JP7077021B2 - 集じん装置 - Google Patents

Description

本発明は、集じん装置に関するものである。

外気を施設の屋内に取り入れたり、又は、外気をガスタービンなどの機器類に取り入れたりする場合、空気調和装置の吸気口やガスタービンの燃焼空気用吸気部にエアフィルタを設置する場合がある。そして、エアフィルタによって、外気に含まれる粒子（じん埃）などが除去された清浄空気が、屋内又は機器類に取り入れられる。

下記の特許文献１では、送風機に取り込まれる火山灰を抑制する方策として、火山灰を除去可能な火山灰フィルタを送風機の上流側に設置することが記載されている。

特開２０１６－２２３８６０号公報

火山噴火などの非常時においては、火山灰が降ることによって、一時的ではあるが、多量の火山灰が空気中に含まれる。この場合、特許文献１に記載された技術のようにエアフィルタによって火山灰を除去することが考えられる。しかし、所定濃度以下の清浄空気を確保するために、エアフィルタを用いると、目詰まりによって圧力損失が短時間で上昇する。また、灰の付着量が増大し、圧力損失の許容値を超えるとフィルタ本体の形状を維持できなくなる可能性がある。

さらに、噴火による降灰量が異常に多く、非常に高濃度の火山灰が空気中に含まれる条件（例えば１ｍ^３当たりｇ単位（g/m³オーダー））を想定した場合、繊維状又は多孔質の濾材に空気を通過させるフィルタでは、圧力損失の上昇等によって、清浄性能を確保できなくなるおそれがある。

またさらに、フィルタではなく電気集じん装置によって、空気中の高濃度の火山灰を除去する方法が考えられるが、具体的な検討がなされていないのが現状である。例えば、電気集じん装置を設置する場合、非常時においても運転可能なように電源を確保する必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、空気中に含まれる高濃度の粒子を確実かつ継続的に除去することが可能な集じん装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の集じん装置は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る集じん装置は、電圧が印加される放電電極と、前記放電電極に対向して設置される集じん電極と、前記放電電極及び前記集じん電極を収容する第１ケーシングと、を有する電気集じん装置と、前記電気集じん装置の前記第１ケーシングのガス流れ下流側の開口部に設置され、前記電気集じん装置から排出される空気に含まれる粒子を除去するエアフィルタとを備える。

この構成によれば、電気集じん装置は、放電電極と集じん電極を備え、放電電極に電圧が印加されることによってコロナ放電が生じ、コロナ放電によって帯電された粒子が集じん電極上に捕集される。外部からの空気に含まれる粒子は、まず、電気集じん装置で除去される。
電気集じん装置の第１ケーシングのガス流れ下流側の開口部には、エアフィルタが設置される。そして、エアフィルタによって、電気集じん装置から排出される空気に含まれる粒子が除去される。エアフィルタには、電気集じん装置で粒子の一部が除去された空気が供給されることから、電気集じん装置の入り口における粒子濃度よりも低い濃度となった空気がエアフィルタに到達する。
したがって、電気集じん装置では、構造上、圧力損失の上昇が生じにくいことから、高濃度に粒子が含まれる空気が取り込まれる場合であっても、圧力損失の上昇を伴うことなく、エアフィルタにおいて、通常の清浄性能を発揮させることができる。
本発明に係る集じん装置を通過した空気は、空気の供給を必要とする施設又は設備、例えば大風量の清浄空気の確保が要求される公共施設や、発電機の燃焼用空気の確保が要求される発電設備などへ送られる。

上記発明において、前記エアフィルタが設置される前記開口部における空気の通過面積は、前記電気集じん装置の内部の空気の通過面積とほぼ同一でもよい。

この構成によれば、電気集じん装置の内部の空気の通過面積と、エアフィルタが設置される開口部における空気の通過面積とがほぼ同一であるため、装置全体において、圧力損失の上昇が生じにくい。

上記発明において、前記エアフィルタよりもガス流れの下流側に設けられ、前記エアフィルタから供給される空気を排気口へ流通させる空間を有する第２ケーシングを更に備えてもよい。

