JP6028348B2 - 電気集塵装置 - Google Patents
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Description
このようなディーゼルエンジンの粒子状物質除去装置として、排気ダクト中に、フィルタを設置する方法があるが、フィルタは目詰まりし易く、圧力損失が大きいなどの課題がある。これに対して電気集塵機は、目詰まりせず、圧力損失が小さいため、内燃機関の排気ダクトに取り付けるには有効である。
そのほか、船舶ディーゼルエンジンではエンジンの排圧で排気ガスを流すため、集塵機の圧損を大きくても1000Pa程度以下にする必要があるほか、非常に狭いスペースに設置しなければならないため、装置の大きさも極力小さくすることが求められている。しかし、特許文献1のようなフィルタ状の電極間を排ガスが流れるような構造の場合、圧損を1000Pa以下にするためには、流路面積を排ガスダクトの数倍〜10倍以上に大きくして、流速を数m/s以下に下げるか、巨大なブロワを設置する、といった工夫が必要となる。その結果、装置全体が大きくなってしまい船舶に搭載するのが困難になるという未解決の課題もある。
図1は本発明の第1の実施形態を示す全体構成図である。
図中、1は例えば総トン数が数千トン以上の比較的大きな船舶である。この船舶1には、スクリュープロペラ等の推進機2を回転駆動する主機用ディーゼルエンジンや、船内の電源等を賄う補機用ディーゼルエンジンなどの舶用ディーゼルエンジン3を備えている。
この舶用ディーゼルエンジン3からは、燃料の燃焼による排ガスが排出される。この排ガスには、前述したように、窒素酸化物(N0x)、硫黄酸化物(SOx)、炭素を主成分とする粒子状物質(PM)が含有されている。
この電気集塵装置7は、図1に示すように、電気集塵装置本体7Aと、この電気集塵装置本体7Aに供給する高電圧又は電流を制御する集塵制御部7Bとで構成されている。
電気集塵装置本体7Aは、図2に示すように、筐体11内に、舶用ディーゼルエンジン3から供給される粒子状物質含有ガスを導入して粒子状物質を帯電する帯電機構12と、この帯電機構12の下流側に連接して帯電した粒子状物質を集塵する集塵機構13とで構成されている。
集塵機構13は、比較的厚い平板状の接地電極15と、この接地電極15に対して上下方向に所定距離離間して配置された高圧電極16とで構成される集塵部17が排ガス流れ方向と直交する上下方向に所定間隔を保って複数組例えば9組並列配置された構成を有する。
このニクロム線15eには、例えば100Vの商用交流が供給されて、一対の平板状電極板15a及び15bを例えば600℃に加熱して、接地電極15に捕集された粒子状物質を燃焼除去する。
舶用ディーゼルエンジン3から排気される排ガスは、まず、SCR脱硝装置5に供給し、このSCR脱硝装置5で排ガスに尿素水に空気を混合して噴射することにより、窒素酸化物(NOx)を除去する。
次いで、窒素酸化物(NOx)を除去した排ガスを電気集塵装置7に供給し、この電気集塵装置7の電気集塵装置本体7Aで排ガス中に含まれる粒子状物質(PM)を除去する。
次いで、粒子状物質が除去された排ガスは、エコノマイザ8で熱交換されてから海水スクラバ9に供給されて窒素酸化物SOxが除去されて清浄化され、サイレンサ10Aa及び煙突10Bを介して大気に放出される。
このとき、各集塵部17のニクロム線15eには、加熱制御部18によって時分割されて時間順次に通電が制御される。したがって、例えば、最上部の集塵部17のニクロム線15eに通電されることにより、一対の平板電極板15a及び15bが例えば600℃に加熱されて捕集された粒子状物質が燃焼除去される。
そして、最下段の集塵部17のニクロム線15eへの通電が完了すると、加熱制御部18は、次の通電サイクルの開始時間となるまで待機し、通電サイクルの開始時間となると、上記と同様に最上段の集塵部17のニクロム線15eから順次通電を開始する。
また、集塵機構13の帯電された粒子状物質を捕集する接地電極15内に、ニクロム線15eで構成される加熱部が配置されており、このニクロム線15eによって一対の平板状電極板15a及び15bが直接加熱される。このため、接地電極15を構成し、表面に粒子状物質を捕集する一対の平板状電極板15a及び15bを効率よく加熱することができ、捕集した粒子状物質を確実に燃焼除去することができる。
また、粒子状物質が燃焼除去されることにより、集塵部17にダストが残留することがないので、集塵部17の清掃を行う必要がなくランニングコストを低減することができる。
この第2の実施形態では、帯電機構12を省略して集塵機構13で帯電及び集塵を同時に行うようにしたものである。
