JP7106491B2 - Electrostatic precipitator - Google Patents
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Description
本発明は、電気集塵装置に関するものである。 The present invention relates to an electrostatic precipitator.
従来の電気集塵装置として、ガス流れに沿って平行に配列された平板状の集塵極と、その中央に配列されたコロナ放電部を有する放電極とを備えたものが知られている。放電極のコロナ放電部の形状には、突起形状を持たせて電界の集中を生じさせることでコロナ放電を確保する方式と、放電極本体を一様な電界集中を生じさせる構造、例えば角線や細いピアノ線などがあるが、一般産業用の電気集塵装置では、電極が汚れても安定したコロナ放電を確保するため、突起状のコロナ放電部を有した構造が主流であり、以降この構造を前提とする。 2. Description of the Related Art As a conventional electrostatic precipitator, there is known one having flat plate-like dust collection electrodes arranged in parallel along a gas flow and a discharge electrode having a corona discharge portion arranged in the center thereof. The shape of the corona discharge part of the discharge electrode has a protruding shape to generate electric field concentration to ensure corona discharge. In general industrial electrostatic precipitators, a structure with a protruding corona discharge part is the mainstream in order to ensure stable corona discharge even if the electrode is dirty. Assuming structure.
電気集塵装置では、集塵極と放電極との間に直流高電圧を印加し、放電極のコロナ放電部で安定したコロナ放電を行うことで、ガス流れ中のダストを帯電させる。帯電したダストは放電極と集塵極との間の電界下でダストに作用するクーロン力の働きにより集塵極に捕集されると、従来の集じん理論では説明されている。 In an electric dust collector, a DC high voltage is applied between a dust collection electrode and a discharge electrode, and a stable corona discharge is performed at a corona discharge portion of the discharge electrode, thereby charging dust in a gas flow. The conventional dust collection theory explains that charged dust is collected by the dust collection electrode due to the action of the Coulomb force acting on the dust under the electric field between the discharge electrode and the dust collection electrode.
ところで、特許文献1,2の電気集塵装置は、ダストを通過させるための複数の貫通孔を備え、内部にダストを捕集するための閉空間を有した集塵極を備えている。特許文献1,2では、該貫通孔を介して閉空間にダストを閉じ込めることで捕集ダストが再飛散しにくくさせている。
By the way, the electric dust collectors of
特許文献3の電気集塵装置は、65%から85%の開口率を有するアース電極と、ガスを捕集する集塵フィルタ層と、を含む集塵極を備えている。このような集塵極を備えることにより、特許文献3では、ガス流れと直交する断面内においてイオン風を発生させ、放電極と集塵極との間を循環するらせん状のガス流れを生成させ、ダストを効率よく捕集するようにしている。特許文献3では、イオン風を積極的に利用するが、本ケースはダストを、主として集じんフィルタ層に捕集させることを目的としている。 The electrostatic precipitator of Patent Document 3 includes a dust collection electrode including a ground electrode having an aperture ratio of 65% to 85% and a dust collection filter layer for collecting gas. By providing such a dust collection electrode, in Patent Document 3, an ion wind is generated in a cross section perpendicular to the gas flow, and a spiral gas flow circulating between the discharge electrode and the dust collection electrode is generated. , to efficiently collect dust. In Patent Literature 3, ion wind is actively used, but this case is intended to collect dust mainly in the dust collection filter layer.
電気集塵装置における集塵効率ηは、よく知られた下記のドイチェの数式(式(1))により算出することができる。wは、集塵性指数(粒子状物質の移動速度)、fは、単位ガス量当たりの集塵面積である。
η=1-exp(-w×f)・・・(1)
The dust collection efficiency η in the electrostatic precipitator can be calculated by the well-known Deutsche formula (formula (1)) below. w is the dust collection index (moving speed of particulate matter), and f is the dust collection area per unit amount of gas.
η=1−exp(−w×f) (1)
上記式(1)において、ダスト(粒子状物質)の移動速度wは、クーロン力による力と、気体の粘性抵抗の関係で決まるとされている。ドイチェの数式(上記式(1))では、ダストが放電極から電界中を移動するとされており、イオン風は性能への影響においては直接考慮されていない。しかしながら、その性能設計の前提であるダスト濃度の分布は、常に電気集塵装置のガス流れに直交した放電極と集塵極との間の集じん空間の断面内では一様であるという前提条件があり、イオン風はガスの乱れを生じさせて、ダスト濃度を一様とさせる要因の一つとして考えられている。 In the above formula (1), the moving speed w of dust (particulate matter) is determined by the relationship between the Coulomb force and the viscous resistance of the gas. Deutsche's equation (equation (1) above) assumes that dust migrates from the discharge electrode in the electric field, and the ionic wind is not directly considered in its impact on performance. However, the premise that the distribution of dust concentration, which is the premise of the performance design, is always uniform within the cross section of the dust collection space between the discharge electrode and the dust collection electrode perpendicular to the gas flow of the electrostatic precipitator. The ionic wind is thought to be one of the factors that cause gas turbulence and make the dust concentration uniform.
イオン風は、電極間に負の電圧を印加した際に、放電極でコロナ放電によりマイナスイオンが発生し、その結果、生じるものであり、正の電圧の場合にはプラスのイオンにより生じる。以下、本明細書では、産業用の電気集塵装置をベースに考えるため、負の電圧を印加するケースについて記載するが、正であっても同様である。 The ion wind is generated by negative ions generated by corona discharge at the discharge electrode when a negative voltage is applied between the electrodes, and is generated by positive ions in the case of a positive voltage. Hereinafter, in this specification, since an industrial electrostatic precipitator is considered as a base, a case of applying a negative voltage will be described, but the same applies to a positive voltage.
ガス流れに沿って電極群が配置されている電気集塵装置では、放電極で生じたイオン風は、集塵極に向けて、ガス流れを横切るよう流れる。集塵極に達したイオン風は、集塵極で反転して流れ方向を変える。これにより、電極間にらせん状の乱流が生じる。 In an electrostatic precipitator in which an electrode group is arranged along a gas flow, an ion wind generated at the discharge electrode flows across the gas flow toward the dust collection electrode. The ion wind reaching the dust collection electrode is reversed at the dust collection electrode to change the flow direction. This creates a spiral turbulent flow between the electrodes.
