JPH07108189A

JPH07108189A - 複合電気集塵機

Info

Publication number: JPH07108189A
Application number: JP25743893A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shibata; 憲司柴田; Mitsuhiro Mieno; 光博三重野
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1993-10-15
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 1995-04-25

Abstract

(57)【要約】【目的】電気集塵機に関し、乾式ＥＰと湿式ＥＰの有
利な点を併せ持つ電気集塵機を提供することを目的とす
る。【構成】前段に配置された乾式電気集塵機（ＥＰ１）
と、後段に配置された湿式電気集塵機（ＥＰ２）との組
み合わせを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気集塵機に関する。

【０００２】

【従来の技術】排ガス用の大容量集塵機としては、もっ
ぱら電気集塵機が用いられている。電気集塵機（以下Ｅ
Ｐと称す）には乾式ＥＰと湿式ＥＰとがある。湿式ＥＰ
は、ミスト除去、可燃性ガス存在下での集塵、湿式脱硫
後の集塵に用いられる程度であり、大半は乾式ＥＰが用
いられている。

【０００３】乾式ＥＰは、洗浄水の必要がないが、槌打
によるダストの再飛散があり、再飛散による効率低下を
見込む設計に伴い、装置が大型化する。乾式ＥＰに対し
て、湿式ＥＰは槌打の必要がなく、高効率で集塵できる
利点を有するが大量の洗浄水を必要とする。

【０００４】図３に、ＥＰの基本概念を示す。図３
（Ａ）はパイプ型ＥＰの基本構成を示し、図３（Ｂ）は
平行平板型ＥＰの基本構成を示す。図３（Ａ）におい
て、円筒型の集塵極５１は、ガスの流路を画定する。集
塵極５１の中心に放電極５２が配置されている。放電極
５２と集塵極５１の間には、直流高電圧源５３が接続さ
れ、集塵極５１が接地されている。図は、放電極５２に
負の直流高電圧が印加される場合を示している。

【０００５】図３（Ｂ）に示す平行平板型ＥＰにおいて
は、図３（Ａ）の円筒状集塵極５１が対向する一対の平
板状集塵極５１ａ、５１ｂに展開され、その間に一定間
隔で放電極５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、…が配置されてい
る。

【０００６】隣接する放電極５２間の距離ｐｘは、集塵
極の構造、集塵極間の間隔ｐｙ等に依存して若干変化す
るが、集塵極間隔ｐｙとの比が１ないし１より若干小さ
い値が適切とされている。なお、図面の簡略化のため
に、直流高電圧源は図３（Ｂ）には図示していないが、
図３（Ａ）と同様の直流高電圧源が放電極と集塵極との
間に接続される。

【０００７】図４は、従来技術によるより具体的な乾式
ＥＰの構成を概略的に示す。図４（Ａ）は平面構成を示
し、図４（Ｂ）は側面構成を示す。ガス流路を構成する
外壁５５内に、３つの集塵空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が形成
されている。

【０００８】各集塵空間内に放電極と集塵極５１が配置
される。集塵空間は、コロナ放電による不平等電界が形
成され、集塵可能な空間である。なお、図においては、
放電極は図示されていないが、図３（Ｂ）で示すよう
に、集塵極間に配置される。

【０００９】ガス入口５７から導入されたガスは、整流
板５３を介して集塵空間の第１セクションＳ１に送り込
まれる。第１セクションＳ１を通過したガスは、続いて
第２セクションＳ２に供給され、さらに第３セクション
Ｓ３に供給される。

【００１０】各セクションにおいて、集塵動作が行なわ
れ、清浄化したガスは出口５８から排出される。ガスか
ら除去されたダストは、各集塵極５１の表面に堆積す
る。図４（Ｂ）に示すように、集塵空間の各セクション
の下にはダストを回収するためのホッパー５４が設けら
れている。集塵極５１をハンマーで強打したり、バイブ
レータで振動させたりすると、集塵極５１表面に堆積し
たダストは、ホッパー５４に落下する。

【００１１】以下、一般的な集塵動作を説明する。電気
集塵は、放電極と集塵極の間に単極性の高圧直流電圧を
印加することにより、コロナ電流を生じさせて行なう。
供給電圧を上げていくと、放電極近傍で局部的に絶縁破
壊が起こり、コロナが発生すると共に、放電極の近傍に
多量のイオンが（本明細書においては、電子もイオンに
含むものとする）が発生する。集塵極と逆極性のイオン
は、クーロン力により集塵極方向に移動する。

