JPH0250787B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、電気集塵機の集塵極に発生する逆
電離現象を自動的に検出する電気集塵機の逆電離
検出方法に関するものである。

「従来の技術」 乾式電気集塵機では不平等電界を用いてコロナ
放電を発生させて電荷を作り、ダストを含んだガ
スを流入してダストに帯電させ集塵電極にダスト
を集めてガス中のダストを捕集している。この場
合に、集塵電極に集められるダストの見掛け上の
電気抵抗が10¹⁰〜10¹¹Ω−cmを超えると、電気集
塵機の集塵電極に捕集されたダスト層内の電位勾
配が大きくなり、ダスト層内で絶縁破壊を生じ
る。このようにダスト層内での絶縁破壊が生じる
とダスト層より正のイオンが供給されて所謂逆電
離現象が発生する。

逆電離現象が生じると、集塵作用に寄与する負
のイオンが逆電離現象により発生した正のイオン
によつて中和され、放電電流の大部分が無効電流
となり集塵効率が大幅に低下してしまう。

この集塵効率の低下を防止するために、逆電離
現象の発生を検知した場合には早い時期にガス中
の湿度を増加させて見掛け上の電気抵抗を低下さ
せる手段を取つたり、或は定期的に一定時間だけ
電気集塵機に対する荷電を停止する間歇荷電の手
段をとることにより、逆電離状態への完全な移行
を阻止することが従来から行なわれている。

このためには、電気集塵機の集塵極に発生する
逆電離現象をその初期の段階で検出することが必
要である。

電気集塵機の集塵極に発生する逆電離現象をガ
ス中の含塵量の測定を行なうことなく検出するた
めに、従来から各種の方法が提案されている。

これらの方法は大別して、逆電離検出専用電極
を使用する方法と、電気集塵機の二次電圧値と二
次電流値に基づいて検出する方法に別けられる。
これらの内、電気集塵機の二次電圧値と二次電流
値とに基づいて、逆電離現象を検出する方法の方
が逆電離検出専用電極を使用する方法よりも検出
精度及び信頼性の点で優れているために広く用い
られている。

電気集塵機の逆電離現象を二次電圧値と二次電
流値に基づいて検出する方法として代表的なもの
は特公昭58−55061「電気集じん装置における逆電
離検出方法」に示されるように、電気集じん装置
の二次電圧、二次電流の変化率を演算し、この演
算値を使用して電気集塵機の逆電離現象を検出す
る方法がある。一方、電気集塵機の二次電圧及び
二次電流の波形パタンに基づいて逆電離の発生を
検知して電気集塵機の逆電離現象を検出する方法
も提案されている。

「発明が解決すべき問題点」 電気集塵機の逆電離現象を二次電圧及び二次電
流の変化率を演算して検出する方法では、電気集
塵機の二次電圧及び二次電流波形に生ずるスパー
ク波形による誤演算が行なわれ易く、この誤演算
による誤検出を防止するためには、スパーク波形
を弁別する複雑な回路を付加する必要があり、検
出方法が複雑なものとなる。

一方電気集塵機の二次電圧及び二次電流の波形
パタンに基づいて電気集塵機の逆電離現象を検出
する方法では、パタン認識のために回路構成が複
雑となり検出動作も複雑であつて、検出方法とし
ては望ましくない。

この発明はこれら従来提案されている各種の電
気集塵機の逆電離現象の検出方法での欠点を解決
し、電気集塵機の二次電圧と二次電流の関係曲線
を基にして、簡単な検出方法で迅速正確に逆電離
現象を自動的に検出しようとするものである。

「発明の構成」 この発明では、乾式電気集塵機の正常荷電運転
状態における運転二次電圧と運転二次電流との関
係を示す第１の関係曲線と、その乾式電気集塵機
の逆電離運転状態における二次電圧と二次電流と
の関係を示す第２の関係曲線とが同一の直交座標
系上に表示される。この同一の直交座標系上に表
示された第１の曲線及び第２の曲線に対して、互
に異なる少なくとも三種の二次電流値を示す直線
を引き、それぞれ第１及び第２の関係曲線との交
点を求める。

各二次電流値を示す直線と第１及び第２の曲線
とのそれぞれの交点間を結んで得られる各直線を
予め設定した一定の比率で分割するようにそれぞ
れの直線に対して分割点が求められる。これらの
分割点を通るかもしくはその近傍を通るように判
定二次電圧値と判定二次電流値間の関係を示す判
定曲線が描かれる。