乱流のうち、放電極から集塵極へと向かう流れは、ダストを集塵極近傍まで運ぶ作用がある。集塵極近傍まで運ばれたダストは、最終的にはクーロン力により捕集される。 Among the turbulent flows, the flow from the discharge electrode to the dust collection electrode has the effect of carrying dust to the vicinity of the dust collection electrode. Dust brought to the vicinity of the dust collection pole is finally collected by the Coulomb force.
しかしながら、集塵極で反転したイオン風は、収集体である集塵極から離れる方向へとダストを移動させるため、集塵を阻害するような作用もある。そのため、集塵極に開口部を設け、イオン風の反転を防ぐ手段が有効である。 However, the ion wind reversed at the dust collection electrode moves the dust in a direction away from the dust collection electrode, which is a collector, and thus has the effect of hindering dust collection. Therefore, it is effective to provide an opening in the dust collection electrode to prevent the reversal of the ion wind.
特許文献3には、イオン風の効果も考慮した電気集塵装置が記載されている。しかしながら、このケースでは、開口部を有する集塵極の背後にあるフィルタ層にイオン風を送り込む構造であり、主ガスの影響を受けない箇所での集じんをすることを目的としていて、構造も複雑であること、及び、乾式では付着ダストの剥離回収が困難であった。 Patent Literature 3 describes an electrostatic precipitator that also considers the effect of ion wind. However, in this case, the structure is such that the ion wind is fed into the filter layer behind the dust collection electrode with openings, and the purpose is to collect dust in places that are not affected by the main gas. It was complicated, and it was difficult to separate and collect the adhering dust in the dry method.
また、放電極の本体部から突出するコロナ放電部から発生するコロナ放電によってコロナ電流とともにイオン風が集塵極側に向かって流れるが、放電極においてコロナ放電部が設けられていない反対側の集塵極との間ではコロナ放電が発生しないのでイオン風を利用することができない。また、コロナ放電部が設けられていない反対側では、コロナ電流や帯電ダストによる集塵空間での電荷量がコロナ放電部に比べて少ないため、集塵極近傍での電界強度の持ち上がりがコロナ放電部側に比べて小さく、クーロン力による集塵作用も弱くなる。このため、本発明者等は、コロナ放電部の反対側の集塵極の積極的な利用に着目した。 In addition, due to the corona discharge generated from the corona discharge portion protruding from the main body of the discharge electrode, the ion wind flows along with the corona current toward the collecting electrode side, but the collector on the side opposite to the corona discharge portion of the discharge electrode is not provided with the corona discharge portion. Since corona discharge does not occur between dust poles, ionic wind cannot be used. On the other side where the corona discharge part is not provided, the amount of charge in the dust collection space due to corona current and charged dust is smaller than that in the corona discharge part. It is smaller than the part side, and the dust collecting action due to the Coulomb force is also weak. For this reason, the inventors of the present invention focused on the active use of the dust collecting electrode on the opposite side of the corona discharge portion.
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、コロナ放電部の反対側の集塵極であっても有効に集塵することができる電気集塵装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electrostatic precipitator capable of effectively collecting dust even at the collecting electrode on the opposite side of the corona discharge section. and
本発明の一態様に係る電気集塵装置は、本体部と該本体部から突出するコロナ放電用のコロナ放電部とをそれぞれ有し、ガス流れ方向に沿って配列された複数の放電極と、前記ガス流れ方向に沿って配置され、前記コロナ放電部側に位置する放電側集塵極と、前記ガス流れ方向に沿って配置され、前記放電極を挟んで前記放電側集塵極の反対側に位置する反対側集塵極と、備え、複数の前記コロナ放電部は、前記ガス流れ方向に沿って配列され、前記ガス流れ方向に沿って隣り合う二つの前記コロナ放電部は、突出方向が同一の向きであり、前記コロナ放電部は、前記放電側集塵極にのみ向かって突出しており、前記放電極の前記本体部の中心は、前記放電側集塵極の中心を通る配列位置である第1中心軸線と前記反対側集塵極の中心を通る配列位置である第2中心軸線との間の中央位置よりも前記放電側集塵極から遠ざかる方向に位置されており、前記コロナ放電部において前記反対側集塵極よりも前記放電側集塵極側にコロナ放電を発生させて、前記コロナ放電部の先端から対向する前記放電側集塵極に向けてイオン風が発生する。 An electrostatic precipitator according to an aspect of the present invention includes a plurality of discharge electrodes each having a body portion and a corona discharge portion for corona discharge protruding from the body portion, and arranged along a gas flow direction; A discharge-side dust collection electrode disposed along the gas flow direction and positioned on the corona discharge section side, and a discharge-side dust collection electrode disposed along the gas flow direction and on the opposite side of the discharge-side dust collection electrode with the discharge electrode interposed therebetween. a plurality of the corona discharge parts are arranged along the gas flow direction, and two of the corona discharge parts adjacent to each other along the gas flow direction project in a direction of The corona discharge portion protrudes only toward the discharge-side dust collection electrode, and the center of the main body portion of the discharge electrode is an arrangement position passing through the center of the discharge-side dust collection electrode. The corona discharge is located in a direction away from the discharge side dust collection electrode than a central position between a certain first center axis and a second center axis that is an arrangement position passing through the center of the opposite side dust collection electrode. A corona discharge is generated on the side of the discharge side dust collection electrode rather than the opposite side dust collection electrode, and an ion wind is generated from the tip of the corona discharge portion toward the opposing discharge side dust collection electrode .