この構成によれば、エアフィルタを通過した空気は、エアフィルタよりもガス流れの下流側に設けられた第２ケーシングに供給され、第２ケーシング内の空間を流通して、排気口から排出される。

上記発明において、前記第２ケーシングの内部に設置され、前記電気集じん装置に電力を供給する発電機、前記発電機を制御する制御盤、及び、前記電気集じん装置及び／又は前記電気集じん装置の補機類を制御する制御盤の少なくとも一つを更に備えてもよい。

この構成によれば、第２ケーシングの内部に、発電機及び／又は制御盤が設置され、第２ケーシングには、電気集じん装置及びエアフィルタを通過した空気が供給される。ここで、制御盤は、発電機を制御する制御盤、又は、電気集じん装置及び／又は電気集じん装置の補機類を制御する制御盤である。そのため、発電機及び／又は制御盤は、粒子を含む外部の空気ではなく、清浄空気を取り入れることができ、安定して運転できる。また、第２ケーシングの内部は空気が流通しており、発電機及び／又は制御盤の温度上昇を抑制できる。さらに、燃料を燃焼して発電する発電機の場合、発電機で発生する排ガスが第２ケーシングの排気口から外部へ排出されるため、発電機が設置された空間の二酸化炭素濃度の上昇を防止できる。

上記発明において、前記エアフィルタは、前記第２ケーシングの内部側から着脱可能でもよい。

この構成によれば、第１ケーシングのガス流れ下流側の開口部に設置されたエアフィルタは、第２ケーシングの内部側から取り外したり、取り付けたりすることが可能である。

上記発明において、前記エアフィルタの前記電気集じん装置側の面に設置された金網を更に備えてもよい。

この構成によれば、エアフィルタは金網によって電気集じん装置側へ倒れることなく支持されるため、電気集じん装置を運転させた状態で、エアフィルタの下流側からエアフィルタを安全に交換できる。

上記発明において、前記エアフィルタの上流側と下流側の圧力差を検出する差圧計を更に備えてもよい。

この構成によれば、差圧計によってエアフィルタの上流側と下流側の圧力差（差圧）を検出でき、エアフィルタの目詰まり状況を確認できることから、エアフィルタの交換タイミングを適切に判定できる。

本発明によれば、空気中に含まれる高濃度の粒子を確実かつ継続的に除去することができる。

本発明の一実施形態に係る集じん装置を示す縦断面図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る集じん装置１について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る集じん装置１は、例えば、空気の供給を必要とする施設又は設備、例えば大風量の清浄空気の確保が要求される公共施設や、発電機の燃焼用空気の確保が要求される発電設備などの空気取り入れ側に設置される。集じん装置１によって、外部の空気に含まれるじん埃などの粒子が除去されて、粒子が除去された清浄空気が空気の供給を必要とする施設又は設備へ送られる。

本実施形態に係る集じん装置１によれば、火山噴火などの非常時において多量の火山灰が空気中に含まれる場合であっても、空気取り入れ側にエアフィルタ６のみが設置される場合に比べて、エアフィルタ６の負荷が低いままとなり、低圧力損失で長時間の高集じん性能を確保できる。

図１に示すように、集じん装置１は、第１ケーシング２と、第２ケーシング３を備え、第１ケーシング２と第２ケーシング３は１枚の分割壁４と開口部１４を介して一体的な構造を有する。集じん装置１は、例えば、第１ケーシング２と第２ケーシング３によって、例えば直方体形状を有する。

集じん装置１は、第１ケーシング２の内部に設置された電気集じん装置５と、第１ケーシング２と第２ケーシング３の間の開口部１４に設置されたエアフィルタ６などを更に備える。

集じん装置１の吸気口７は、第１ケーシング２の一面に形成される。吸気口７には、例えば複数の羽根板が斜めに配置されたルーバー（ガラリ）１８が設置され、ルーバー１８によって、雨水の水滴、落葉やごみ、鳥などの動物の侵入が防止される。吸気口７から取り入れられた後、第１ケーシング２内部の電気集じん装置５を流通した空気は、エアフィルタ６を通過し、第２ケーシング３へ供給される。そして、エアフィルタ６を通過した清浄空気は、第２ケーシング３を流通した後、第２ケーシング３の他面に形成された排気口８から外部へ供給される。

