JP6898040B2 - 湿式電気集塵装置、湿式電気集塵装置用の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、湿式電気集塵装置に関するものであり、集塵極及び放電線に付着したダストを洗浄除去する洗浄水の噴出を制御する湿式電気集塵装置、及びその湿式電気集塵装置用の制御装置に関する。

従来から、集塵極等に対して工業用水や循環水を上向き又は下向きスプレーノズルにより連続的に、または間欠的に噴出して洗浄する湿式電気集塵装置が存在する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１１９８８９号公報

しかしながら、集塵極等に対し工業用水を上向き又は下向きスプレーにより連続的に噴出して洗浄する湿式電気集塵装置の場合、多量の洗浄水量を必要とする。また、集塵極等に対し工業用水を上向き又は下向きスプレーにより間欠的に噴出して洗浄する湿式電気集塵装置の場合、洗浄水量を削減することは可能であるが、高ダスト濃度ガス処理時に集塵極及び放電線にダスト付着が生じ、スパーク発生や放電線伸びの原因となる。

さらに、集塵極等に対し循環水を上向き又は下向きスプレーにより連続的に噴出して洗浄する湿式電気集塵装置の場合、循環水がダスト等の残留物を含有していると高ダスト濃度ガス処理時のスパーク発生や放電線伸びのほか、循環水配管及びスプレーノズルのダスト閉塞が発生するため、定期的な掃除が必要となる。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、集塵極及び放電線に付着したダストを効果的に洗浄除去し、しかも、その洗浄水量を有効に削減することができるようにすることを目的とする。

（１）本発明の第１の発明は、集塵極に付着したダストを洗浄するための洗浄水を流通する洗浄用配管と、前記洗浄用配管に設けられ、前記洗浄水を噴出する複数のスプレーノズルと、を備え、前記洗浄用配管は、複数のラインに分割されて設けられ、それぞれのライン上に前記複数のスプレーノズルが備えられており、前記洗浄用配管の複数のラインを一定の時間間隔で切り替え、切り替えた洗浄用配管のライン毎に個別に前記スプレーノズルから前記洗浄水を噴出する、湿式電気集塵装置である。

（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、前記洗浄用配管の複数のラインは、それぞれ単独で、該ライン上に備えられた前記複数のスプレーノズルからの洗浄水の噴出により前記集塵極の略全体が洗浄可能となるように配設されている、湿式電気集塵装置である。

（３）本発明の第３発明は、第１又は第２の発明において、前記洗浄用配管の複数のラインを多段階で切り替える、湿式電気集塵装置である。

（４）本発明の第４発明は、洗浄水を噴出して集塵極に付着したダストを洗浄するスプレーノズルを備える湿式電気集塵装置を制御する制御装置であって、前記電気集塵装置は、前記洗浄水を流通する洗浄用配管が複数のラインに分割されて設けられ、それぞれのライン上に複数のスプレーノズルが備えられており、当該制御装置は、前記洗浄用配管の複数のラインを一定の時間間隔で切り替え、切り替えた洗浄用配管のライン毎に個別に前記スプレーノズルから前記洗浄水を噴出させる、湿式電気集塵装置用の制御装置である。

本発明によれば、集塵極及び放電線に付着したダストを効果的に洗浄除去することができるとともに、洗浄水量を有効に削減することができる。

制御システムの構成例を示す図である。 湿式電気集塵装置の概略構成を示す断面図である。 湿式電気集塵装置の筺体内部の概略構成を示す斜視図である。 図３の湿式電気集塵装置の下向きスプレーノズルによる洗浄水の噴出の手法の一例を示す図である。 図４の湿式電気集塵装置の下向きスプレーノズルによる洗浄水の噴出範囲を示す図である。 図４の湿式電気集塵装置の洗浄用配管のラインを示す図である。 図６の湿式電気集塵装置の洗浄用配管のラインの洗浄に係るタイムチャートを示す図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。

≪１．電気集塵装置用の制御システム≫
図１は、本発明の一実施形態に係る湿式電気集塵装置システムの構成例を示す図である。図１に示すように、この湿式電気集塵装置システム１０は、湿式電気集塵装置１と、制御装置２とを備えている。なお、この湿式電気集塵装置システム１０は、制御装置２を構成として含む湿式電気集塵装置、すなわち湿式電気集塵装置内に制御装置２を備えるものも含む概念であり、湿式電気集塵装置１と制御装置２とが別々の構成となるものに限られない。