放電極は、集塵極のうちの一方の放電側集塵極にのみ向かって突出するコロナ放電部を有している。これにより、コロナ放電部から放電側集塵極のみに向かってコロナ放電させてイオン風を流すことができる。この方式は、通常の放電極ではコロナ放電部を両側に有することで両サイドにイオン風を流す方式に比べ、集塵極を挟んで相対する放電極との間でのイオン風の干渉をなくすことができるメリットがある。
しかしながら放電極を挟んで放電側集塵極の反対側、すなわちコロナ放電部の反対側に位置する反対側集塵極は、コロナ放電部に対向していないのでコロナ放電はほとんど生じない。しかし、放電極の本体部の中心が放電側集塵極と反対側集塵極との間の中央位置よりも放電側集塵極から遠ざかる方向に位置されているので、放電極の本体部と反対側集塵極とが近づくことになる。これにより、放電極の本体部と反対側集塵極との間の電界強度を増加させることができ、反対側電極においてもクーロン力の向上による集塵効率を高めることができる。
放電極の本体部の中心は、例えば、放電側集塵極と反対側集塵極との間の距離が300mm以上500mm以下とされている場合、反対側集塵極側に10mm以上離れて位置されていることが好ましい。
集塵極としては、例えば、複数の剛性を有する部材を所定間隔で並べた離散形集塵極が挙げられる。剛性を有する部材としては、例えば本体部がパイプ形状とされた部材が挙げられる。また、他の形式の集塵極としては、例えば、複数の貫通孔を有する板状体とされた平板集塵極が挙げられる。平板集塵極としては、例えばパンチングメタルや金網が用いられる。
The discharge electrode has a corona discharge portion protruding toward only one discharge-side dust collection electrode of the dust collection electrodes. As a result, an ion wind can be caused to flow only from the corona discharge part toward the discharge-side dust collection electrode by causing corona discharge. This method eliminates the interference of the ion wind between the opposing discharge electrodes with the dust collection electrode in between, compared to the method in which the ion wind flows on both sides by having the corona discharge parts on both sides of the normal discharge electrode. There are benefits you can get.
However, since the dust collection electrode on the opposite side of the discharge electrode, that is, on the opposite side of the corona discharge portion does not face the corona discharge portion, almost no corona discharge occurs. However, since the center of the main body of the discharge electrode is located in a direction away from the discharge-side dust collection electrode than the center position between the discharge-side dust collection electrode and the opposite side dust collection electrode, the main body of the discharge electrode The dust collecting electrode on the opposite side comes close. As a result, the electric field intensity between the body of the discharge electrode and the dust collection electrode on the opposite side can be increased, and the dust collection efficiency can be improved by improving the Coulomb force on the opposite electrode as well.
For example, when the distance between the discharge-side dust-collecting electrode and the opposite-side dust-collecting electrode is 300 mm or more and 500 mm or less, the center of the main body of the discharge electrode is positioned at a distance of 10 mm or more toward the opposite-side dust-collecting electrode. It is preferable that
As the dust collection electrode, for example, there is a discrete dust collection electrode in which a plurality of rigid members are arranged at predetermined intervals. As a rigid member, for example, a member having a pipe-shaped main body can be used. Another type of dust collecting electrode includes, for example, a flat plate-like dust collecting electrode having a plurality of through holes. For example, a punching metal or a wire mesh is used as the flat dust collecting electrode.
さらに、本発明の一態様に係る電気集塵装置では、前記放電極の前記本体部の中心と前記放電側集塵極の前記第1中心軸線との間の距離をD1、前記放電極の前記本体部の中心と前記反対側集塵極の前記第2中心軸線との間の距離をD2とした場合、1.1 ≦ D1/D2 ≦ 2.0とされている。 Furthermore, in the electrostatic precipitator according to one aspect of the present invention, the distance between the center of the body portion of the discharge electrode and the first central axis of the discharge-side dust collection electrode is D1, and the When the distance between the center of the main body and the second central axis of the opposite dust collecting electrode is D2, 1.1 ≤ D1/D2 ≤ 2.0.
1.1 ≦ D1/D2 ≦ 2.0とすることにより、放電極の本体部と反対側集塵極との間の電界強度を増加させつつ、当該電界強度をコロナ放電部と放電側集塵極との間の電界強度に近づけることができる。1.1 > D1/D2とする場合と比べて、集塵性能が向上し、D1/D2 > 2.0とする場合と異なり、火花放電の発生を防止できる。 By setting 1.1 ≤ D1/D2 ≤ 2.0, the electric field intensity between the body portion of the discharge electrode and the dust collection electrode on the opposite side is increased, and the electric field intensity is increased between the corona discharge portion and the dust collection electrode on the discharge side. The electric field strength between the poles can be approximated. Compared to the case of 1.1>D1/D2, the dust collection performance is improved, and unlike the case of D1/D2>2.0, the occurrence of spark discharge can be prevented.
更に、本発明の一態様に係る電気集塵装置では、複数の前記放電側集塵極と複数の前記反対側集塵極は、それぞれ前記ガス流れ方向に沿って配列され、前記D1は、前記放電極の本体部の中心と前記放電側集塵極の前記第1中心軸線との間の距離であり、前記D2は、前記放電極の本体部の中心と前記反対側集塵極の前記第2中心軸線との間の距離である。 Furthermore, in the electrostatic precipitator according to one aspect of the present invention, the plurality of discharge-side dust collection electrodes and the plurality of opposite-side dust collection electrodes are arranged along the gas flow direction, and D1 is the D2 is the distance between the center of the body of the discharge electrode and the first center axis of the discharge-side dust collection electrode, and D2 is the distance between the center of the body of the discharge electrode and the first center axis of the opposite-side dust collection electrode. It is the distance between the two central axes.