この発明では電気集塵機の運転時における被検
二次電圧値に対応する二次電流値と、判定曲線よ
り求められる被検二次電圧値と同一の判定二次電
圧値の対応する判定二次電流値との大小から乾式
電気集塵機の逆電離状態を検出する。

「実施例」 以下、この発明を実施例に基づき、図面を使用
して詳細に説明する。

乾式電気集塵機の正常荷電運転状態における運
転二次電圧と運転二次電流との関係を示す第１の
関係曲線と、乾式電気集塵機の逆電離運転状態に
おける二次電圧と二次電流との関係を示す第２の
関係曲線とが同一直交座標系上に表示される。

一般に乾式電気集塵機においては流入ガス及び
流入ガス中のダストの物理的及び化学的特性、例
えばガスの化学的組成、ガス圧、ガス温度、ダス
トの化学的組成、ダスト濃度、ダスト粒径などに
より運転時の二次電圧と二次電流間に得られる関
係曲線は互に異なつている。

従つてこれらの諸因子をパラメータとして得ら
れる運転時の二次電圧と二次電流との関係曲線を
求めると一つの曲線群が得られる。

乾式電気集塵機における正常荷電運転状態にお
いて例えば流入ガスとそこに含まれるダストの種
類を定め他の物理的条件をパラメータとして運転
二次電圧Ｖと運転二次電流Ｉとの関係を正常荷電
の試運転時において運転二次電圧Ｖを変化させ、
それぞれの運転二次電圧に対して流れる運転二次
電流を測定して両者の関係曲線を求めると第１図
A₀，A₁，A₂……に示す曲線群がそれぞれ得られ
る。

このようにして得られる曲線群は正常荷電運転
状態に対応するものであり、逆電離運転状態では
二次電圧と二次電流の間には別の関係曲線群が存
在する。即ち、この正常荷電運転状態から、電気
集塵機の運転状態が逆電離運転状態に移行する
と、二次電圧と二次電流との関係曲線は、第１図
のA₀，A₁，A₂，A₃……で得られた関係曲線群か
ら別の曲線群に変化する。

この発明では、後述の判定曲線を得るために、
同一の電気集塵機を、正常荷電運転状態の場合と
同様に流入ガス及びガスに含まれるダストの種類
を定め、他の物理的条件を変化させて実際に逆電
離が発生している逆電離運転状態でも運転させ、
この時の二次電圧と二次電流との関係曲線を測定
する。この逆電離運転状態で得られる二次電圧と
二次電流との関係は第１図のB₀，B₁，B₂，B₃に
示すような曲線群として得られる。

この発明においては、正常荷電運転状態で得ら
れた運転二次電圧と運転二次電流との関係曲線群
の中で、同一の運転二次電流値に対して運転二次
電圧値が最も小さい値をとる関係曲線A₀を選択
して第２図に示すように第１の関係曲線A₀とし
て直交座標系上に表示する。

又逆電離運転状態で得られた関係曲線群の中
で、同一の二次電流値に対して二次電圧値が最も
大きな値をとる関係曲線B₀を第２の関係曲線と
して選択して、第２図に示すように第１の関係曲
線と同一の直交座標系上に表示する。従つて第１
及び第２の関係曲線A₀，B₀を選定するためには、
一般に電気集塵機に対して或る程度の試運転調整
期間が必要である。

このようにして作成された直交座標系上で互に
異なる少なくとも三種の二次電流値を示す直線と
第１及び第２の関係曲線との交点を求め、それぞ
れの二次電流値に対応する交点間を結んで得られ
る各直線を予め設定した一定の比率で分割してそ
れぞれの分割点を求める。

第３図に示す例は三種の二次電流を使用したも
のであり、第１の関係曲線A₀と第２の関係曲線
B₀に対して二次電流i₁，i₂及びi₃に対応する直線
D₁，D₂及びD₃を引き、第１及び第２の関係曲線
A₀，B₀との交点d₁，d₂，d₃及びe₁，e₂，e₃を求め
る。二次電流i₁，i₂，i₃は第１及び第２の関係曲
線A₀及びB₀の両方が存在する領域において所定
の間隔をもつて設定することが望ましい。

それぞれの二次電流に対応する交点を結ぶ直線
e₁d₁，_{2 2}，_{3 3}を一定の比率で分割して分割点
c₁，c₂，c₃を求める。

第３図に示す例では、それぞれ e₁c₁／c₁d₁＝e₂c₂／c₂d₂＝e₃c₃／c₃d₃＝１とし、各直
線の中点に 分割点を設定している。発明者等の検討の結果前
述の分割点c₁，c₂，c₃を求めるための比率設定に
おいては、 e₁c₁／c₁d₁＝e₂c₂／c₂d₂＝e₃c₃／c₃d₃＝ｎとして、ｎ
の値は1/5 〜５程度に設定すると望ましい結果が得られるこ
とが確認された。通常第１及び第２の関係曲線
A₀，B₀が互に最も接近した状態で選定し得た場
合に対してはｎ≒１に設定すると望ましい結果が
得られる。

