JPH0250789B2

JPH0250789B2 -

Info

Publication number: JPH0250789B2
Application number: JP22338284A
Authority: JP
Inventors: Kyoshi Mori; Takehiko Hino; Takeshi Takimoto
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1984-10-24
Filing date: 1984-10-24
Publication date: 1990-11-05
Also published as: JPS61101261A

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荷電方法、特に荷電率
を選択して常に集塵効率が最大の状態で電気集塵
機の運転を行なわせる電気集塵機の荷電方法に関
するものである。「従来の技術」電気集塵機においては不平等電界を利用して放
電電極と集塵電極間にコロナ放電を発生させて気
体を荷電させ、流入ガス中のダストを集塵電極に
静電的に吸着させて集塵作用が行なわれる。ダス
トを捕集集塵しようとする場合にダストの見掛け
上の電気抵抗値が10¹⁰〜10¹¹Ω・cmを越えると、
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が生ずることが
ある。ダスト層内で絶縁破壊が生ずるとダスト層より
正のイオンが供給される所謂逆電離現象が発生す
る。逆電離現象が発生すると集塵に寄与する負の
イオンがダスト層より供給される正のイオンで中
和されるために、放電電流の大部分が無効電流と
なつてしまい電気集塵機の集塵効率が著しく低下
し、消費電力が過大になる。第１図は電気集塵機の放電電極と集塵電極間に
荷電される二次電圧Ｖを横軸にとり、縦軸に二次
電流を取つてこれら間の関係を示した関係曲線
で、曲線Ａは電気集塵機内に空気のみを流入させ
た状態で測定して得られる結果である。この曲線
Ａの状態から電気集塵機内にガスを流入させると
二次電圧Ｖと二次電流間の関係曲線はＢのように
なり、同一の二次電圧に対して二次電流が増大す
る傾向が認められる。関係曲線Ｂの勾配や形状は
流入ガス及びダストの物理的、化学的特性により
変化する。第１図中曲線Ｃは電気集塵機に逆電離現象が発
生した状態で得られる二次電圧と二次電流間の関
係を示す曲線であり、比較的低い二次電圧の所定
値において二次電流が急激に増大する傾向が認め
られる。このような逆電離現象が発生した状態で
は電気集塵機を間歇荷電方式での荷電状態で運転
させると消費電力を減少させて集塵効率を向上さ
せ得ることが従来から知られている。しかし曲線Ｃに示すように完全な逆電離現象が
発生しない曲線Ｂのような状態であつても、運転
中の電気集塵機を間歇荷電方式で運転させると、
集塵効率上有効である場合もある。従来はこの場合どのような条件が得られた時に
電気集塵機の運転を間歇荷電方式に切換えると有
効であるかが定量的に確認されていなかつた。こ
のために間歇荷電方式にどの条件下で切換えるか
の判断は、電気集塵機の出口側においてダスト濃
度を連続的に測定し、このダスト濃度を常に監視
していてダスト濃度が実験経済的に得られる所定
値に達した時に間歇荷電方式に切換えることが必
要であつた。このような切換方法は極めて全体の
装置構成が複雑となり、迅速な切換えを精度よく
行なうことは不可能である。「発明の解決すべき問題点」この発明では電気集塵機の運転時において、完
全な逆電離現象が発生していない運転状態におい
て、現在運転中の荷電率よりも集塵効率上有効な
荷電率が存在するかどうかを定量的に判定する方
法を解明課題とする。この発明によつて荷電率γ
＝１の連続荷電方式をも含めてどのような荷電率
で運転を行なわせると最大の集塵効率が得られる
かの判定を電気集塵機の運転中に行なう判定運転
により定量的に行なつて、判定により得られる荷
電率での運転を行なわせる電気集塵機の荷電方法