以下、湿式電気集塵装置１及び制御装置２の夫々の構成について個別に説明する。

［湿式電気集塵装置］
図２は、湿式電気集塵装置１の概略構成を示す図である。図２（Ａ）、（Ｂ）は、湿式電気集塵装置１の外観を相互に略直角の別々の方向からみた図である。

湿式電気集塵装置１は、上部ケーシング１１と、側部ケーシングとしても機能する集塵極１２と、下部ケーシング１３と、架構１４と、下向きスプレーノズル１５と、洗浄用配管１６と、が設けられている。

湿式電気集塵装置１において、上部ケーシング１１と、集塵極１２と、下部ケーシング１３とが、上方からその順番で組み合わされることによって、筺体が構成される。この湿式電気集塵装置１の筺体は、架構１４により、地上から所定距離だけ上方に離間して固定されている。なお、筺体の材質は、特に限定されないが、導電性のＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）とすることができる。

ここで、湿式電気集塵装置１には、筐体内部に、下向きスプレーノズル１５が配設されている。この下向きスプレーノズル１５は、洗浄用配管１６に流通している洗浄水を、略垂直下向き方向に微細の霧として噴出させる。これにより、集塵極１２に付着したミストやダスト等の微粒子を洗浄除去する。

湿式電気集塵装置１においては、洗浄水が流通する洗浄用配管１６が複数系統（ライン）に分かれて設けられている。例えば、洗浄用配管１６は、Ａラインと、Ｂラインとの２系統に分割されて設けられている。洗浄用配管１６のそれぞれのラインには、互いに独立して洗浄水が流通するようになっており、それぞれのライン上に備えられた下向きスプレーノズル１５からその洗浄水が噴霧される。

詳しくは後述するが、湿式電気集塵装置１においては、上述した洗浄用配管１６の複数のラインが、制御装置２により相互に切り替えられるように制御される。これにより、集塵極１２に均一に洗浄水を噴霧させてダスト等に対する洗浄作用を維持しながら、洗浄水量を有効に低減させる。

次に、図３に、湿式電気集塵装置１の筺体内部の概略構成を示す。図３に示すように、湿式電気集塵装置１の筺体内部には、上部グリッド２１と、上述した集塵極１２と、下部グリッド２３と、電極ロッド２４と、放電線２５と、ウェイト２６と、上向きスプレーノズル２７と、洗浄用配管２８と、が設けられている。

上部グリッド２１と、集塵極１２と、下部グリッド２３とは、上方からその順番で相互に所定距離だけ離間して、水平方向に相互に略平行となるように配設されている。

また、集塵極１２は、角筒を単位（以下、このような単位を「室」と呼ぶ）とし、複数の「室」を繰り返し連続して配置することによって構成される。具体的には、略水平方向のうち、一方向を「縦方向」と呼び、縦方向に直角な方向を「横方向」と呼んだ場合、縦方向にＮ個の単位を繰り返し連続して配置させ、横方向にＭ個の単位を繰り返し連続して配置させること（以下、「Ｎ×Ｍ」と表現する）によって、集塵極１２が構成される。なお、「Ｎ」と「Ｍ」とは、独立した任意の整数値であり、図３に示す例では、集塵極１２の「室」の個数はＮ×Ｍ＝９×９個となっている。

集塵極１２を構成する室は、特に限定されないが、例えば、３５ｃｍ〜５０ｃｍの長さの辺からなる角筒である。また、集塵極１２は、例えば、導電性のＦＲＰにより構成することができる。

このような集塵極１２における放電極は、電極ロッド２４と、放電線２５とにより構成されている。電極ロッド２４は、図３に示すように、集塵極１２の所定の「室」の中央内部を略垂直方向に貫通するように配設され、上端部が上部グリッド２１に固定され、下端部が下部グリッド２３に固定されている。また、放電線２５は、図３に示すように、上部グリッド２１から吊下げられ、集塵極１２の所定の「室」の中央内部を略垂直方向に貫通するように配設されている。この放電線２５は、弛まないだけの張力を持つようにする観点から、下部グリッド２３の上部に設けられたウェイト２６に接続されている。

放電極においては、電極ロッド２４に対して、電源装置から供給される負極の直流高電圧（荷電電圧）が直接印加される。一方で、放電線２５には、電極ロッド２４に印加された負極の直流高電圧が、上部グリッド２１を介して印加されることになる。