電気集じん装置５は、ダストやミスト等の粒子を除去するため、コロナ放電を行い、粒子を帯電させる放電電極と、放電電極に対向して配置される集じん電極から構成される電極部９などを備える。電極部９は、電気導体１０を介して、外部の高圧電源２０と接続される。電気導体１０は、例えば金属部品などであり、一端が電極部９と接続され、他端が碍子１２と接続される。碍子１２は、第１ケーシング２の上面に設置された碍子箱１１の内部に設置される。碍子１２は、外部の電源と接続されるケーブル又はバスバー２１などと接続されている。
なお、図１に示した電気集じん装置５は、電極部９の放電電極と集じん電極を省略して示したものであり、放電電極及び集じん電極は、電気集じん装置において通常用いられるものを適用することができる。

放電電極と集じん電極は互いに離隔され、電気的に絶縁されている。放電電極は、高圧電源２０から電力が供給される。放電電極に高電圧が印加されることによって、放電電極でコロナ放電が生じる。コロナ放電によって、排ガス中に含まれる粒子が帯電され、帯電された粒子は、集じん電極にクーロン力で引き寄せられ、集じん電極上に捕集される。

電気集じん装置５は、火山噴火などの非常時において降灰量が多い条件、例えば、０．３ｇ／ｍ^３～５．０ｇ／ｍ^３の火山灰を、下流側のエアフィルタ６の手前付近において３０ｍｇ／ｍ^３以下まで低減させる。

第１ケーシング２の下部にはホッパー１３が取付けられる。ホッパー１３は、槌打によって電気集じん装置５の集じん電極から剥離した粒子を受け止める。ホッパー１３には溜まった粒子（内部堆積灰）を排出する粒子排出装置（図示せず。）が設けられてもよいし、バキュームカーなどを使って間欠的に内部堆積灰を排出してホッパー１３を清掃してもよい。

電気集じん装置５において、電気集じん装置５を通過するガス流れに対して垂直方向に切断した断面積（空気の通過面積）は、ガスの流れに沿って一定である。なお、ここで、空気の通過面積は、ホッパー１３を含まない。

分割壁４には、開口部１４が形成され、開口部１４にエアフィルタ６が設置される。開口部１４の開口面積、すなわち、開口部１４における空気の通過面積は、電気集じん装置５の内部の空気の通過面積とほぼ同一である。そのため、集じん装置１の内部において空気が流通する通過面積は、拡大又は縮小を伴わず、集じん装置１の内部は、ほぼ直線状の筒形形状である。したがって、集じん装置１全体において、圧力損失の上昇が生じにくい。

たとえば、清浄空気を供給する先が、燃料を燃焼して発電するディーゼル発電機などの発電機１５の場合、発電機入口までの圧力損失を１０００Ｐａ～２０００Ｐａ以下とどめないと、必要な発電出力を得ることができない。本実施形態では、エアフィルタのみが設置され、エアフィルタが目詰まりするおそれのある従来の構成と異なり、電気集じん装置５を通過した空気がエアフィルタ６へ供給される。そのため、エアフィルタ６の圧力損失の上昇速度が相対的に低下し、結果として発電機１５を長時間安定的に運転することが可能になる。

なお、電気集じん装置５の内部の空気の通過面積に対する開口部１４における空気の通過面積は、例えば０．５倍以上１．５倍以下の範囲に設定され、好ましくは０．８倍以上１．２倍以下の範囲に設定される。

エアフィルタ６は、繊維状又は多孔質の濾材を有し、空気中の粒子を除去する一般的なものを用いることができる。エアフィルタ６は、例えば、粗じんフィルタ、高性能又は中性能フィルタなどである。エアフィルタ６は、開口部１４の全面にわたって設置される。エアフィルタ６によって、電気集じん装置５から排出される空気に含まれる未捕集の微量の粒子が除去される。エアフィルタ６には、電気集じん装置５で粒子の大部分が除去された空気が供給されることから、電気集じん装置５の上流側の吸気口７における粒子濃度よりも低い濃度となった空気がエアフィルタ６に到達する。

