JPH05317751A

JPH05317751A - パルス荷電型電気集じん機の制御方法

Info

Publication number: JPH05317751A
Application number: JP9997891A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Kameshima; 忠亀島; Yukinori Ishii; 幸徳石井
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1991-05-01
Filing date: 1991-05-01
Publication date: 1993-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】パルス荷電型電気集じん機の逆電離を制御す
る制御方法に関し、逆電離を抑制しつつ、高い集じん性
能を発揮することのできるパルス荷電型電気集じん機の
制御方法を提供することを目的とする。【構成】放電極と集じん極の間に直流成分としてのベ
ース電圧と繰り返しパルス成分としてのパルス電圧を重
畳して印加し、集じんを行なうパルス荷電型電気集じん
機の制御方法であって、直流成分の電流をモニタして所
定量以上の増加を検出し、検出されたときは逆電離を抑
制するように制御を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気集じんに関し、特に
パルス荷電型電気集じん機の逆電離を制御する制御方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気集じん機においては、ガス中でコロ
ナ放電を生じさせてガス分子をイオン化し、これらイオ
ンないし電子によってガス中のダストを帯電させて集じ
ん極上に堆積させる。

【０００３】ダストが高電気抵抗率を有すると、集じん
極上に堆積したダストがなかなか放電せず、ダスト層表
面には多量の負イオンが蓄積される。ダスト層表面への
電荷の蓄積により、ダスト層内の電界強度がその絶縁破
壊電界強度を越えると、ダスト層の弱点部分で絶縁破壊
が生じる。この時、絶縁破壊の起きた部分のガスが電離
し、正イオンが集じん空間へ放出される。この現象が逆
電離現象と呼ばれる。

【０００４】電気集じん機の改良された運転方法とし
て、パルス荷電法が知られている。パルス荷電法におい
ては、電気集じん機の電極間に図３（Ｂ）に示すような
電圧を印加する。すなわち、集じん機電圧は一定の直流
成分であるベース電圧ＶBと、その上に重畳されたパル
ス電圧ＶP とを含み、パルス電圧ＶP は、周期Ｔで繰り
返し表れる。ベース電圧ＶB とパルス電圧ＶP の和をピ
ーク電圧Ｖt と呼ぶ。このようなパルス荷電法において
は、ベース電圧ＶB 、パルス電圧ＶP 、パルス頻度すな
わちパルス繰り返し周期Ｔの３つをそれぞれに制御で
き、種々性状の異なるダストの集じんに広く適用するこ
とができる。

【０００５】このようなパルス荷電法において、最も集
じん性能に影響を与える要素は、パルスのピーク電圧、
すなわちベース電圧ＶB とパルス電圧ＶP の合計値Ｖｔ
である。

【０００６】パルス荷電方式は、直流荷電方式に比較し
て逆電離現象を発生しずらい特徴を有する。しかし、電
気集じん機の扱うダストの電気抵抗率が極端に高い場合
には、逆電離現象を発生することがある。逆電離現象を
発生すると、電気集じん機の集じん効率は著しく低下す
る。

【０００７】集じん性能を向上させるには、パルス荷電
方式においてはピーク電圧Ｖｔを上げることが極めて有
効である。しかしながら、ダストの電気抵抗率が非常に
高い場合、パルスのピーク電圧Ｖt が十分高く、パルス
頻度が多過ぎると逆電離を発生し、集じん性能は低下し
てしまう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
パルス荷電方式の電気集じんにおいては、ピーク電圧を
上げると集じん性能は向上するが、ダストの電気抵抗率
が非常に高い場合、ピーク電圧が十分高く、パルス頻度
が多過ぎると逆電離が発生し、集じん性能は低下してし
まう。

【０００９】本発明の目的は、逆電離を抑制しつつ、高
い集じん性能を発揮することのできるパルス荷電型電気
集じん機の制御方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のパルス荷電型電
気集じん機の制御方法は、放電極と集じん極の間に直流
成分としてのベース電圧と繰り返しパルス成分としての
パルス電圧を重畳して印加し、集じんを行なうパルス荷
電型電気集じん機の制御方法であって、直流成分の電流
をモニタして所定量以上の増加を検出し、検出されたと
きは逆電離を抑制するように制御を行なう。