が実現可能となる。「発明の構成」この発明においては乾式電気集塵機の運転中に
おいて、短かい判定操作時間の間、放電電極と集
塵電極間への荷電方式を荷電率γ＝１の連続荷電
方式と荷電率γ_o（ｎ＝１、２……ｍ、γ_o≠１）の
ｍ種の間歇荷電方式とに順次切換えて判定運転を
行なわせる。この判定運転において連続荷電方式
での消費電力要素値PW(C)と荷電率γでの消費電
力要素値PW（I〓_o）とがそれぞれ求められPW(C)・
γが演算される。判定運転の結果ｍ種のすべての消費電力要素値
PW（I〓_o）についてPW（I〓_o）＜PW(C)・γ_oが満足す
る場合には、以降は連続荷電方式での運転が行な
われる。判定運転の結果ｍ種のすべての消費電力
要素値PW（I〓_o）についてPW（I〓_o）＞PW(C)・γ_oが
満足する場合には、以降はPW（I〓_o）−PW(C)・γ_o
が最大の荷電率での間歇荷電方式により電気集塵
機の運転が行なわれる。「実施例」以下この発明の電気集塵機の荷電方法を、その
実施例に基づき図面を使用して詳細に説明する。乾式電気集塵機の運転中において判定操作時間
の間、放電電極と集塵電極間に対する荷電方式を
荷電率γ＝１の連続荷電方式と荷電率γ_o（ｎ＝１、
２……ｍ、γ_o≠１）のｍ種の間歇荷電方式とに順
次切換えて判定運転が行なわれる。この場合荷電率γの間歇荷電方式における二次
電圧及び二次電流の波形は、それぞれ第５図ａ，
ｂに示すようになり、判定運転時には周期時間Ｔ
ごとにｍ種の荷電時間t₁₁〜t_1nの間、図示のよう
な平均二次電圧及び平均二次電流が供給される。
t₂＝Ｔ−t_1p（ｐ＝１、２……ｍ）は荷電休止時間
と名付けられ、荷電率γはγ＝t_1p／t_1p＋t₂（ｐ＝１、２……ｍ）で定義され、連続荷電方式ではγ＝
1.0となる。第２図はこの発明の方法に用いられる制御回路
の構成を示すブロツク図であり、商用交流電源１
１からの出力信号がサイリスタ１２を介して変圧
器１４の一次側に与えられる。商用交流電源１１
の出力端子には電力計１３が接続されている。変
圧器１４の二次側端子には二次電圧計１５及び二
次電流計１６が接続される。変圧器１４の二次側は整流器１７を介して電気
集塵機の放電電極１８に接続される。この放電電
極１８に対向して集塵電極１９が配設されてい
て、この集塵電極１９はアースされている。荷電
制御回路２０が設けられ、この荷電制御回路２０
の出力端子はサイリスタ制御回路２１の入力端子
に接続され、サイリスタ制御回路２１の出力端子
はサイリスタ１２の制御端子２２に接続される。判定操作時間内において、荷電制御回路２０か
らは荷電率γ＝１の連続荷電方式と荷電率γ_o（ｎ
＝１、２……ｍ、γ_o≠１）のｍ種の間歇荷電方式
に対応する荷電時間t₁及び荷電休止時間t₂を有す
る出力信号が供給される。即ち実施例においては
第３図及び第４図に示すように、判定運転が行な
われる判定操作時間内にγ₁＝0.17、γ₂＝0.25、γ₃
＝0.33、γ₄＝0.5の間歇荷電方式に対応する出力信
号とγ＝1.0の連続荷電方式に対応する出力信号
が荷電制御回路２０から供給される。判定運転時には、このように荷電制御回路２０
からγ＝１の連続荷電方式に対応する出力信号及
び荷電時間t₁及び荷電休止時間t₂の間歇荷電方式
に使用する出力信号が出力されてサイリスタ制御
回路２１に与えられ、サイリスタ制御回路２１か
ら出力される制御信号によつてサイリスタ１２が
制御される。サイリスタ１２の制御によつて変圧
器１４の二次側端子には連続荷電波形もしくは第
５図ａ，ｂに示すような波形の二次電圧信号及び
二次電流信号が得られる。判定運転において連続荷電方式での運転の消費
電力要素値PW(C)とｍ種の間歇荷電方式での消費
電力要素値PW（I〓_o）とがそれぞれ求められ、こ
れらの値に基づいてPW（I〓_o）とPW(C)・γ_oとが比
較される。即ち第４図に示すようにそれぞれγ₁＝0.17、γ₂
＝0.25、γ₃＝0.33、γ₄＝0.5の荷電率での判定運転
によりそれぞれ二次電圧計１５及び二次電流計１
６に得られる電圧値及び電流値によつてそれぞれ