上向きスプレーノズル２７は、集塵極１２の各「室」の四隅の上方に配設され、洗浄用配管２８に流通している洗浄水を、略垂直上向き方向に微細の霧として噴出させる。これにより、上述した下向きスプレーノズル１５と共に、集塵極１２に付着したミストやダスト等の微粒子を洗浄除去する。湿式電気集塵装置１においては、上向きスプレーノズル２７からも洗浄水が微細の霧として略垂直上向き方向に噴出されることにより、洗浄水の分散がよくなるため、使用される洗浄水の水量を従来使用される水量より減少させることができる。なお、上向きスプレーノズル２７は、電極ロッド２４及び放電線２５に印加される負極の直流高電圧の上昇に寄与する構成要素である。

［制御装置］
制御装置２は、湿式電気集塵装置１と電気的に接続されており、特に、上述した下向きスプレーノズル１５から噴出する洗浄水を流通させる洗浄用配管１６のラインを切り替える制御を実行する。なお、この制御装置２は、上述したように、湿式電気集塵装置システム１０として湿式電気集塵装置内に組み込まれていてもよい。

具体的には後述するが、制御装置２は、例えば洗浄用配管１６が予め２系統以上のラインに分割されているような場合、その２系統以上のラインのうち所定の１ラインから別の１ラインに切り替える制御を実行する。

このような制御により、特定の一時点のタイミングでみれば、洗浄用配管１６の２系統以上のラインのうち、洗浄しているラインと、洗浄していないラインとが同時に存在することになる。しかしながら、洗浄しているラインと、洗浄していないラインとを切り替える制御を行うことで、時間的にトータルでみると、連続的に集塵極１２の全ての「室」を洗浄することができる。そしてその結果、集塵極１２及び放電線２５へのダスト付着を効果的に防ぐことができるとともに、洗浄水量を従来と比較して有効に削減することができる。具体的には、５０％以上の割合で洗浄水量を削減することができる。

≪２．制御システムによる制御≫
次に、湿式電気集塵装置１における下向きスプレーノズル１５による洗浄水の噴出の制御について説明する。

図４は、湿式電気集塵装置１の下向きスプレーノズル１５による洗浄水の噴出の手法の一例を説明する図である。図４に示すように、湿式電気集塵装置１の下向きスプレーノズル１５は、洗浄用配管１６に流通している洗浄水を、略垂直下向き方向に微細な霧状にして噴出させる。このとき、洗浄水を、洗浄用配管１６に対して所定角度の範囲内で噴霧する。なお、図４の例では、所定角度として１０５°の範囲内で噴霧する様子を示す。

また、図５は、湿式電気集塵装置１の下向きスプレーノズル１５による洗浄水の噴出範囲を示す図である。下向きスプレーノズル１５により洗浄水が集塵極１２に噴出されると、図５に示すように上面視したとき、下向きスプレーノズル１５を中心とする円状に、集塵極１２の各「室」に洗浄水が微細の霧として噴出される。なお、図５中に符号「１５」を中心として描いた円が、噴霧される洗浄水の噴霧範囲を仮想的に示すものである。

洗浄用配管１６の複数のラインは、それぞれ単独で、そのライン上に備えられた下向きスプレーノズル１５からの洗浄水の噴出により集塵極１２の略全体が洗浄可能となるように配設されている。具体的に、それぞれのラインは、複数の配管が分岐するように構成されており、その分岐した複数の配管上に下向きスプレーノズル１５を設ける（例えば後述する図６参照）。このようにすることで、図５に示すように、下向きスプレーノズル１５は、所定距離だけ離間してそれぞれのライン上に配設するように構成されるようになり、集塵極１２の全ての「室」に均一に洗浄水が噴出されることになる。例えば、下向きスプレーノズル１５は、集塵極１２の縦方向にＬ個の単位を繰り返し連続して配設され、横方向にＰ個の単位を繰り返し連続して配設される（以下、「Ｌ×Ｐ」と表現する）。なお、「Ｌ」と「Ｐ」とは独立した任意の整数値であり、図５の例では、下向きスプレーノズル１５はＬ×Ｐ＝３×４個となっている。

図６に、湿式電気集塵装置１における洗浄用配管１６のラインを示す。図６（Ａ）がラインの構成を上面からみたときの図であり、図６（Ｂ１），（Ｂ２）がそのラインの構成を側面からみたときの図である。図６に示すように、湿式電気集塵装置１の洗浄用配管１６のラインは、Ａライン５１と、Ｂライン５２との２系統が備えられており、自動三方弁４１によりその２系統のラインが切り替えられるようになっている。具体的には、その自動三方弁４１によるライン切り替えは、制御装置２により制御されることで実行される。