【００１１】

【作用】本発明者らは、長年の研究の結果、逆電離現象
が発生すると、パルス出力を休止するパルス休止期間、
パルス荷電を実行するパルス印加期間中に集じん機電流
が増加することを発見した。すなわち、集じん機の直流
成分の電流をモニタすることにより、逆電離を検出する
ことができる。逆電離を検出したときは、パルス荷電集
じんのパラメータ、たとえばパルス繰り返し周期を変更
することにより、逆電離の発生を抑制することができ
る。

【００１２】

【実施例】まず、パルス荷電型電気集じん機について説
明する。

【００１３】図３（Ａ）、（Ｂ）は、電気集じん機の構
成および印加電圧を概略的に示す。図３（Ａ）に示すよ
うに、放電極１１の周囲を囲んで集じん極１２が配置さ
れる。これら放電極１１と集じん極１２の間に高電圧が
印加されると、放電極１１と集じん極１２の間に電界が
形成され、放電極１１周囲は高電界となってイオン化圏
３０が形成される。イオン化圏３０内ではガス分子がイ
オン化され、それぞれの電極に向かって加速される。

【００１４】通常集じん極１２は接地され、放電極１１
に負電圧が印加される。図３（Ｂ）は、放電極１１に印
加される電圧波形の例を示す。パルス荷電型電気集じん
機においては、図３（Ｂ）に示すように放電極に印加さ
れる電圧は、直流成分のベース電圧ＶB に、パルス電圧
ＶP が重畳されたものである。すなわち、放電極に印加
されるピーク電圧Ｖt は、ベース電圧とパルス電圧との
和、Ｖt ＝ＶB ＋ＶPとなる。また、パルスの繰り返し
周期をＴとする。

【００１５】すなわち、パルス荷電型電気集じん機にお
いては、集じん効率を定めるパラメータとして、ベース
電圧ＶB 、パルス電圧ＶP 、パルス繰り返し周期Ｔの３
つがある。

【００１６】図４にパルス荷電型電気集じん機回路の例
を示す。図中、中央に示す電気集じん機１３は、放電極
１１と集じん極１２を有する。集じん極１２は接地さ
れ、放電極１１には図中右側に示したベース電源２８か
ら直流ベース電圧ＶB が印加され、左側のパルス電源２
９からパルス電圧ＶP が印加される。

【００１７】ベース電源２８は、ＡＣ電源から交流電圧
を受け、サイリスタ回路を介して昇圧用トランス１８の
一次側巻線に一次側電流を供給する。サイリスタ回路１
９は、逆並列に接続されたサイリスタを含み、制御装置
２７から供給されるサイリスタ制御信号２５によってサ
イリスタの点弧角が制御される。昇圧用トランス１８の
２次側巻線は、ダイオードで形成された整流ブリッジ１
６に接続され、昇圧された交流を供給する。整流ブリッ
ジ１６で整流された負の直流高圧はインピーダンス１５
を介して、放電極１１に供給される。なお、整流ブリッ
ジの他方の端子は、電流測定器１７を介して接地電位に
接続されている。電流測定器１７からの電流信号２４は
制御装置２７に供給される。また、インピーダンス１５
の出力側電圧である直流電圧は、電圧測定器１４によっ
て測定され、電圧信号２３が制御装置２７に供給され
る。

【００１８】パルス電源２９においては、ＡＣ電源から
の交流がサイリスタ回路１を介して昇圧用トランス２の
１次側巻線に供給される。サイリスタ回路１は、制御装
置２７から供給されるサイリスタ制御信号２０によって
制御される。昇圧用トランス２の２次側巻線は整流ブリ
ッジ３に供給される。整流ブリッジ３が整流した正の直
流高圧出力は、インピーダンス４、インダクタンス９を
介して結合コンデンサ１０に接続されている。結合コン
デンサ１０の他方の電極は、放電極１１に接続されてい
る。また、インピーダンス４とインダクタンス９との相
互接続点に、スイッチング回路７とダイオード８の並列
回路が接続されている。スイッチング回路７は、スイッ
チング制御回路６からの制御信号によってスイッチング
を行ない、インピーダンス４とインダクタンス９の相互
接続点の電位を接地電位に結合する。

【００１９】すなわち、スイッチング回路７が短時間オ
ン状態となると、インピーダンス４とインダクタンス９
の相互接続点の電位はパルス的に負方向に変化する。こ
の負極性パルスは、結合コンデンサ１０を介して放電極
１１に印加される。