これらの分割点を通るかもしくは分割点の近傍
を通り、判定二次電圧値と判定二次電流値間の関
係を示す判定曲線を求める。

第３図に示す例では、分割点c₁，c₂，c₃を通る
二次曲線として二次方程式を解くことにより判定
曲線Ｃ＝ｆ（Ｖ）を求めている。一般には二次電
流値を４種以上選定して、最小自乗法により、こ
れらの与えられた分割点の近傍を通る曲線として
判定曲線Ｃ＝ｆ（Ｖ）を求めることが出来る。

電気集塵機の運転時における被検二次電圧値に
対する二次電流値と判定曲線Ｃより得られるこの
被検二次電圧値と同一の判定二次電圧値に対応す
る判定二次電流値との大小から乾式電気集塵機の
逆電離発生状態を検出する。

例えば第４図に示すように、逆電離発生状態が
検出される電気集塵機の運転時において、電気集
塵機が図中Ｄで示す作動点で運転されているとす
る。この場合には、電気集塵機の被検二次電圧は
Vdであり、この二次電圧に対応する二次電流は
Idである。この被検二次電圧Vdと同一の判定二
次電圧値Vdに対応する判定二次電流値は判定曲
線Ｃ＝ｆ（Ｖ）においてＶ＝Vdとしてｆ（Vd）と
して求められる。

この発明では被検二次電圧値Vdに対応する二
次電流値Idと判定曲線Ｃより得られる被検二次電
圧値Vdと同一の判定二次電圧値に対応する判定
二次電流値ｆ（Vd）の大小が判定される。

Id／ｆ（Vd）≧１ ……(1) Id／ｆ（Vd）＜１ ……(2) (1)の状態では電気集塵機は逆電離発生状態にあ
ると判定され、(2)の状態では電気集塵機は正常荷
電運転状態にあると判定される。

第１及び第２の関係曲線A₀，B₀からすでに述
べた方法によつて判定曲線Ｃを求め、この判定曲
線を電気集塵機の二次電圧−二次電流の直交座標
系中に運転者が目視可能な状態で表示させてお
き、この判定曲線を監視して逆電離現象の発生を
検知することも可能である。この場合には運転者
が電気集塵機の運転状態においてその被検二次電
圧値とこれと対応する二次電流値を読み取り、被
検二次電圧値と同一の判定二次電圧値に対応する
判定二次電流値を表示曲線Ｃから読み取り、読み
取りで得られた判定二次電流値と電気集塵機の二
次電流値の大小を比較して逆電離現象の発生を判
定することが出来る。

この判定結果に基づいて、電気集塵機が逆電離
発生状態にあることが検出されると、ガス中への
調湿用の水量を増大させ或は電気集塵機に対する
印加電圧を減少させるなどの手段をとることによ
つて逆電離への完全移行を防止することが出来
る。

運転者の監視による判定に代えて電気集塵機の
逆電離発生の判定を自動的に行なわせるためには
第５図にその構成を示すような自動検出装置が用
いられる。

電気集塵機においては商用交流電源１１の一端
がサイリスタ１２を介して変圧器１３の一次巻線
の一端に接続され、商用交流電源１１の他端がこ
の一次巻線の他端に接続される。変圧器１３の二
次巻線が整流器１４に接続され、この整流器１４
の端子t₁から電気集塵機１５の放電電極１６に二
次電圧が印加され、この放電電極１６に対向して
集塵電極１７が配設されている。

端子t₁からの二次電圧信号が分圧器１８を介し
て電圧用分流器１９から取り出される。一方二次
電流信号が端子t₂から電流用分流器２０を介して
取り出される。これらの二次電圧信号及び二次電
流信号が逆電離発生の判定を行なうコンピユータ
システム２１に入力される。

二次電圧信号はＡ−Ｄ変換器２２によりデイジ
タル信号に変換されて平均化回路２３で平均化さ
れ、判定曲線計算回路２４に入力される。一方、
端子t₂からの二次電源信号はAD変換器２５に入
力されてデイジタル信号に変換され、平均化回路
２６で平均化されて、判定曲線計算回路２４に入
力される。