すなわち、第2の実施形態においては、集塵機構13が、図5に示すように、前述した帯電機構12の高圧電極14bと同一の排ガス流れ方向と直交する前後方向に平行配置された複数の高圧電極21と接地電極22とで構成される集塵部23が排ガス流れ方向と直交する上下方向に複数例えば9段並列配置されている。
接地電極22は、図6に拡大図示するように、高圧電極22と対向する面に多数の開口24を形成したケーシング電極25と、このケーシング電極25内に配置された接地電極部26とで構成されている。ここで、ケーシング電極25に形成された開口24は例えばパンチングメタルを適用することにより形成されている。
舶用ディーゼルエンジン3から排出される粒子状物質含有排ガスは、排ガス通流方向と直交する上下方向に並列配置された集塵部23を通過する際に、粒子状物質が高圧電極21で発生されるコロナ放電によって帯電され、帯電された粒子状物質がクーロン力によってケーシング電極25の開口24を通じてケーシング電極25内の捕集空間23に移動し、この捕集空間23に配置された接地電極部26及びケーシング電極25の内周面に付着捕集される。
また、高圧電極21で発生するコロナ放電によって帯電された粒子状物質をケーシング電極25の開口24を通じてケーシング電極25内の捕集空間で捕集するので、捕集した粒子状物質がケーシング電極25外を流れる排ガスの影響を殆ど受けず、再飛散を確実に防止することができる。このため、接地電極部26に内装されたニクロム線15eの通電周期を長くすることができる。しかも、加熱された平板状電極板15a及び15bに直接排ガスが接触することがなく、排ガスによって発熱が奪われることを防止することができ、粒子状物質の燃焼時間を短縮することができる。
このようにSCR脱硝装置5を電気集塵装置7の下流側に設置する場合には、電気集塵装置7の上流側にプラズマ放電空間を設け、このプラズマ放電空間で、排ガス中に含まれるNOをNO2に変換することができる。このようにNOをNO2に変換することにより、排ガス中のNO2が増加し、粒子状物質を燃焼させる際にNO2も同時に燃焼させることができ、この分粒子状物質の燃焼温度が高くなるので、ヒータの加熱温度を200℃〜500℃に低下させることができる。
また、上記第1及び第2の実施形態においては、集塵部17及び23の設置個数を9個とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、排ガス流量に応じて任意個数の集塵部を設けることができる。
Claims (7)
- ディーゼルエンジンの燃焼による排ガス中の粒子状物質を捕集する電気集塵装置であって、
前記粒子状物質及びNOを含む排ガス流路に前記NOをNO2に変換するプラズマ放電領域と、前記プラズマ放電領域の下流側に前記粒子状物質を帯電させ集塵する集塵領域とを備え、
前記集塵領域には、平板状の高圧電極及び当該高圧電極と離間して配置された平板状の接地電極で形成される集塵部が排ガス流れ方向と直交する方向に複数並列配置され、前記接地電極内に当該接地電極で捕集した前記粒子状物質を加熱燃焼させる加熱部が配置され、
前記集塵領域の加熱部に対して電力を供給する加熱制御部を備えていることを特徴とする電気集塵装置。 - 前記接地電極は、前記高圧電極との対向面に多数の開口を形成したケーシング電極と、該ケーシング電極内に配置された前記加熱部を内蔵する接地電極部とで構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電気集塵装置。
- 前記高圧電極は、排ガス流れ方向の長さが前記接地電極の長さ以下に分割された分割体で構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気集塵装置。
- 前記加熱部は、ヒータの加熱温度が200℃〜500℃に制御されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の電気集塵装置。
- 前記集塵領域の下流に脱硝装置を備えていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の電気集塵装置。
- 前記接地電極は、一対の平板状電極板と、該一対の平板状電極板間に絶縁配置された前記加熱部とで構成されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の電気集塵装置。
- 前記高圧電極と前記接地電極と前記加熱部は、前記集塵領域に複数設けられ、複数の前記加熱部に対して時間順次に電力を供給することを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の電気集塵装置。
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