放電側集塵極と反対側集塵極がそれぞれ一方向に沿って配列されており、D1は、放電側集塵極の配列方向に対して垂直方向において放電極の本体部の中心と放電側集塵極の配列位置との間の距離であり、D2は、反対側集塵極の配列方向に対して垂直方向において放電極の本体部の中心と反対側集塵極の配列位置との間の距離である。 The discharge-side dust collection electrode and the opposite-side dust collection electrode are arranged along one direction, respectively, and D1 is the distance between the center of the main body of the discharge electrode and the discharge side in the direction perpendicular to the arrangement direction of the discharge-side dust collection electrode. D2 is the distance between the arrangement position of the dust collection electrodes, and D2 is the distance between the center of the main body of the discharge electrode and the arrangement position of the opposite dust collection electrodes in the direction perpendicular to the arrangement direction of the opposite dust collection electrodes. is the distance of
さらに、本発明の一態様に係る電気集塵装置では、前記放電極と前記放電側集塵極との間の電界強度と、前記放電極と前記反対側集塵極との間の電界強度とが同等とされている。 Furthermore, in the electrostatic precipitator according to one aspect of the present invention, the electric field strength between the discharge electrode and the discharge side dust collection electrode and the electric field strength between the discharge electrode and the opposite side dust collection electrode are considered equivalent.
放電極と放電側集塵極との間の電界強度と、放電極と反対側集塵極との間の電界強度とが同等とすることで、放電極の本体部の中心を両集塵極間の中央に位置させる場合に比べて、放電極と反対側電極との間の電界強度を増加させることができる。 By making the electric field intensity between the discharge electrode and the dust collection electrode on the discharge side equal to the electric field intensity between the discharge electrode and the dust collection electrode on the opposite side, the center of the main body of the discharge electrode The electric field intensity between the discharge electrode and the opposite electrode can be increased compared to the case where it is positioned in the middle between them.
さらに、本発明の一態様に係る電気集塵装置では、前記コロナ放電部の先端は、前記放電側集塵極の前記第1中心軸線と前記反対側集塵極の前記第2中心軸線との間の前記中央位置よりも前記反対側集塵極側に位置している。 Furthermore, in the electrostatic precipitator according to one aspect of the present invention, the tip of the corona discharge portion is located between the first center axis of the discharge side dust collection electrode and the second center axis of the opposite side dust collection electrode. It is positioned closer to the opposite dust collecting electrode than the central position between them.
コロナ放電部の先端を、両集塵極間の中央位置よりも反対側集塵極側に位置させることで、コロナ放電部と放電側集塵極との間の電界強度を低下させつつも、放電極の本体部との反対側電極との間の電界強度を増加させることができる。 By positioning the tip of the corona discharge portion closer to the opposite side of the dust collection electrode than the central position between the two dust collection electrodes, the electric field strength between the corona discharge portion and the discharge side dust collection electrode is reduced while The electric field intensity between the body of the discharge electrode and the opposite electrode can be increased.
放電極の本体部と反対側集塵極との間の電界強度を増加させることで、反対側電極においてもクーロン力の向上により集塵効率を高めることができ、反対側集塵極であってもさらに有効に集塵することができる。 By increasing the electric field intensity between the main body of the discharge electrode and the opposite-side dust collecting electrode, the dust-collecting efficiency can be improved by improving the Coulomb force even in the opposite-side electrode. can also collect dust more effectively.
以下に、本発明に係る電気集塵装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。 An embodiment of an electrostatic precipitator according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
電気集塵装置1は、例えば石炭等を燃料とする火力発電プラントに用いられ、ボイラから導かれた燃焼排ガス中のダスト(粒子状物質)を回収する。また、電気集塵装置1は、火力発電プラント用とは各構成要素のサイズが異なるが、建築物や地下空間等に設置され、微小粒子状物質(例えばPM2.5など)を回収し、空間内の空気を浄化する。
The
電気集塵装置1は、例えば金属製等の導電性とされた複数の集塵極4を備えている。集塵極4は、円形の横断面を有する中空の柱状とされた円形パイプとされており、長手方向であるz方向に直交するx方向(ガス流れG方向)に所定の間隔をあけて配列されている。x方向に配列された集塵極4の列は、z方向及びx方向に直交するy方向に所定間隔をあけて平行に複数列設けられている。集塵極4の各列の間に、x-z面内に放電極5が配置されている。図1では、放電極5の取付枠5cの位置が示されている。放電極5は、図1から分かるように、ガス流れG方向に直交するy方向に並ぶ集塵極4間の中央位置CLから一方の集塵極4側(図1ではy方向の右側)にオフセットされている。
The