【００２０】なお、整流ブリッジ３の出力電圧は電圧測
定器５によって測定され、電圧信号２１が制御装置２７
に供給される。また、制御装置２７はスイッチング制御
回路６にパルス発生制御信号２２を供給し、スイッチン
グ回路７の動作を制御する。

【００２１】このようにして、放電極１１はベース電源
２８から負極性直流電圧ＶB を受け、パルス電源２９か
ら負極性パルス電圧ＶP を受け、それらの和電圧によっ
て集じん空間内に電界を形成する。

【００２２】パルス荷電において、最も集じん性能に影
響を与える要素は、パルスのピーク電圧Ｖt 、すなわち
ベース電圧とパルス電圧の合計、である。この電圧Ｖt
を上げると、集じん性能は著しく高くなるが、ある限度
以上に上げるとスパークが発生するため限度がある。と
ころで、スパークが発生するピーク電圧Ｖt は、ベース
電圧ＶB がある値を越えると急激に低くなる。これは集
じんされるダストの電気抵抗率が１０¹¹Ωｃｍ以上とな
ると特に顕著となる。これは、集じん極表面のダスト層
に逆電離が発生するためである。それゆえ、高いピーク
電圧を印加するためには、ベース電圧を逆電離を生じな
いある限度以下とする必要がある。このベース電圧の限
度は、直流荷電のコロナ開始電圧あるいはこれよりもわ
ずかに高い電圧であることが実験的に確かめられてい
る。ベース電圧が高くなると、局所的にベース電圧によ
るコロナ電流密度がかなり大きな値となるところがでて
きて、局所的な逆電離が発生する。パルス荷電の場合
は、局所的な逆電離もスパークの原因となり、高いピー
ク電圧の印加が不可能な事態を引き起こす。

【００２３】このため、ベース電圧を直流荷電のコロナ
開始電圧あるいはこれよりわずかに高い電圧に制限する
ことが望まれるが、コロナ開始電圧は時間とともに変動
する。そこで、パルス荷電の休止期間を設けてベース電
圧の調整を行なうことが提案されている。

【００２４】図５はこのようなパルス荷電方式を説明す
る図である。図５（Ａ）は、集じん機電圧の波形を概略
的に示す。ベース電圧ＶB にパルス電圧ＶP が重畳され
るパルス印加期間Ｐａと、ベース電圧のみが印加され、
パルス電圧は休止されるパルス休止期間Ｐｒとが交互に
設定されている。このパルス休止期間Ｐｒを利用して、
ベース電圧ＶB の調整を行なう。

【００２５】図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示すような集
じん機電圧のもとで集じん機に流れる電流を示すグラフ
である。ベース電圧にパルス電圧が重畳されるパルス印
加期間Ｐａにおいては、集じん機電流も高い値を示す
が、パルス電圧が休止されるパルス休止期間Ｐｒにおい
ては、集じん機電流は低い値となる。このパルス休止期
間において、安定な状態でわずかにコロナ放電が生じる
状態にベース電圧を再設定する。すなわち、集じん機電
流が電流設定値と等しくなるようにベース電圧ＶB を調
整することにより、集じん負荷にあわせた集じん機の調
整を実行する。パルス休止期間は、集じん効率が大きく
低下するのであまり長くすることはできず、通常１秒〜
２秒程度に設定され、定期的または非定期的に設けられ
る。

【００２６】図６は、サイリスタの点弧角制御を概略的
に示す。交流入力が印加されたとき、角度０°からθB
の間はサイリスタを導通させず、角度θB 経過したとき
にサイリスタをオンにすると、それ以後入力電圧が０に
なるまでサイリスタはオン状態を保持する。角度が１８
０°を越えたときは、再サイリスタは再びオフとなる。
位相が１８０°からθB 経過したとき、今度は逆相サイ
リスタをオンにする。逆相サイリスタは位相が０°にな
るまでオン状態を保持する。図中ハッチングを施した領
域がオンの領域である。このようにして、昇圧用トラン
スに入力する１次側電流を制御することにより、２次側
回路に発生する電力を制御する。