電気集じん装置５では、構造上、圧力損失の上昇が生じにくいことから、高濃度に粒子が含まれる空気が取り込まれる場合であっても、圧力損失の上昇を伴うことなく、エアフィルタ６において、通常の清浄性能を発揮させることができる。

第２ケーシング３は、エアフィルタ６よりもガス流れの下流側に設けられ、エアフィルタ６から供給される空気を排気口８へ流通させる空間を有する。

第２ケーシング３の内部の空気の通過面積は、開口部１４における空気の通過面積、又は、電気集じん装置５の内部の空気の通過面積とほぼ同一か、それ以上である。したがって、第２ケーシング３によって、集じん装置１における圧力損失の上昇が生じにくい。第２ケーシング３は、空気が通過するダクトの機能を果たすとともに、発電機１５及び制御盤１６が設置される空間でもあり電気室としての機能も果たす。

第２ケーシング３の内部に、発電機１５及び制御盤１６が設置される。発電機１５は、非常用自家発電機であり、例えばディーゼル発電機などである。外部からの電気が供給されないとき、発電機１５が駆動し、非常時等において発電機１５で発電された電気は、電気集じん装置５などへ供給される。制御盤１６は、発電機１５、電気集じん装置５及び電気集じん装置５の補機類を制御する電気制御盤である。

発電機１５及び制御盤１６によって、外部からの電気が供給されない非常時においても、電気集じん装置５の運転を継続させることができる。また、第２ケーシング３には、電気集じん装置５及びエアフィルタ６を通過した空気が供給されるため、発電機１５及び制御盤１６が集じん装置１の外側に設置されている場合と異なり、発電機１５及び制御盤１６は、粒子を含む外部の空気ではなく、清浄空気を取り入れることができる。そのため、火山噴火などの非常時において降灰量が多い場合であっても、発電機１５及び制御盤１６を安定して運転できる。

また、第２ケーシング３の内部は空気が流通しており、空気による冷却効果によって発電機１５及び制御盤１６の温度上昇を抑制できる。さらに、発電機１５が、燃料を燃焼して発電するディーゼル発電機などの場合、発電機１５で発生する排ガスが第２ケーシング３の排気口８から外部へ排出されるため、発電機１５が設置された空間の二酸化炭素濃度の上昇を防止できる。

なお、上述した実施形態では、発電機１５と制御盤１６の両方が設置される場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、第２ケーシング３の内部において、発電機１５及び制御盤１６が必ずしも設置されなくてもよく、また、いずれか一方のみが設置されてもよい。

エアフィルタ６は、第２ケーシング３の内部側から着脱可能に設置される。すなわち、第１ケーシング２のガス流れ下流側の開口部１４に設置されたエアフィルタ６は、第２ケーシング３の内部側から取り外したり、取り付けたりすることが可能である。また、エアフィルタ６の電気集じん装置５側の面には、金網１７が設置される。金網１７は、開口部１４の全面にわたって設置される。これにより、エアフィルタ６は金網１７によって電気集じん装置５側へ倒れることなく支持されるため、電気集じん装置５を運転させた状態で、エアフィルタ６の下流側からエアフィルタ６を安全に交換できる。

本実施形態において、エアフィルタ６の上流側と下流側の圧力差を検出する差圧計が更に設置されてもよい。これにより、差圧計によって、エアフィルタ６の上流側と下流側の圧力差（差圧）を検出でき、エアフィルタ６の目詰まり状況を確認できる。したがって、作業員が目視によってエアフィルタ６を確認することなく、エアフィルタ６の交換タイミングを適切に判定できる。

以上、本実施形態によれば、電気集じん装置５によって粒子が除去された空気がエアフィルタ６へ供給されることから、火山噴火において火山灰が降り、非常に高濃度の火山灰が空気中に含まれるなど、外部の空気中の粒子濃度が高い条件下であっても、高い集じん性能を維持できる。また、電気集じん装置５は、構造上、圧力損失が生じにくく、かつ、電気集じん装置５の下流側に設置されたエアフィルタ６は、粒子によって目詰まりしにくいため、圧力損失の上昇を抑制できる。したがって、本実施形態に係る集じん装置１によれば、低圧力損失のまま、長時間にわたって清浄性能を確保できる。