の場合の間歇荷電方式での運転時の消費電力要素
値PW（I〓₁），PW（I〓₂），PW（I〓₃），PW（I〓₄）が
演
算され、これらの値が演算回路２５に入力され演
算回路２５内の記憶回路部に記憶される。第４図
ａ，ｂ，ｃにおいてこれらの消費電力要素値は点
p₁乃至p₄で表示される。一方γ＝1.0の連続荷電方式での判定運転時の
消費電力要素値PW(C)が演算され、次いでこのよ
うにして得られた消費電力要素値PW(C)に対し
て、PW(C)γ₁，PW(C)γ₂，PW(C)γ₃及びPW(C)γ₄が
それぞれ演算され、演算回路２５内の記憶回路部
に記憶される。第４図ａ，ｂ，ｃにおいて、消費電力要素値
PW(C)は点Q₀で表わされ、PW(C)γ₁，PW(C)γ₂，
PW(C)γ₃及びPW(C)γ₄はそれぞれ点Q₁乃至Q₄で表
わされる。演算回路２５においてPW（I〓₁）とPW(C)γ₁，
PW（I〓₂）とPW(C)γ₂，PW（I〓₃）とPW(C)γ₃及び
PW（I〓₄）とPW(C)γ₄とがそれぞれ比較演算され
る。発明者等の研究とそれに基づく実測により電気
集塵機の消費電力量、消費電力要素値及び集塵効
率との間には一定の関係があることが確認されて
いる。即ち消費電力要素値は消費電力量に正比例
し、且つ集塵効果と荷電率との間にも一定の関係
がある。これらの関係は第３図及び第４図においてそれ
ぞれａ乃至ｃに対応させて示されている。第３図
は横軸に荷電率γを縦軸に集塵効率ηをとつて示
した各場合に対応した荷電率γと集塵効率ηとの
関係を示す曲線である。即ちｎ＝１、２……ｍと
して、ｍ種のPW（I〓_o）のすべてについてもそれ
ぞれPW（I〓_o）＜PW(C)γ_oが満足する第４図ａに示
すような状態で、それぞれの荷電率での間歇荷電
方式での運転を行なわせて得られる集塵効率ηの
実測値はガス及びダストの物理的、化学的条件と
電気集塵機の運転条件を一定にして第３図ａに示
すような傾向となる。即ちこの場合には電気集塵機は連続荷電方式で
運転させた方が間歇荷電方式で運転させるよりも
その集塵効率ηを向上させることができる。又ｍ種のPW（I〓_o）のすべてについてそれぞれ
PW（I〓_o）＞PW(C)γ_oが満足する第４図ｂに示すよ
うな状態ではそれぞれの荷電率での間歇荷電方式
の運転を行なわせて得られる集塵効率ηの実測値
は、ガス及びダストの物理的、化学的条件と電気
集塵機の運転条件を一定にすると第３図ｂに示す
ような傾向となる。この場合にはPW（I〓_o）−PW(C)γ_oの最大値が得
られる荷電率での運転時の電気集塵機の集塵効率
が最大となる。又ｍ種のPW（I〓_o）がそれぞれ対応するPW(C)γ_o
とほぼ等しい第４図ｃに示すような状態では、第
３図ｃに示すようにその集塵効率には余り変化は
ない。この発明ではｍ種のPW（I〓_o）のすべてに
ついてPW（I〓_o）＜PW(C)・γ_oが満足する場合には
連続荷電方式での運転を行ない、PW（I〓_o）のす
べてについてPW（I〓_o）＞PW(C)・γ_oが満足する場
合にはPW（I〓_o）−PW(C)・γ_oが最大の荷電率での
間歇荷電方式により運転が行なわれる。即ちPW（I〓_o）＜PW(C)・γ_oが満足する場合には、
第３図ａに示すように連続荷電方式での運転が間
歇荷電方式での運転よりも集塵効率が高いので、
演算回路２５からの判定信号によつて荷電制御回
路２０が制御され、連続荷電制御を行なわせる出
力信号がサイリスタ制御回路２１の入力される。
従つてサイリスタ１２は制御端子２２に与えられ
る制御信号によつて制御され、放電電極１８と集
塵電極１９間には連続荷電信号が与えられ、電気
集塵機は連続荷電方式で運転される。又PW（I〓_o）＞PW(C)・γ_oがｍ種の荷電率のすべ
てに対して満足する場合には、第３図ｂに示すよ
うにPW（I〓_o）−PW(C)・γ_oが最大の荷電率γで集
塵効率が最大となる。従つて演算回路２５の演算
によつてPW（I〓_o）−PW(C)・γ_oが最大の荷電率
（第４図ｂではγ₂）が選択され、その判定信号が
荷電制御回路２０に与えられ、この選択された荷