集塵極4は接地されている。放電極5は、図示しない負の極性を有する電源に接続されている。なお、放電極5に接続する電源は正の極性を有していても良い。
The
図2に示すように、放電極5は、取付枠5cに固定された本体部5bと、本体部5bから突出するトゲ状とされた複数の突起部(コロナ放電部)5aとを備えている。突起部5aは、一方の集塵極4側のみに先端を向けて突出するように設けられている。突起部5aは、ガス流れG方向であるx方向において、集塵極4の間に位置するように配置されている。突起部5aにおいてコロナ放電が発生し、突起部5aの先端から対向する集塵極4側に向けてイオン風が発生する。
As shown in FIG. 2, the
図2に示されているように、放電極5の本体部5bの中心C1は、集塵極4間の中央位置CLからオフセットされている。具体的には、放電極5の本体部5bの中心C1は、突起部5aが対向する集塵極4(以下、この集塵極4を「放電側集塵極4a」という。)から遠ざかる方向に、かつ、突起部5aの反対側の集塵極4(以下、この集塵極4を「反対側集塵極4b」という。)に近づくように中央位置CLから位置がずらされている。したがって、本体部5bの中心C1と放電側集塵極4aの中心C2を通る配列位置との間のy方向に見た距離D1は、本体部5bの中心C1と反対側集塵極4bの中心C3を通る配列位置との間のy方向に見た距離D2よりも大きい(D1>D2)。なお、放電極5と集塵極4とがy方向に交互に配置されているので、1つの集塵極4のうち、突起部5a側が放電側集塵極4aとなり、突起部5aの反対側が反対側集塵極4bとなる。
As shown in FIG. 2, the center C1 of the
距離D1は、放電極5の本体部5bの中心C1と放電側集塵極4aの中心C2を通る配列位置との間の距離である。すなわち、D1は、放電側集塵極4aの配列方向に対して垂直方向(y方向)において放電極5の本体部5bの中心C1と放電側集塵極4aの配列位置(中心軸線)との間の距離である。
The distance D1 is the distance between the center C1 of the
距離D2は、放電極5の本体部5bの中心C1と反対側集塵極4bの中心C3を通る配列位置との間の距離である。すなわち、D2は、反対側集塵極4bの配列方向に対して垂直方向(y方向)において放電極5の本体部5bの中心C1と反対側集塵極4bの配列位置(中心軸線)との間の距離である。
The distance D2 is the distance between the center C1 of the
突起部5aの先端は、例えば放電極5の本体部5bの中心から放電部先端までの距離、すなわちDd/2+Lb(図4B参照)が30mm未満、好ましくは20mm程度とされた場合には、中央位置CLよりも反対側集塵極4b側に位置するように配置されている。
For example, when the distance from the center of the
上記のように、突起部5aを一方向に向け、かつx方向において集塵極4の間に配置することで、突起部5aから放電側集塵極4aに向かうイオン風が略同じ方向を向かい、イオン風の干渉を避けることができるようになっている。
As described above, by orienting the
図3には、図1をガス流れG方向から見た正面図が示されている。同図に示されているように、突起部5aは、高さ方向において、所定間隔を空けて設けられている。
FIG. 3 shows a front view of FIG. 1 viewed from the gas flow G direction. As shown in the figure, the
図4Aには、集塵極4と放電極5とを平面視したときの位置関係が示されている。
ガス流れG方向であるx方向に並ぶ集塵極4の間隔はPc、x方向に並ぶ放電極5の間隔はPdとされる。また、y方向に並ぶ集塵極4の間隔は2Dとされる。集塵極4の直径はDcとされる。
FIG. 4A shows the positional relationship between the
The interval between the
本実施形態において、放電極5のオフセット位置、すなわち、放電極5の本体部5bの中心が中央位置CLからy方向にずれる位置は、距離D1及び距離D2の比が、1.1 ≦ D1/D2 ≦ 2.0の範囲に設定されることが望ましい。D1/D2の下限は、1.2とされると更によい。
In the present embodiment, the offset position of the
放電極5の突起部5aの先端と最も近い放電側集塵極4aの側面との距離はL1、放電極5の突起部5aの反対側の本体部5bと最も近い反対側集塵極4bの側面との距離はL2とされる。
なお、図4Aにおいて示される放電極5と集塵極4との間に描かれた曲線は電気力線である。
The distance between the tip of the
A curve drawn between the
図4Bには、放電極5の突起部5aに相当する高さ位置における横断面が拡大して示されている。同図に示すように、放電極5の本体部5bは円形断面を有しており、その直径はDdとされる。突起部5aが本体部5bから突出する突起長さはLbとされる。
FIG. 4B shows an enlarged cross section at a height position corresponding to the
図4A及び図4Bに示した諸元を用いると、L1及びL2は下式のように表すことができる。
L1=((D1-Dd/2-Lb)2+(Pd/2)2)0.5-Dc/2
L2=(D22+(Pd/2)2)0.5-Dc/2-Dd/2
そして、放電極5の本体部5bの中心が中央位置CLからy方向にずれるオフセット量Leは、下式によって表される。
Le=(D1-D2)/2
なお、図4A及び図4Bでは、トゲ状の突起部5aの位置での断面での例を示したが、実際には突起部5aが占める部分は放電極5の一部であり、隣り合う二つの突起部5a間の部分が放電極5の大部分を占める。そのため、突起部5aの長さLbは無視してL1、L2を評価しても構わない。
Using the specifications shown in FIGS. 4A and 4B, L1 and L2 can be expressed as follows.
L1=((D1-Dd/2-Lb) 2 +(Pd/2) 2 ) 0.5 -Dc/2
L2=(D2 2 +(Pd/2) 2 ) 0.5 -Dc/2-Dd/2
An offset amount Le by which the center of the
Le = (D1-D2)/2
Although FIGS. 4A and 4B show an example of a cross section at the position of the thorn-
y方向に並ぶ集塵極4間の距離である2Dは、たとえば一般産業用では300mm以上500mm以下とされている。ただし他の用途では、それ以外の寸法とすることもできる。
2D, which is the distance between the
次に、図5A乃至図6Bを用いて、放電極5をオフセットさせた場合の作用効果について説明する。
Next, the effect of offsetting the
図5A及び図5Bには、オフセット量Le=0とされたオフセット無しの場合、すなわち放電極5の本体部5bが中央位置CL上に設けられている場合の電界強度分布が示されている。図5Aに示すように、突起部5aと放電側集塵極4aとの間は、コロナ電流が流れるにしたがい、放電側集塵極4a近傍の電界強度E1maxは空間中に存在するマイナスイオンと帯電ダストが有する空間電荷で上昇する。この放電側集塵極4a付近での火花放電限界の電界強度(Ecr)が最大の印加可能な最大電界強度の条件となる(E1max≦Ecr)。
5A and 5B show the electric field intensity distribution in the case of no offset with the offset amount Le=0, that is, in the case where the
一方、図5Bに示すように、突起部5aの反対側と反対側集塵極4bとの間では、図5Aのような空間電荷による持ち上がりがないため、反対側集塵極4b近傍の電界強度E2maxは、E1maxよりも小さい。
なお、電界強度を距離L1,L2で積分した面積A1,A2はそれぞれが印加電圧Voに相当するため、等しい値となる。
On the other hand, as shown in FIG. 5B, between the opposite side of the
The areas A1 and A2 obtained by integrating the electric field intensity with respect to the distances L1 and L2 correspond to the applied voltage Vo, respectively, and therefore have the same value.