【００２７】なお、図５（Ｃ）は、ベース電圧制御用サ
イリスタの点弧状況を示すグラフである。図中縦軸は点
弧角θを示し、横軸は時間を示す。パルス印加期間Ｐａ
においては、サイリスタ点弧角度はたとえばθB1であっ
たとする。パルス休止期間Ｐｒに移行する際、このパル
ス点弧角θB1を記憶しておく。パルス休止期間内におい
てベース電圧の調整を行ない、パルス休止期間終了時の
サイリスタ点弧角度がθB2であるとする。この点弧角度
θB2を別途記憶しておく。パルス印加期間の開始と共に
点弧角を記憶しておいたθB1に設定する。時間の経過に
より、サイリスタ点弧角度はθB1からθB3に変化し、パ
ルス休止期間に移行した場合、パルス休止期間当初のサ
イリスタ点弧角度は記憶しておいた点弧角度θB2を採用
し、θB2より開始する。また、この際、パルス発生期間
終了時のサイリスタ点弧角度θB3を別途記憶しておく。
パルス休止期間が終了したとき、記憶していたサイリス
タ点弧角度θB3を再び採用する。このように、サイリス
タ点弧角度を記憶し、次に同様の条件でサイリスタ点弧
を再開する際、その角度から開始することにより、制御
効率が向上する。

【００２８】以上に説明した制御によって、パルス休止
期間中にベース電圧を再設定することが可能であるが、
集じん機の負荷の変化が大きいとき等には制御が追随し
なくなる。このため逆電離が発生すると集じん効率は低
下する。

【００２９】図１は、逆電離が発生したときは、直接逆
電離を検出することにより逆電離の対策をとる実施例を
示す。

【００３０】図１（Ａ）は、集じん機電圧の波形を概略
的に示す。ベース電圧ＶB にパルス電圧ＶP が重畳さ
れ、集じん極に印加される。パルス電圧が印加される期
間Ｐａとパルス電圧が休止する期間Ｐｒとが設けられて
いるこの波形は図５（Ａ）に示すものと同等である。

【００３１】図１（Ｂ）は、集じん機に流れる集じん機
電流の波形を示す。パルスが印加される期間Ｐａの間、
集じん機電流は高い値を保つ。パルス休止期間において
は、集じん機電流は低い値に低下する。この電流値はベ
ース電圧がコロナ開始電圧近傍になるように設定される
ものである。

【００３２】図１（Ｃ）は、ベース電圧制御用のサイリ
スタ点弧角制御の状況を示す。図１（Ｃ）は、図５
（Ｃ）と同等の内容を示す。

【００３３】本発明者らは、逆電離が発生したとき、パ
ルス休止期間の集じん機電流が図１（Ｂ）に示すよう
に、電流設定値よりも高くなることを見出した。すなわ
ち、パルス休止期間の集じん機電流を測定し、当初の電
流設定値と比較して所定値以上大きい場合には、逆電離
が発生したと判断することができる。

【００３４】逆電離発生を検出したときは、印加電圧の
３つのパラメータを制御することにより、逆電離の発生
を抑制することができる。。たとえばパルス電圧のピー
ク電圧Ｖｔは集じん効率に与える影響が大きいので変え
ず、パルス繰り返し周期Ｔを延長することにより、集じ
ん効率を大きく低下させることなく集じん機電流を適正
値に保ち、逆電離の発生を抑制することができる。この
場合は、ベース電圧も最適値に保つことができる。ま
た、ベース電圧を調整し、逆電離を抑制することもでき
る。両者を兼用することも可能である。

【００３５】これらの制御は、図４に示す電気集じん機
回路のベース電源２８の電流測定器１７からの電流信号
２４を判定することにより、制御装置２７によって実効
することができる。たとえば、電流信号２４が所定の増
加を示したとき、制御装置２７からスイッチング制御回
路６に送られるパルス発生制御信号２２を調整すること
により、スイッチング回路７がスイッチングを行なう回
数を減少させ、集じん機電流を低下させる。