【００１２】これらのイオンがダストに衝突すると、ダ
ストは帯電し、クーロン力によりダストが集塵極方向に
移動する。集塵極に到達したダストは、集塵極上に捕捉
される。

【００１３】工業規模の電気集塵は、一般に負極性の直
流電圧が用いられている。すなわち、集塵極に対し、放
電極に負極性の電圧が印加される。負極性の電圧印加
は、正極性の電圧印加と比較して、コロナ電流が安定
し、高効率の集塵が可能である利点を有する。

【００１４】ただし、負極性の電圧印加の場合、オゾン
の発生を伴うため、空調用等の用途には適さない。この
ような場合には正極性の電圧印加が採用される。このよ
うな機構により、排ガス中の浮遊ダスト等が集塵極上に
捕捉される。この原理は乾式ＥＰにおいても湿式ＥＰに
おいても同様である。

【００１５】乾式ＥＰの場合、集塵極に捕捉されたダス
トは集塵極上に堆積する。ダストを回収するためには、
集塵極からダストを剥離させる必要がある。この手法と
して集塵極の一部をハンマで強打したり、バイブレータ
で振動させたりする（以下、まとめて槌打という）。こ
の槌打をすることにより、ダストは集塵極から剥離さ
れ、ホッパーに回収される。

【００１６】乾式ＥＰの場合、一旦集塵極上に捕捉され
たダストが、何らかの原因で集塵極から離れ、ガス流に
乗って集塵空間の外部に運ばれる再飛散の現象が生じ
る。再飛散が生じると、集塵効率は低下する。

【００１７】再飛散現象の原因としては、主に以下の３
点が挙げられる。槌打による再飛散槌打をすることにより剥離したダストのほとんどはホッ
パーに回収されるが、一部がガス流に乗って集塵空間外
に運び出される。

【００１８】ジャンピング現象による再飛散低電気抵抗率のダスト（＜１０⁵Ωｃｍ）は、集塵極に
捕捉されると放電し、電荷を失い、集塵極と同一電荷に
なる。このため、同一極性の電荷が反発し、集塵極から
離れる。この現象の繰り返しによって最終的には集塵空
間外に運ばれる。

【００１９】逆電離現象による再飛散電気抵抗率の高いダスト（＞１０¹¹Ωｃｍ）は集塵極に
捕捉され、そのダスト層の厚みが増すと、ダスト層内の
電界強度が大きくなり、ついには絶縁破壊電界強度に達
する。すると、集塵極から放電極に向けて放電が起こ
る。この現象を逆電離現象という。このとき、集塵極か
らはじき飛ばされたダストは集塵空間内にある反対電荷
を持つダストあるいはイオンに衝突し、中和され、集塵
空間外に運び出される。

【００２０】再飛散の原因、を生じさせないために
は、ダストの電気抵抗率が１０⁵〜１０¹⁰Ωｃｍ程度で
あればよい。ダストの電気抵抗率を調整する対策とし
て、ＳＯ₃ＮＨ₃、Ｈ₂Ｏ等を注入したり、排ガス温度
をコントロールすることが行なわれている。また、逆電
離現象の防止のためには、パルス荷電による方法も有効
である。

【００２１】これらの対策により、通常のダストの再飛
散は槌打によるもの（原因）が主になる。この槌打に
よるダスト再飛散の防止策としては、（ａ）集塵極にフ
ィンを設ける、（ｂ）出口にダンパを設け、ガスの流れ
を停止して槌打する等がある。

【００２２】集塵極にフィンを設ける方法は、ダスト再
飛散を完全に防止することができない。また、フィンを
設けることにより、製作コストは上昇する。出口にダン
パを設け、ガスの流れを停止して槌打する方法は、槌打
をしている間、他の部分のガス流速を高くすることにな
り、集塵性能低下を見込んだ設計が必要となる。このた
め、装置が大型化し、ダンパおよびその駆動装置を設け
るためコストが上昇する。

【００２３】湿式ＥＰの場合は、槌打は行なわず、集塵
極に水を噴霧したり水を流すことにより、常に集塵極を
水膜で覆う。集塵極に捕捉されたダストは、この水膜中
に取り込まれ、水と共に集塵極を流下し、下部ホッパー
に回収される。