図6A及び図6Bには、本実施形態に相当し、放電極5が中央位置CLからオフセットされた場合の放電極5と集塵極4との間の電界強度分布が示されている。図6Aが図5Aに対応し、図6Bが図5Bに対応する。
6A and 6B correspond to this embodiment and show the electric field intensity distribution between the
図6A及び6Bに示されているように、突起部5aと放電側集塵極4aとの間の電界強度は、オフセットによりL1>L2又はD1>D2とされているため、放電側集塵極4a近傍の電界強度E1maxは、オフセット無しの場合と同じ電圧Voであれば、図5Aよりは低下し、E1ave.(=Vo/L1)も小さくなる。一方、オフセットによって図5Bの場合よりもL2が小さくなり、平均電界強度E2ave.が大きくなることで、反対側集塵極4b近傍の電界強度E2maxは増加させることができる。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the electric field intensity between the
一般に、E1maxが火花放電限界電界強度Ecr以下での運転となるが、オフセットすることで突起物側の距離が長くなるため、オフセット無しの場合に比べて当初のE1maxと同じ電界強度にするためには、印加線圧Vnそのものを高くすることができ(Vn>Vo)、このため突起物と反対側の最大電界強度E2maxもさらに高くすることができる。このように、オフセットするとともに、印加電圧を高くすることで、電界強度E1maxをオフセット前と同等に維持しつつ、E2maxをE1maxと同じレベルまで高くすることで、集塵極近傍の最も集塵に効果のある場の電界強度を高め、クーロン力による捕集効率を高めることが可能となる。なお、オフセットすることでコロナ放電側の距離は大きくなり、この間を移動するダストの移動距離は大きくなるが、この部分でのダストの移動はイオン風が主体となるため、若干の到達距離の増加や途中の平均電界強度の低下は性能にはマイナスとならず、放電側集塵極4aの裏側の反対側集塵極4bに回り込んだダストの反対側集塵極4b近傍の電界強度E2max の増大で性能を高くすることが可能となる。
In general, E1max is operated at a spark discharge limit electric field strength Ecr or less, but since the distance on the projection side becomes longer by offsetting, in order to make the electric field strength the same as the initial E1max compared to the case without offset , the applied linear pressure Vn itself can be increased (Vn>Vo), so that the maximum electric field strength E2max on the opposite side of the projection can be further increased. In this way, by increasing the applied voltage along with the offset, the electric field strength E1max is maintained at the same level as before the offset, and E2max is increased to the same level as E1max. It is possible to increase the electric field strength of the effective field and increase the collection efficiency by the Coulomb force. By offsetting, the distance on the corona discharge side becomes longer, and the movement distance of the dust moving between them becomes longer. The decrease in the average electric field strength in the middle does not negatively affect the performance, and the electric field strength E2max in the vicinity of the
オフセット量Leは、放電側集塵極4aの電界強度E1maxと反対側集塵極4bの電界強度E2maxとが同等となるように調整されることが好ましい。図5A乃至図6Bで示す電界強度の例は、パイプ状の集塵極4を間隔をあけて配置した事例であり、L1,L2での最短距離をベースに記載している。集塵極4の電極例としては、メッシュ状の電極等もあるため、以下はオフセット量を定義するため、集塵極4の中心C2,C3を通過する配列位置と放電極5の中心C1間距離であるD1,D2でまとめて表記する。この場合、パイプ状の電極であっても、L1,L2でなく、D1,D2で評価しても実用上の範囲ではほぼ同等とみなせるため、支障はない。
The offset amount Le is preferably adjusted so that the electric field intensity E1max of the discharge side
両者の電界強度が等しくなる範囲は、例えば、1.5 ≦ D1/D2 ≦ 1.8である。但し、電気集塵装置1の運転条件や集塵極4又は放電極5の条件によって最適なD1/D2の範囲は変動する。
The range in which both electric field intensities are equal is, for example, 1.5 ≤ D1/D2 ≤ 1.8. However, the optimum range of D1/D2 varies depending on the operating conditions of the
距離D1及び距離D2の比D1/D2の下限は、例えば1.1であり、より望ましくは1.2である。図10に示すように、ガス流れGの流速によって、オフセット量と集塵性能の関係が変化するという知見が得られている。ガス流れGが比較的速いときは、D1/D2が1.1以上になると、集塵性能が向上する。ガス流れGが比較的遅いときは、D1/D2が1.2以上になると、集塵性能が向上し、この範囲では、ガス流れGが比較的速いときは、集塵性能が確実に向上する。 The lower limit of the ratio D1/D2 of the distances D1 and D2 is, for example, 1.1, and more preferably 1.2. As shown in FIG. 10, it has been found that the flow velocity of the gas flow G changes the relationship between the offset amount and the dust collection performance. When the gas flow G is relatively fast, dust collection performance improves when D1/D2 is 1.1 or more. When the gas flow G is relatively slow, the dust collection performance is improved when D1/D2 is 1.2 or more, and within this range, when the gas flow G is relatively fast, the dust collection performance is reliably improved. .
ガス流れGの流速が速い条件では、よりクーロン力の影響が大きいため、電界強度の増大に影響を受けて、比較的小さいオフセット量(例えば1.1 ≦ D1/D2)でも集塵性能が向上する。これに対し、流速が遅い条件では、イオン風の影響が大きいことから、電界強度の増大によって集塵性能が向上するには、より大きなオフセット量(例えば1.2 ≦ D1/D2)が必要になる。1.2 ≦ D1/D2であれば、ガス流れGの流速に関わらず、集塵性能を向上させることができる。 Under conditions where the flow velocity of the gas flow G is high, the effect of the Coulomb force is greater, so the dust collection performance is improved even with a relatively small offset amount (for example, 1.1 ≤ D1/D2) due to the increase in the electric field strength. do. On the other hand, under conditions where the flow velocity is slow, the effect of the ion wind is large, so a larger offset amount (for example, 1.2 ≤ D1/D2) is required in order to improve the dust collection performance by increasing the electric field strength. Become. If 1.2 ≤ D1/D2, the dust collection performance can be improved regardless of the flow velocity of the gas flow G.
オフセット量を過大にすると、反対側集塵極近傍の電界強度E2max>E1maxとなり、コロナ放電部と反対側での火花放電限界電界強度が運転上の制約条件となり、コロナ放電側での性能が発揮できなくなるため、好ましくない。よって、最大のオフセット量はE2maxがE1maxを大きく超えない範囲に設定されることが望ましい。 If the offset amount is excessive, the electric field strength E2max > E1max in the vicinity of the dust collection pole on the opposite side, and the limit electric field strength of the spark discharge on the opposite side of the corona discharge becomes a restriction condition for operation, and the performance on the corona discharge side is exhibited. I don't like it because I can't do it. Therefore, it is desirable that the maximum offset amount be set within a range in which E2max does not greatly exceed E1max.