【００３６】図２は、本発明の他の実施例による逆電離
抑制を示す。図２（Ａ）、（Ｃ）は、図１（Ａ）、
（Ｃ）と同等の図である。

【００３７】本発明者らは、また、逆電離が発生する
と、パルス印加期間中の集じん機電流が急激に増加する
ことを見出した。すなわち、図２（Ｂ）に示すように逆
電離が発生した場合、集じん機電流は一定値を保たず、
急激に増大する。この集じん機電流の増大を検出するこ
とにより、逆電離の発生を検出することができる。一定
期間内に集じん機電流が所定値以上上昇したときは、逆
電離と判断し、上述同様の逆電離抑制制御を行なう。す
なわち、パルス電圧のパルス繰り返し周期Ｔを延長する
か、ベース電圧を低減するか、両者を兼用することによ
って逆電離の発生を抑制する。これらの制御は、図４に
示す電気集じん機回路のベース電源２８の電流測定器１
７からの電流信号２４を判定することにより、制御装置
２７によって実効することができる。たとえば、電流信
号２４が所定の増加を示したとき、制御装置２７からス
イッチング制御回路６に送られるパルス発生制御信号２
２を調整することにより、スイッチング回路７がスイッ
チングを行なう回数を減少させ、集じん機電流を低下さ
せる。

【００３８】以上説明したように、逆電離を直接検出す
ることによりパルス繰り返し周期Ｔ等を最適値に制御す
ることにより、常に安定した高集じん性能を得ることが
できる。

【００３９】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
逆電離を検出し、逆電離を抑制する制御を行なうことに
より、常に安定した高集じん性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるパルス荷電型電気集じん
機の制御方法を示す図である。図１（Ａ）は集じん機電
圧の推移を示す波形、図１（Ｂ）は集じん機電流の推移
を示す波形、図１（Ｃ）はベース電圧制御用サイリスタ
の点弧状況を示す波形である。

【図２】本発明の他の実施例によるパルス荷電型電気集
じん機の制御方法を示す。図２（Ａ）は集じん機電圧推
移を示す波形、図２（Ｂ）は集じん機電流の推移を示す
波形、図２（Ｃ）はベース電圧制御用サイリスタ点弧状
況を示す波形である。

【図３】電気集じん機の動作原理を示す。図３（Ａ）は
電極構造を示す概略断面図、図３（Ｂ）は放電極と集じ
ん極の間に印加される集じん機電圧を概略的に示す波形
である。

【図４】電気集じん機回路のブロック図である。

【図５】従来の技術によるパルス荷電型電気集じん機の
運転方法を示す図である。図５（Ａ）は集じん機電圧の
推移を示す波形、図５（Ｂ）は集じん機電流の推移を示
す波形、図５（Ｃ）はベース電圧制御用サイリスタ点弧
状況を示す波形である。

【図６】サイリスタ点弧角制御を示す図である。

【符号の説明】

１サイリスタ回路２昇圧用トランス３整流ブリッジ４インピーダンス５電圧測定器６スイッチング制御回路７スイッチング回路８ダイオード９インダクタンス１０結合コンデンサ１１放電極１２集じん極１３電気集じん機１４電圧測定器１５インピーダンス１６整流ブリッジ１７電流測定器１８昇圧用トランス１９サイリスタ回路２０サイリスタ制御信号２１電圧信号２２パルス発生制御信号２３電圧信号２４電流信号２５サイリスタ制御信号２７制御装置２８ベース電源２９パルス電源３０イオン化圏ＶB ベース電圧ＶP パルス電圧Ｖｔピーク電圧Ｐａパルス印加期間Ｐｒパルス休止期間Ｔパルス繰り返し周期 θB 点弧角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電極と集じん極の間に直流成分として
のベース電圧と繰り返しパルス成分としてのパルス電圧
を重畳して印加し、集じんを行なうパルス荷電型電気集
じん機の制御方法であって、直流成分の電流をモニタして所定量以上の増加を検出
し、検出されたときは逆電離を抑制するように制御を行
なうパルス荷電型電気集じん機の制御方法。
【請求項２】前記電気集じん機の運転において、パル
ス電圧を重畳するパルス印加期間とパルス電圧を休止
し、ベース電圧のみを印加するパルス休止期間とを設
け、前記直流成分の電流モニタをパルス休止期間に行な
う請求項１記載のパルス荷電型電気集じん機の制御方
法。
【請求項３】前記電気集じん機の運転において、パル
ス電圧を重畳するパルス印加期間とパルス電圧を休止
し、ベース電圧のみを印加するパルス休止期間とを設
け、前記直流成分の電流モニタをパルス印加期間に行な
う請求項１記載のパルス荷電型電気集じん機の制御方
法。
【請求項４】前記所定量以上の増加が検出されたとき
は、前記制御としてパルス電圧の繰り返し周期を制御す
ることによって逆電離を抑制する請求項１ないし２記載
のパルス荷電型電気集じん機の制御方法。