電率での間歇荷電方式による運転が行なわれる。ｍ種のPW（I〓_o）がそれぞれ対応するPW(C)γ_oと
ほぼ等しい場合にはガス及びダストの物理的及び
化学的条件と電気集塵機の運転条件によつて間歇
荷電方式での運転の場合が連続荷電方式での運転
の場合よりも集塵効果が高い場合と低い場合とが
存在する。この場合には試運転時において各種のガス及び
ダストの物理的及び化学的条件と電気集塵機の運
転条件にそれぞれ対応して、いずれの荷電方式で
の運転が高い集塵効率が得られるかを予め実測
し、この結果を演算回路２５の記憶回路部に記憶
しておく。判定運転においてｍ種のPW（I〓_o）が
それぞれ対応するPW(C)γ_oにほぼ等しいと判定さ
れた場合においては、演算回路２５の記憶回路部
からその場合に採用すべき荷電率が読み出され、
この荷電率で電気集塵機の運転が行なわれる。以上の各場合での操作は制御回路で自動的に行
なわずに消費電力要素値を読み取り、対応数表な
どにより迅速に演算を行なつて荷電率を選定し、
手動操作で運転を設定することも可能である。判定運転の行なわれる繰り返し時間はガス及び
ダストの変動状況によつて定められ、ガス及びダ
ストの変動が比較的大きな場合には、例えば10〜
30分ごとに判定運転が行なわれるが、その変動が
余り大きくない場合には１〜２時間ごとに判定運
転を行なうと充分である。又判定運転が行なわれ
る判定操作時間は荷電状態の安定化を考慮すると
それぞれの荷電率について最低１秒間は必要であ
り、特に荷電状態が不安定な状態ではそれぞれの
荷電率について数秒間の判定操作時間が必要であ
る。しかし判定操作時間を長くとり過ぎるとその
間に集塵効率が低下することがあるので、最大で
も10秒を越えないことが必要である。又判定運転に採用する荷電率γは0.1≦γ≦0.5
の範囲が望ましいことが発明者等の実測の結果明
らかにされた。γ＜0.1では集塵効率を高集塵率
に維持することができないことが多く、又γ＞
0.5では省エネルギ効果が得られないという難点
がある。高圧トランスのヒステリシス曲線で片側
飽和を避けるために扱い得る最小単位は半サイク
ルであるが、この発明においては荷電時間t₁と休
止時間t₂は交流１サイクル又はその整数倍単位で
行なうことができる。「発明の効果」この発明によると電気集塵機の運転中において
判定操作時間の間予め設定された荷電率γ≠１の
ｍ種の荷電率での間歇荷電方式と荷電率γ＝１の
連続荷電方式による判定運転を行なわせて、これ
らの各荷電率での消費電力要素値を求め、これら
に基づいてPW（I〓_o）とPW(C)・γ_oの大小を比較
し、この大小により最適の集塵効率での運転を行
なわせるための荷電率が簡単に選定可能である。
従つて運転中に最適の荷電方式を選択しながら、
その選択された方式での運転を行なうことにより
高集塵効率で且つ消費電力の少ない状態での運転
を行なわせて、電気集塵機を最適状態で駆動させ
ることができる。このため電気集塵機の出口においてダスト濃度
を連続的に監視する必要がなく、常に逆電離状態
への完全移行を阻止した状態で運転を継続させる
ことができる。一連の制御は監視員が判定運転時
に得られたデータに基づいて手動操作により行な
うことも可能であり、又実施例で説明したような
制御回路を使用して自動的に行なうこともでき
る。実際にドロマイト焼成キルンから発生する排ガ
スを処理する電気集塵機に対して、この発明を適
用した結果は以下のようであつた。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／Ｈの乾式電気集塵機に
おいて、実操業中のガス温度は電気集塵機の入口
において約220℃、ダスト濃度は６〜12ｇ／m³程
度であつた。電気集塵機を連続荷電方式、即ち荷
電率γ＝１で運転し、その運転中の二次電圧及び
二次電流は各々54.2KV、266ｍＡであり、得られ
る消費電力要素値PW(C)はPW(C)＝14.4VAであつ
た。この連続荷電方式での運転中に、判定運転を行
ない、５秒間ずつ荷電率γが0.5、0.33、0.25、
0.17の間歇荷電方式に変更した時に得られる二次