図11には、一般産業用の電気集塵装置1において、D1/D2を変化させた時のコロナ放電側(放電極5の本体部5bに突起部5aを有する側、すなわち、放電線にトゲのある側)の放電側集塵極4a近傍の電界強度と、電界側(放電極5の本体部5bに突起部5aを有さない側、すなわち、トゲのない側)の反対側集塵極4b近傍の電界強度を解析して比較した例を示す。電気集塵装置1の運転条件としての電流電圧をともに上昇させていった。図11において、左のグラフから右のグラフに行くに従い、電流電圧が高くなっている。
FIG. 11 shows the corona discharge side (the side having the
いずれの場合も、D1/D2=1の場合には、トゲのある側の放電側集塵極4aのほうがトゲの長さ分距離が近いことに加え、コロナ電流による空間電荷で電界が持ち上がる効果が加算されるため、トゲのある側の放電側集塵極4aのほうの電界強度が高い。そして、電流が増えていくに従い、その持ち上がりの効果が大きくなり、電界強度の値が高くなっていく。
In any case, when D1/D2=1, the discharge side
一方、図11のいずれのグラフの場合もD1/D2が増えていくに従いトゲのない側の反対側集塵極4bの電界強度は一義的に増加していく傾向を示す。理想的にはトゲのある側とトゲのない側の電界強度が一致するポイントが、最もバランスの取れた電界強度配分と考えられる。しかし、実際の運転では、いろいろな条件が複合しているため、最適な条件は変動する。このため、図10のD1/D2を変化させた時の集塵性の向上に関するテスト結果でも、集塵性能の最適ポイントもある程度のばらつきを有している。
On the other hand, in any of the graphs of FIG. 11, as D1/D2 increases, the electric field strength of the opposite
また、図11の右側のほうのグラフ、すなわち電流電圧を上昇させた運転では、特にオフセット量の大きなD1/D2が大きな領域では、一般産業用の電気集塵装置1での火花放電電界強度(これは、ガスの組成や運転温度条件によっても大きく異なるが、通常8kV/cm~12kV/cmとされている。)をトゲのない側の反対側集塵極4bのほうが先に超えてしまうため、好ましくない。
より具体的には、D1/D2 ≦ 2.0とされることが望ましい。
Further, in the graph on the right side of FIG. 11, that is, in the operation with increased current and voltage, in the region where D1/D2 with a particularly large offset amount is large, the spark discharge electric field intensity ( Although this varies greatly depending on the gas composition and operating temperature conditions, it is usually set to 8 kV/cm to 12 kV/cm). , unfavorable.
More specifically, it is desirable that D1/D2≦2.0.
D1/D2が2.0を超えると、反対側集塵極4b側の電界強度が、電気集塵装置1の通常運転条件下において、火花放電が発生する領域に到達する、又は、到達する値に近くなる。そのため、電気集塵装置1の運転条件の制約を受けて、安定運転は困難になる。したがって、D1/D2の上限は2.0とされることが望ましい。
When D1/D2 exceeds 2.0, the electric field intensity on the side of the
次に、本実施形態の電気集塵装置1の動作を説明する。
電気集塵装置1では、放電極5に電源から負電圧を印加することで、突起部5aの先端でコロナ放電が発生する。ガス流れGに含まれるダストは、コロナ放電により帯電される。従来の電気集塵装置の捕集原理では、帯電されたダストは、クーロン力により接地された集塵極4に引き寄せられ、集塵極4上に捕集されるとされてきたが、実際にはイオン風の影響が大きく作用している。
Next, operation|movement of the
In the
コロナ放電が発生すると、突起部5a近くでマイナスイオンが発生し、そのマイナスイオンが電界によって集塵極4に向けて移動し、イオン風が生じる。そのためクーロン力がダストに作用すると同時に、集塵極4に向かって流れるイオン風が、ガス流れGに含まれるダストを放電側集塵極4aの近傍まで移動させるように作用する。そして、放電側集塵極4aの近傍の領域で、電界強度の持ち上がりによってクーロン力を高め、効果的にダストを集塵する。また、円形パイプとされた集塵極4を所定のガス流れG方向であるx方向に間隔をあけて配置することで、突起部5aから放電側集塵極4aへ向けて流れるイオン風の一部が集塵極4の裏側へ抜けることを許容する。これにより、イオン風が集塵極4で反転されて離反する流れを抑制できるため、捕集効率が向上する。
When corona discharge occurs, negative ions are generated near the
ダストを含んで集塵極4に向かって流れるイオン風の一部は、集塵極4の間を通り抜ける。イオン風は一方向に向けられるので、互いに干渉することがない。
Part of the ion wind containing dust and flowing toward the
一方、突起部5aの反対側の反対側集塵極4bとの間では、図6Bを用いて説明したように、放電極5を中央位置CLからオフセットすることによって、反対側集塵極4b近傍の電界強度E2maxをオフセット無しに比べて増加することができる。これにより、突起部5aの反対側の反対側集塵極4bでもクーロン力によって効果的に集塵が行われる。すなわち、イオン風によって集塵極4の背面である反対側集塵極4bに回り込んだ未捕集ダストを効率的に捕集することができる。
On the other hand, between the projecting
集塵極4に捕集されたダストは、槌打によって剥離回収される。あるいは、集塵極を移動させてブラシでダストを掻き落とす方式や、湿式洗浄を採用しても良い。
The dust collected by the
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
放電極5の本体部5bの中心が放電側集塵極4aと反対側集塵極4bとの間の中央位置CLよりも放電側集塵極4aから遠ざかる方向に位置されているので、放電極5の本体部5bと反対側集塵極4bとが近づくことになる。これにより、放電極5の本体部5bと反対側集塵極4bとの間の電界強度を増加させることができ、反対側集塵極4bにおいてもクーロン力による集塵効率を高めることができる。
According to this embodiment, the following effects are obtained.