【００２４】湿式ＥＰの場合は、ダストが一旦集塵極に
捕捉されると、再飛散はほとんど起こらない。表１に、
一般的な乾式ＥＰと湿式ＥＰの集塵条件を比較して示
す。

【００２５】

【表１】表１から明らかなように、湿式ＥＰは、乾式ＥＰと比較
してコロナ電流を高くとることができ、高流速を実現す
ることができる。このため、集塵装置全体の小型化に有
利である。

【００２６】また、湿式ＥＰは、サブミクロン粒子に対
しても乾式ＥＰよりも一般的に性能が高くなる。このよ
うに、湿式ＥＰは乾式ＥＰと比べ、種々の優れた性質を
有する。

【００２７】しかしながら、湿式ＥＰは多量の水を使用
する。特に高ダスト濃度になればなるほど、必要水量が
増す。また、高温ガスに対しては前段でのガス冷却に莫
大なエネルギを必要とする。このような制限のため、湿
式ＥＰの用途は限られていた。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
湿式ＥＰは、乾式ＥＰと比べ、種々の優れた性能を有す
るが、多量の水を使用することが必要なため、その用途
は限られていた。

【００２９】本発明の目的は、乾式ＥＰと湿式ＥＰの有
利な点を併せ持つ電気集塵機を提供することである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明の複合電気集塵機
は、前段に配置された乾式電気集塵機（ＥＰ１）と、後
段に配置された湿式電気集塵機（ＥＰ２）との組み合わ
せを有する。

【００３１】

【作用】前段に配置された乾式電気集塵機は、乾式電気
集塵機の利点を発揮して、ダストの大部分を捕獲する。
前段の乾式電気集塵機の出力においては、通常の乾式電
気集塵機同様、ダストの再飛散が生じる。

【００３２】後段に配置された湿式電気集塵機は、乾式
電気集塵機で捕獲しきれなかったダストを捕獲する。大
部分のダストは既に捕獲されているため、湿式電気集塵
機の捕獲するダスト濃度は比較的低く、必要水量は低く
抑えることができる。

【００３３】乾式電気集塵機で生じたダストの再飛散に
対しても、有効な集塵を行なうことができる。また、湿
式電気集塵機を組み合わせることにより、全体としての
電気集塵機を小型化することができる。

【００３４】

【実施例】本発明の一実施例による複合電気集塵機を、
図１に示す。ガス入口８とガス出口９の間に、ガス流路
を画定する外壁４が接続されている。ガス入口８から導
入されたガスの流れを整流するために、ガス入口８近傍
に整流板５が配置されている。整流板５の下流側に、集
塵用の３つのセクションＳ１、Ｓ２、Ｓ３が配置されて
いる。

【００３５】第１および第２のセクションＳ１、Ｓ２
は、乾式の電気集塵機ＥＰ１を構成し、第３のセクショ
ンＳ３は、湿式の電気集塵機ＥＰ２を構成する。各集塵
セクション内には集塵極３が配置されている。

【００３６】また、集塵極の間には、図示されていない
放電極が配置される。さらに、第３セクションＳ３にお
いては、集塵極３表面に水膜を形成するためのアトマイ
ザーが配置されている。

【００３７】なお、乾式ＥＰ１と湿式ＥＰ２の集塵性能
の比は、ダストの濃度、粒径、電気抵抗率等によって定
まる。乾式ＥＰ１には、槌打システムが設けられるが、
ダスト再飛散を防止するためのフィンやダンパ等は設け
られていない。

【００３８】図２は、本発明の他の実施例による複合電
気集塵機の構成を概略的に示す。ガス入口８とガス出口
９の間に接続されたガス流路を形成するための外壁４
は、２つの部分に分かれ、大きな断面積を有する前段４
ａと、比較的小さな断面積を有する後段４ｂを有する。
なお、前段４ａから４ｂに移行する部分は、断面積が徐
々に減少するコーン部とされている。

【００３９】広い断面積を有する前段４ａの中には、乾
式電気集塵機ＥＰ１が配置され、狭い断面積を有する後
段４ｂの内部には、湿式電気集塵機ＥＰ２が配置されて
いる。

【００４０】ＥＰ１内に配置される集塵極を３ａで示
し、ＥＰ２内に配置される集塵極を３ｂで示してある。
なお、前段４ａと後段４ｂを接続するコーン部に湿式電
気集塵機ＥＰ２用の整流板６が配置されている。ガス入
口側には、図１の場合と同様の整流板５が配置されてい
る。