例えば、湿式電気集塵装置１の洗浄用配管１６のラインにおいて、自動三方弁４１によりＡライン５１に切り替えられると、図６（Ｂ１）に示すように、Ａライン５１上に配置された下向きスプレーノズル１５の夫々が、略垂直下向き方向に洗浄水を微細の霧として噴出させる。また、自動三方弁４１によりＢライン５２に切り替えられると、図６（Ｂ２）に示すように、Ｂライン５２上に配置された下向きスプレーノズル１５の夫々が、略垂直下向き方向に洗浄水を微細の霧として噴出させる。

このような洗浄用配管１６のラインの制御は、制御装置２により実行され、制御装置２は、所定の時間毎に２系統以上のラインを切り替えるようにしている。

ここで、図７に、洗浄タイムチャートを示す。図７（Ａ）は、従来の方法により間欠洗浄したときのタイムチャートを示す図である。「間欠洗浄」とは、洗浄水の噴出による集塵極の洗浄が、一定の時間をおいて稼働と停止を繰り返されることをいい、例えば図７（Ａ）に示すように、１５分の間隔をおいて稼働と停止とを繰り返しながら洗浄を行う。このタイムチャートから分かるように、間欠的に洗浄水を噴出させて洗浄することにより、洗浄水量を削減すること可能ではある。ところが、集塵極１２や集塵極１２内の放電線２５に付着したダストを十分に洗浄できない可能性があり、特にダスト濃度が高いガスを処理した場合にはダストの付着を効率的に除去できない可能性がある。そして、ダストが十分に除去されないと、スパーク発生や、放電線の伸び、たわみ、断線等のトラブルが発生することがある。

なお一方で、間欠洗浄ではなく、常時洗浄水を噴出させて洗浄する連続洗浄では、高濃度ダストを処理した場合でも効率的に洗浄除去することはできるものの、連続噴出であるために洗浄水量は多くなる。「連続洗浄」とは、洗浄水の噴出による集塵極の洗浄が、時間的に途切れなく行われることをいう。

これに対して、図７（Ｂ）は、洗浄水を流通する洗浄用配管１６が複数のライン（Ａライン５１とＢライン５２との２系統）に分割して設けられ、それぞれのライン５１，５２上に複数の下向きスプレーノズル１５が備えられている構成において、各ラインの多段階での切り替え制御によって全体として連続洗浄となるようにしたときのタイムチャートを示す図である。すなわち、それぞれのライン５１，５２では、１５分の間隔をおいて稼働と停止とを繰り返しており、例えばＡライン５１が稼働中のときにはＢライン５２が停止中となり、Ｂライン５２が停止中のときはＢライン５２が稼働中となり、Ａライン５１とＢライン５２とにより、時間的に途切れなく交互に稼働して全体として連続洗浄するようになっている。なお、ライン５１，５２による洗浄水の切り替えは、自動三方弁４１を介して行うことができる。

また、上述したように、洗浄用配管１６の複数のライン（ライン５１，５２）は、それぞれ単独で、そのライン上に備えられた下向きスプレーノズル１５からの洗浄水の噴出により集塵極１２の略全体が洗浄可能なように配設されていることから、Ａライン５１、Ｂライン５２のそれぞれの稼働中には、集塵極１２の全ての室、及び集塵極１２に配設されている放電線２５を的確に洗浄することができる。

このことから、洗浄水量としては、従来の連続洗浄時の使用洗浄水量と比べておよそ５０％以上の割合で削減することができ、しかも有効に集塵極１２及び放電線２５のダストを洗浄することができる。そして、ダスト付着等に基づく種々のトラブルを解消することができる。

以上、本発明に係る湿式電気集塵装置、湿式電気集塵装置用の制御装置についての一実施形態について説明したが、本発明は上述した本実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

例えば、上述した実施形態では、湿式電気集塵装置１の洗浄用配管１６のラインとしてＡライン５１とＢライン５２とを用いた態様を示したが、これに特に制限されず、３系統以上の複数の洗浄用配管のラインが用いられていてもよい。

また、上述した実施形態では、Ａライン５１とＢライン５２とにより時間的に途切れなく交互に洗浄が繰り返されている態様を示しているが、これに特に制限されず、例えば、Ａライン５１とＢライン５２とが、切り替えられる直前等において一時的に同時に稼働されるようにしてもよく、このような場合でも洗浄水量を有効に削減することができる。しかも、一時的に同時に稼働するタイミングを有することから、いずれのラインも稼働しておらずに湿式電気集塵装置の全体として洗浄操作が行われていない状態となることを防ぐことができる。