最初に自動検出装置を第１及び第２の関係曲線
作成モードで作動させる。

このために電気集塵機を正常荷電運転状態で運
転し、正常荷電運転状態で得られる二次電圧値及
び二次電流値が判定曲線計算回路２４内の記憶回
路に記憶される。一方、電気集塵機は逆電離運転
状態でも運転され、逆電離運転状態で得られる二
次電圧値及び二次電流値が判定曲線計算回路２４
内の記憶回路に同様にして記憶される。

判定曲線計算回路２４では、記憶回路に記憶さ
れているそれぞれの関係曲線群中から、第２図の
A₀及びB₀に相当する第１及び第２の関係曲線を
選択し、これらの関係曲線を使用して予め設定さ
れた分割比で分割点を設定し、得られた分割点に
基づいて判定曲線Ｃを作成し、この判定曲線が記
憶回路に記憶される。

この第１及び第２の関係曲線作成モードでの作
動は電気集塵機の駆動の度に行なわせて、常にそ
の駆動時に対応した第１及び第２の関係曲線及び
判定曲線を作成し、これらのデータに基づいて逆
電離検出を行なうことが出来る。又、電気集塵機
に対してその試運転時において自動検出装置を第
１及び第２の関係曲線作成モードで作動させ、そ
の時に得られた第１及び第２の関係曲線及び判定
曲線に関するデータを記憶回路に記憶しておき、
以降はこの記憶回路に記憶されているデータをそ
のまま使用することも出来る。

次に自動検出装置を逆電離検出モードで作動さ
せる。

このモードでは、現在の運転状態から被検出二
次電圧値Vdが判定曲線計算回路２４に取り込ま
れ、この被検出二次電圧値と同一の判定電圧値に
対応する二次電流値がＣ＝ｆ（Vd）の演算を行な
うことにより求められる。

この二次電流値信号Ｃ＝ｆ（Vd）と被検出二次
電圧値信号Vdに対応する二次電流値信号Idとが
割算回路２７に入力され、割算回路２７におい
て、判定指数Ｋ＝Id／ｆ（Vd）の演算が行なわれる。

割算回路２７で演算された判定指数Ｋが判定回路
２８で判定され、Ｋ≧１であると電気集塵機が逆
電離発生状態にあると判定し、Ｋ＜１であると、
正常荷電運転状態にあると判定する。

逆電離発生状態にあると判定されると、例えば
ガス中への調湿用水の水量を自動的に増加させ、
もしくは、電気集塵機に対する印加電圧を自動的
に減少させるような手段を自動検出装置に接続し
て設けた構成とすることが出来る。このような構
成にすることによつて逆電離の発生を初期状態で
検知し電気集塵機の運転状態を逆電離状態に完全
に移行させないようにすることが可能となる。

この発明の方法をドロマイト焼成キルンから発
生する排ガスを処理する処理能力200000m³／hrの
乾式電気集塵機に適用した場合について説明す
る。

この乾式電気集塵機の運転中におけるガス温度
は入口側において約220℃であり、ガス中のダス
ト濃度は６〜128／m³である。電気集塵機の試運
転において得られた正常荷電運転状態における運
転二次電圧と運転二次電流との関係を示す関係曲
線中、所定の二次電圧に対応する二次電流値が最
大な第１の関係曲線を求めると第６図A₀に示す
ような曲線として得られた。同様にして、逆電離
運転状態における二次電圧と二次電流との関係を
示す関係曲線中、同一の二次電圧に対して二次電
流値が最小な第２の関係曲線を求めると、第６図
B₀に示すような曲線が得られた。

これら第１及び第２の関係曲線を同一直交座標
系に表示し、二次電流値が30、60、120、180（ｍ
Ａ）の直線と第１及び第２の関係曲線A₀，B₀と
のそれぞれの交点d₁，e₁，d₂，e₂，d₃，e₃，d₄，
e₄を求める。それぞれの交点を結ぶ直線_{1 1}，
e₂d₂，_{3 3}，_{4 4}を分割比１で分割して分割点c₁，
c₂，c₃，c₄が得られる。

これらの分割点の近傍を通る判定曲線Ｃを二次
曲線として最小自乗法で求めると(3)式が得られ
る。

Ｃ＝ｆ（Ｖ）＝1.53925V²−151.373V＋3749.06
……(3) 電気集塵機の運転開始後安定運転状態に達した
直後での逆電離検出時における被検電圧となる運
転二次電圧はＶ＝60KVであり、これに対応する
運転二次電流Ｉ＝93ｍＡである。この時判定曲線
Ｃから求めた判定二次電圧を60KVとする判定二
次電流は208ｍＡとなる。