さらに、第２ケーシング３の内部に発電機１５や制御盤１６が設置されることによって、外部の空気中の粒子濃度が高い条件下であっても、発電機１５や制御盤１６の機能が妨げられることがない。その結果、非常時においても電源を確保でき、電気集じん装置５の運転を継続させることも可能になる。

なお、上述した実施形態では、エアフィルタ６は、ガス流れに沿って１段のみ設置される場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、ガス流れに沿って２段以上の複数段でエアフィルタ６が設置されてもよい。この場合、上流側又は下流側のエアフィルタ６を交換している間でも、交換を行っていないエアフィルタ６の方で、集じん装置１の排気口８から排出される空気の清浄度を確保できる。

また、上述した実施形態では、開口部１４が一つ設置され、そこにエアフィルタ６が設置される場合について説明したが、例えば開口部１４を複数の領域に分けて、それぞれの領域にダンパーを設置してもよい。この場合、一部の領域のダンパーを閉めた状態で、ダンパーを閉めた領域に設置されたエアフィルタ６の交換作業を行うことができる。これにより、エアフィルタ６を交換するときの安全性を確保できる。

１ ：集じん装置
２ ：第１ケーシング
３ ：第２ケーシング
４ ：分割壁
５ ：電気集じん装置
６ ：エアフィルタ
７ ：吸気口
８ ：排気口
９ ：電極部
１０ ：電気導体
１１ ：碍子箱
１２ ：碍子
１３ ：ホッパー
１４ ：開口部
１５ ：発電機
１６ ：制御盤
１７ ：金網
１８ ：ルーバー
２０ ：高圧電源
２１ ：ケーブル又はバスバー

Claims (6)

1. 電圧が印加される放電電極と、前記放電電極に対向して設置される集じん電極と、前記放電電極及び前記集じん電極を収容する第１ケーシングと、を有する電気集じん装置と、
   前記電気集じん装置の前記第１ケーシングのガス流れ下流側の開口部に設置され、前記電気集じん装置から排出される空気に含まれる粒子を除去するエアフィルタと、
   前記エアフィルタよりもガス流れの下流側に設けられ、前記エアフィルタから供給される空気を排気口へ流通させる空間を有する第２ケーシングと、
   を備え、
   前記第２ケーシングの内部に設置され、前記電気集じん装置に電力を供給する発電機、前記発電機を制御する制御盤、及び、前記電気集じん装置及び／又は前記電気集じん装置の補機類を制御する制御盤の少なくとも一つを更に備える集じん装置。
2. 前記エアフィルタは、前記第２ケーシングの内部側から着脱可能である請求項１に記載の集じん装置。
3. 電圧が印加される放電電極と、前記放電電極に対向して設置される集じん電極と、前記放電電極及び前記集じん電極を収容する第１ケーシングと、を有する電気集じん装置と、
   前記電気集じん装置の前記第１ケーシングのガス流れ下流側の開口部に設置され、前記電気集じん装置から排出される空気に含まれる粒子を除去するエアフィルタと、
   前記エアフィルタよりもガス流れの下流側に設けられ、前記エアフィルタから供給される空気を排気口へ流通させる空間を有する第２ケーシングと、
   を備え、
   前記エアフィルタは、前記第２ケーシングの内部空間に接しており、前記第２ケーシングの内部側から着脱可能である集じん装置。
4. 前記エアフィルタが設置される前記開口部における空気の通過面積は、前記電気集じん装置の内部の空気の通過面積と同一である請求項１から３のいずれか１項に記載の集じん装置。
5. 前記エアフィルタの前記電気集じん装置側の面に設置された金網を更に備える請求項１から４のいずれか１項に記載の集じん装置。
6. 前記エアフィルタの上流側と下流側の圧力差を検出する差圧計を更に備える請求項１から５のいずれか１項に記載の集じん装置。

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