Since the center of the
なお、上述した実施形態では、放電極5の構成として、円形の横断面を有する本体部5bに対して突起部5aを設けた構成としたが、図7Aに示すように、横断面が矩形とされた角棒5b’に突起部5aを設けた構成としても良い。あるいは、図7Bに示すように、平板を打ち抜いて形成し、突起部5aと本体部5b”とが一体的に構成されているものであっても良い。
In the above-described embodiment, the
また、図8A及び図8Bに示すように、上述した円形パイプとした集塵極4に代えて、平板に多数の孔を形成したパンチングメタルのような平板状集塵極4’としても良い。あるいは、図9A及び図9Bに示すように、多数の孔を形成したパンチングメタルのような平板をガス流れG方向に交互に規則的に折り返した折れ板状集塵極4”としても良い。この場合、放電極5の突起部5aは、対向する折れ板の凹凸に応じてオフセットされる。
Further, as shown in FIGS. 8A and 8B, instead of the
さらに、集塵極4は、金属製線材を縦方向と横方向などに交差させた織金網(例えばロッククリンプ織金網など)でもよい。織金網は、一定の開口率を有しつつ、表面にエッジがないため、集塵極4近傍の電界強度を一様に上昇させることができる。なお、金網は、織金網に限定されず、溶接金網のように断面円形状の線材を縦方向と横方向に並べて接続したものでもよい。
Furthermore, the
電気集塵装置1が、空気浄化用に空気清浄機として用いられる場合、粒子が装置内に滞留する時間が短く、粒子濃度も低い。一方、火力発電プラントに用いられる電気集塵装置1は、空気浄化用に用いられる場合と異なり規模が大きく、粒子が滞留する時間が長く、粒子濃度も高い。空気浄化用の電気集塵装置1において、低濃度の粒子を短い滞留時間で通過させると、放電極5の突起部5aからのイオン風によって生じるガス循環による効果で、粒子を集塵極4に捕集できない。
When the
そこで、図12に示すように、反対側集塵極4bと放電極5の間のガス流れGの上流側において、ガス遮断板6が設置されるとよい。ガス遮断板6によってガス流れGが妨げられることにより、反対側集塵極4bと放電極5間に流れるガス流れの流量が低減し、集塵極4を通り抜けた粒子の滞在時間を長くして、捕集性能を高めることができる。
Therefore, as shown in FIG. 12, a
1 電気集塵装置
4 集塵極
4a 放電側集塵極
4b 反対側集塵極
5 放電極
5a 突起部(コロナ放電部)
5b 本体部
5c 取付枠
6 ガス遮断板
C1 (放電極の本体部の)中心
CL 中央位置
1
Claims (5)
前記ガス流れ方向に沿って配置され、前記コロナ放電部側に位置する放電側集塵極と、
前記ガス流れ方向に沿って配置され、前記放電極を挟んで前記放電側集塵極の反対側に位置する反対側集塵極と、
を備え、
複数の前記コロナ放電部は、前記ガス流れ方向に沿って配列され、
前記ガス流れ方向に沿って隣り合う二つの前記コロナ放電部は、突出方向が同一の向きであり、
前記コロナ放電部は、前記放電側集塵極にのみ向かって突出しており、
前記放電極の前記本体部の中心は、前記放電側集塵極の中心を通る配列位置である第1中心軸線と前記反対側集塵極の中心を通る配列位置である第2中心軸線との間の中央位置よりも前記放電側集塵極から遠ざかる方向に位置されており、
前記コロナ放電部において前記反対側集塵極よりも前記放電側集塵極側にコロナ放電を発生させて、前記コロナ放電部の先端から対向する前記放電側集塵極に向けてイオン風が発生する電気集塵装置。 a plurality of discharge electrodes each having a body portion and a corona discharge portion for corona discharge projecting from the body portion and arranged along the gas flow direction;
a discharge-side dust collection electrode disposed along the gas flow direction and located on the corona discharge portion side;
an opposite-side dust collection electrode disposed along the gas flow direction and located on the opposite side of the discharge-side dust collection electrode with the discharge electrode interposed therebetween;
with
The plurality of corona discharge units are arranged along the gas flow direction,
two of the corona discharge portions adjacent to each other along the gas flow direction have the same protruding direction;
The corona discharge part protrudes only toward the discharge-side dust collection electrode,
The center of the body portion of the discharge electrode is defined by a first center axis that is an arrangement position passing through the center of the discharge side dust collection electrode and a second center axis that is an arrangement position passing through the center of the opposite side dust collection electrode. is positioned in a direction away from the discharge-side dust collection electrode from the central position between
In the corona discharge portion, a corona discharge is generated on the side of the discharge side dust collection electrode rather than the opposite side dust collection electrode, and an ion wind is generated from the tip of the corona discharge portion toward the discharge side dust collection electrode facing. Electrostatic precipitator .
1.1 ≦ D1/D2 ≦ 2.0
とされている請求項1に記載の電気集塵装置。 The distance between the center of the body portion of the discharge electrode and the first center axis of the discharge side dust collection electrode is D1, the center of the body portion of the discharge electrode and the second dust collection electrode of the opposite side is D1. When the distance between the central axis is D2,
1.1 ≤ D1/D2 ≤ 2.0
The electrostatic precipitator according to claim 1, wherein
前記D1は、前記放電極の本体部の中心と前記放電側集塵極の前記第1中心軸線との間の距離であり、
前記D2は、前記放電極の本体部の中心と前記反対側集塵極の前記第2中心軸線との間の距離である請求項2に記載の電気集塵装置。 the plurality of discharge-side dust-collecting electrodes and the plurality of opposite-side dust-collecting electrodes are arranged along the gas flow direction,
The D1 is the distance between the center of the main body of the discharge electrode and the first central axis of the discharge-side dust collection electrode,
3. The electrostatic precipitator according to claim 2, wherein said D2 is the distance between the center of said discharge electrode main body and said second center axis of said opposite dust collection electrode.
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