この場合には判定指数Ｋ＝Id／ｆ（Vd）＝93／208＜
１ であり、電気集塵機は正常荷電運転状態であるこ
とが検出されたので、そのまゝ荷電を続けて電気
集塵機を運転させた。

運転継続後ほぼ１時間後において被検電圧とな
る運転二次電圧はＶ＝51.5KV、運転二次電流は
Ｉ＝120ｍＡとなつた。この状態では判定曲線Ｃ
に基づいて判定二次電圧51.5KVに対しての判定
二次電流を求めると37ｍＡとなり、判定指数Ｋ＝
Id／ｆ（Vd）＝120／37＞１となり、この状態では逆電
離 現象が発生していることが検出される。

従つてこの場合には、自動検出装置からの判定
出力により直ちにガス中への調湿用水の水量を増
加させ、或は電気集塵機に対する印加電圧を減少
させる制御を行なわせることにより、電気集塵機
の逆電離運転状態への移行を防止することが出来
た。

「発明の効果」 この発明によると、乾式電気集塵機の正常荷電
運転が継続され、ダストの見掛け上の電気抵抗値
が10¹⁰〜10¹¹Ω−cmを超えた状態となつてダスト
層内での絶縁破壊が生じ、逆電離の発生状態にな
ると直ちにそれを定量的に精度よく検出し、その
検出結果に基づいて逆電離発生の判定を正しく行
なうことが可能となる。

従つてこの判定結果に基づいて流入ガス中の調
湿用水の水量を増加させたり、電気集塵機に対す
る印加電圧を減少させたり、或は荷電方法を間歇
荷電に切換えるなどの手段をとらせて電気集塵機
の逆電離運転状態への完全移行を防止し、集塵効
率を向上させ、消費電力の節減を行なわせること
が可能となる。

以上詳細に説明したように、この発明によると
電気集塵機の運転中において、ダストの見掛け上
の電気抵抗値が所定値を越えて生ずる逆電離発生
状態を定量的に検出して判定し、電気集塵機の逆
電離運転状態への完全移行を防止する措置を取ら
せ、集塵効率を向上させ消費電力の節減をはかる
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は正常荷電運転状態及び逆電離運転状態
における二次電圧と二次電流との関係を示す曲線
を示す図、第２図はこの発明における第１及び第
２の関係曲線を示す図、第３図はこの発明におけ
る判定曲線の作図法を示す図、第４図はこの発明
の実施例における逆電離検出方法を示す図、第５
図はこの発明の実施例に適用される自動検出装置
による逆電離電離検出を示す図、第６図はこの発
明の実施例をドロマイト焼成キルンの排ガス処理
に適用した例を示す図である。 A₀，A₁，A₂……：第１の関係曲線、B₀，B₁，
B₂……：第２の関係曲線、D₁，D₂，D₃：直線、
d₁，d₂，d₃，e₁，e₂，e₃：交点、C₁，C₂，C₃：分
割点、Ｃ＝ｆ（Ｖ）：判定曲線、１１：商用交流電
源、１２：サイリスタ、１３：変圧器、１４：整
流器、t₁，t₂：端子、１５：電気集塵機、１６：
放電電極、１７：集塵電極、１９：電圧用分流
器、２０：電流用分流器、２１：コンピユータシ
ステム、２４：判定曲線計算回路、２７：割算回
路、２８：判定回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 乾式電気集塵機の正常荷電運転状態における
   運転二次電圧と運転二次電流との関係を示す第１
   の関係曲線と前記乾式電気集塵機の逆電離運転状
   態における二次電圧と二次電流との関係を示す第
   ２の関係曲線とを同一直交座標系上に表示し、こ
   の直交座標系上において互に異なる少なくとも三
   種の二次電流値を示す直線と前記第１及び第２の
   関係曲線との交点を求め、それぞれの二次電流値
   に対応する交点間を結んで得られる各直線を予め
   設定した一定の比率で分割してそれぞれの分割点
   を求め、これらの分割点を通るかもしくはその近
   傍を通り、判定二次電圧値と判定二次電流値間の
   関係を示す判定曲線を求め、前記乾式電気集塵機
   の運転時における被検二次電圧値に対応する二次
   電流値と前記判定曲線より得られる前記被検二次
   電圧値と同一の判定二次電圧値に対応する判定二
   次電流値との大小から前記乾式電気集塵機の逆電
   離状態を検出することを特徴とする電気集塵機の
   逆電離検出方法。