまた、頂部で集塵極板３を保持する同一のねじ継ぎ手１６を用いて取り付けられる。図面に示された設計において、遮蔽装置１１は、細長い形状を有する２つのハーフパイプを一体的に接続するブラケット１７を提供される。

まとめると、静電集塵器１は、集塵極板アセンブリ２と、放電電極アセンブリ４とを有し、集塵極板アセンブリ２は、静電集塵器１内の垂直面に互いに実質的に平行に配置された少なくとも２つの電極板３を含み、複数の集塵極板３の間に空間５を形成し、放電電極アセンブリ４は、この空間５に挿入され、電極アセンブリ４は、集塵極板アセンブリ２の、少なくとも支持構造部８を横切る。支持構造部８は、少なくとも、電極アセンブリ４に対向する支持構造部８の領域において電気的遮蔽装置１１を提供されている。

本発明が、多くの好ましい実施形態を参照して説明されてきたが、本発明の範囲から逸脱することなしに、様々な変化がなされ、均等物が、本発明の要素と置き換え可能であることを当業者は理解するだろう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなしに、特定の状況または物質を本発明の教示に適応するために、多くの変更がなされる。それゆえ、本発明は、本発明を実行するように企図された最良のモードとして開示された特定の実施形態に限定されると意図されず、本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内の全ての実施形態を含むものであると意図される。さらに、用語「第１」「第２」などの使用は、いかなる順序または重要性を示すものではなく、むしろ、用語「第１」「第２」は、１つの要素を別の要素と区別するために使用される。

Claims (4)

1. 静電集塵器において、
   該静電集塵器内の垂直面内で互いに平行に配置された少なくとも２つの集塵極板を含み、前記集塵極板の間に空間を形成する集塵極板アセンブリと、
   前記空間内に、前記集塵極板アセンブリの支持構造部を横切る状態で挿入される放電電極アセンブリと、
   前記放電電極アセンブリに対向する前記支持構造部の領域に配置されている、スパークの発生を防止するための電気的遮蔽装置と
   を備えており、
   前記電気的遮蔽装置は、丸型形状または弓型形状を有しており、前記支持構造部のエッジを覆うように、前記支持構造部の領域に取り付けられている、
   静電集塵器。
2. 前記電気的遮蔽装置は金属構造部を有している、請求項１記載の静電集塵器。
3. 前記電気的遮蔽装置は、前記電極アセンブリに対向する外面を有するように配置された少なくとも１つのハーフパイプで形成され、細長い形状を有する、請求項１記載の静電集塵器。
4. 少なくとも１つの電気的遮蔽装置が、前記支持構造部に取り付けられたブラケットと一体的に接続されている、請求項１記載の静電集塵器。

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