また、図７（Ｂ）のように、Ａライン５１とＢライン５２とを多段階で切り替える態様を示したが、例えばＡライン５１とＢライン５２との切り替えを１段階で行うようにしてもよい。ただし、多段階でラインを切り替えることにより、同じ洗浄水量でより効果的に集塵極１２及び放電線２５に付着したダストを洗浄することができ、好ましい。

以上まとめると、本発明が適用される湿式電気集塵装置は、次のような構成を取れば足り、各種各様な実施形態を取ることができる。すなわち、本発明が適用される湿式電気集塵装置（例えば図１の湿式電気集塵装置１）は、集塵極に付着したダストを洗浄するための洗浄水を流通する洗浄用配管と、洗浄用配管に設けられて洗浄水を噴出する複数のスプレーノズルと、を備えるものであって、洗浄用配管が複数のライン（例えば図６のＡライン５１及びＢライン５２）に分割されて設けられ、それぞれのライン上に複数のスプレーノズルが備えられており、洗浄用配管の複数のラインを一定の時間間隔で切り替え、切り替えた洗浄用配管のライン毎に個別にスプレーノズルから洗浄水が噴出するように制御されるものであれば足りる。これにより、洗浄が停止する洗浄用配管のラインが存在する場合であっても、集塵極の全ての「室」を効果的に洗浄することができ、集塵極及び放電線へのダスト付着を防ぐことができる。しかも、従来の連続洗浄に比べて、洗浄水量を５０％以上削減することができる。

１ 湿式電気集塵装置
２ 制御装置
１０ 湿式電気集塵装置システム
１１ 上部ケーシング
１２ 集塵極
１３ 下部ケーシング
１４ 架構
１５ 下向きスプレーノズル
１６ 洗浄用配管
２１ 上部グリッド
２３ 下部グリッド
２４ 電極ロッド
２５ 放電線
２６ ウェイト
２７ 上向きスプレーノズル
２８ 洗浄用配管
４１ 自動三方弁
５１ Ａライン
５２ Ｂライン

Claims (2)

1. 集塵極に付着したダストを洗浄するための洗浄水を流通する洗浄用配管と、
   前記洗浄用配管に設けられ、前記集塵極の上方から前記洗浄水を噴出する複数の下向きスプレーノズルと、
   前記集塵極の下方から洗浄水を噴出する複数の上向きスプレーノズルと、
   制御装置と、
   を備え、
   前記洗浄用配管は、複数のラインに分割されて設けられ、それぞれのライン上に前記複数の下向きスプレーノズルが備えられており、
   前記洗浄用配管の複数のラインは、前記集塵極の上面視において所定の方向にライン毎に交互に配設されて、それぞれのライン単独で、該ライン上に備えられた前記複数の下向きスプレーノズルからの洗浄水の噴出により前記集塵極の略全体が洗浄可能に構成され、
   前記制御装置は、前記洗浄用配管の複数のラインを一定の時間間隔で切り替え、切り替えた洗浄用配管のライン毎に個別に前記下向きスプレーノズルから前記洗浄水を間欠的に噴出させることにより、全体として連続洗浄させる
   湿式電気集塵装置。
2. 洗浄水を噴出して集塵極に付着したダストを洗浄するスプレーノズルを備える湿式電気集塵装置を制御する制御装置であって、
   前記電気集塵装置は、
   前記洗浄水を流通する洗浄用配管と、該洗浄用配管に設けられ前記集塵極の上方から前記洗浄水を噴出する複数の下向きスプレーノズルと、該集塵極の下方から洗浄水を噴出する複数の上向きスプレーノズルと、を備え、
   前記洗浄用配管は、複数のラインに分割されて設けられ、それぞれのライン上に該複数の下向きスプレーノズルが備えられており、
   前記洗浄用配管の複数のラインは、前記集塵極の上面視において所定の方向にライン毎に交互に配設されて、それぞれライン単独で、該ライン上に備えられた前記複数の下向きスプレーノズルからの洗浄水の噴出により前記集塵極の略全体が洗浄可能に構成され、
   当該制御装置は、前記洗浄用配管の複数のラインを一定の時間間隔で切り替え、切り替えた洗浄用配管のライン毎に個別に前記下向きスプレーノズルから前記洗浄水を間欠的に噴出させることにより、全体として連続洗浄させる
   湿式電気集塵装置用の制御装置。

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