電圧、二次電流及び消費電力要素値は第１表に示
すようになつた。

【表】第１表に基づいてそれぞれの荷電率での間歇荷
電方式での消費電力要素値PW（Ｉ）と連続荷電
方式での消費電力要素値PW(C)に荷電率γを乗じ
た値とを比較すると第２表に示す結果が得られ
る。

【表】第２表から間歇荷電方式での消費電力要素値
PW（Ｉ）は常にPW(C)×γより大であるので両者
の差の最大となるγ＝0.25の荷電率を選択して運
転を継続した。判定運転での判定結果に基づいて電気集塵機を
荷電率γ＝0.25の間歇荷電方式での運転に変更し
て２時間運転を行なわせた後に二度目の判定運転
を行なわせた。この判定運転において５秒間ずつ
荷電率を１、0.5、0.33、0.17と順次変更したとき
の二次電圧、二次電流及びこれらの値から求めた
消費電力要素値は第３表のようになつた。第３表の荷電率γ＝１のときの連続荷電方式で
の運転時の消費電力要素値PW(C)の値と、この
PW(C)に荷電率γを乗じた値と、各荷電率での間
歇荷電方式での運転時の消費電力要素値PW（Ｉ）
との差を比較すると第４表のような結果が得られ
る。

【表】

【表】第４表の結果からPW（Ｉ）は常にPW(C)×γよ
り小となつたのでそれまでの荷電率γ＝0.25での
間歇荷電方式による運転を連続荷電方式による運
転に切換えた。このようにして電気集塵機を常に
最大の集塵効率の下に各荷電率で運転させて優れ
た作動条件を維持さ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
運転中の電気集塵機に対して短時間の間判定運転
を行なわせて、複数種の荷電率での荷電方式での
消費電力要素値を求め、これらの値に基づいて簡
単な演算を行なうことによつて運転中の電気集塵
機に対してどの荷電率での荷電方式での運転を行
なわせると最適の集塵効率が得られるかが直ちに
判定され、電気集塵機を常に最適の荷電率での荷
電方式によつて運転させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気集塵機の各運転状態における二次
電圧と二次電流の関係を示す図、第２図はこの発
明を実施するために使用する制御回路の構成を示
すブロツク図、第３図ａ，ｂ，ｃはそれぞれ電気
集塵機における荷電率と集塵効率との関係を示す
図、第４図ａ，ｂ，ｃはそれぞれ電気集塵機の各
荷電率での運転時における消費電力要素値と連続
荷電方式での運転で得られる消費電力要素値に基
づく演算値を示す図、第５図は間歇荷電方式での
運転時の二次電圧波形及び二次電流波形を示す図
である。 γ：荷電率、PW(C)：連続荷電方式での運転時
の消費電力要素値、PW（I〓_o）（ｎ＝１、２……
ｍ）：間歇荷電方式での運転時の消費電力要素値、
Ｔ：周期時間、t₁₁〜t_1n：荷電時間、t₂：休止時
間、１１：商用交流電源、１２：サイリスタ、１
３：電力計、１４：変圧器、１５：二次電圧計、
１６：二次電流計、１７：整流器、１８：放電電
極、１９：集塵電極、２０：荷電制御回路、２
１：サイリスタ制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１乾式電気集塵機の運転中において、判定操作
時間の間放電電極と集塵電極間に対する荷電方式
を荷電率γ＝１の連続荷電方式と荷電率γ_o（ｎ＝
１、２……ｍ、γ_o≠１）のｍ種の間歇荷電方式と
に順次切換えて判定運転を行なわせ、この判定運
転時の連続荷電方式での消費電力要素値PW(C)と
ｍ種の間歇荷電方式での消費電力要素値PW（I〓_o）
（ｎ＝１、２……ｍ）とをそれぞれ求め、これら
の値に基づいてPW（I〓_o）とPW(C)・γ_oとを比較
し、前記ｍ種のPW（I〓_o）のすべてについてPW
（I〓_o）＜PW(C)・γ_oを満足する場合には連続荷電方
式での運転を行ない、前記PW（I〓_o）のすべてに
ついてPW（I〓_o）＞PW(C)・γ_oを満足する場合には
PW（I〓_o）−PW(C)・γ_oが最大の荷電率での間歇荷
電方式により運転を行なうことを特徴とする電気
集塵機の荷電方法。