【００４１】表１に示したように、湿式ＥＰは乾式ＥＰ
よりも高流速化での集塵が可能であり、高いコロナ電流
を実現することができる。このため、乾式ＥＰにおける
流速よりも湿式ＥＰにおける流速を高くすることができ
る。したがって、ＥＰ２の断面積をＥＰ１の断面積より
小さくすることができる。

【００４２】後段４ｂの湿式ＥＰを小型化することによ
り、全体の構成を小型化することが可能となる。なお、
後段の湿式ＥＰにおいては、集塵すべきダスト量が低減
しているため、必要な水量も低く抑えることができる。

【００４３】湿式ＥＰの前に配置された整流板６は、ガ
ス流に乱れが生じない場合は省略することができる。な
お、乾式ＥＰに槌打機構を設け、湿式ＥＰにアトマイザ
を設ける点等は、図１の場合と同様である。

【００４４】図１、図２の電気集塵機において、ダスト
を含んだ排ガスは、まず乾式ＥＰ１へ導入される。ここ
で、大粒径、たとえば１μｍ以上のダストは、ほとんど
が捕集される。

【００４５】乾式ＥＰ１で除塵された排ガスは、次に湿
式ＥＰ２に導入され、高効率に除塵された後、大気へ放
出される。湿式ＥＰ２に導入されるダストは、小粒径
（たとえば１μｍ以下）かつ乾式ＥＰ１で捕集されたダ
ストに比べ、高電気抵抗率成分を含んだダストとなる。

【００４６】しかし、乾式ＥＰである程度帯電している
こと、湿式ＥＰの場合は大きなコロナ電流を取れるこ
と、等のため、ダストの帯電量を増加させ、容易に集塵
することができる。

【００４７】乾式ＥＰで槌打を行なうと、ダストが再飛
散するが、再飛散ダストは一般的に凝集し、粒径が大き
くなっている。したがって、このような再飛散ダストは
湿式ＥＰで通常より低いコロナ電流でも容易に集塵する
ことができる。

【００４８】このように、前段の乾式ＥＰと後段の湿式
ＥＰを組み合わせた複合電気集塵機は、前段の乾式ＥＰ
における槌打時の再飛散分を後段の湿式ＥＰで捕集で
き、乾式ＥＰは再飛散量を考慮した設計から開放され
る。

【００４９】乾式ＥＰで捕集できないサブミクロン粒子
も、後段の湿式ＥＰで捕集することができ、全体として
の除塵効率を向上することができる。ジャンピング現象
や逆電離現象で再飛散するダストも槌打による再飛散ダ
スト同様後段の湿式ＥＰで容易に捕集することができ
る。

【００５０】このように、乾式ＥＰと湿式ＥＰを組み合
わせることにより、乾式ＥＰにおける再飛散、サブミク
ロン粒子の捕集の問題を後段の湿式ＥＰで解決し、湿式
ＥＰにおける大量の洗浄水の問題も解決し、電気集塵機
全体の小型化を可能とし、さらにダストの捕集効率を向
上させることが可能となる。

【００５１】なお、排ガスの温度はある程度に抑える必
要があるが、排ガスからの廃熱回収は、今後ますます進
んでいくものと考えられる。廃熱回収を行なった排ガス
は、回収された分温度が低下するため、排ガスの温度に
関する問題は、徐々に減少するものと考えられる。

【００５２】たとえば、一般的な集塵機入口温度の１４
０〜１６０℃は、今後は１００℃近傍、あるいは１００
℃未満に変わるものと予想される。このように排ガスが
低温化するとき、上述の複合電気集塵機はより有効に機
能するものと考えられる。

【００５３】また、今後サブミクロン粒子の捕集が重要
度を増すものと考えられる。このような要求に対し、従
来の乾式ＥＰは能力が不足したり、性能を満足させよう
とすると、大型化せざるを得ない。このような要求に対
して、上述の複合電気集塵機は極めて有効に機能する。

【００５４】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。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
乾式電気集塵機におけるダスト再飛散の問題および湿式
電気集塵機における大量の洗浄水の問題を同時に解決す
ることができ、電気集塵機全体の小型化を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による複合電気集塵機を示す概
略断面図である。

【図２】本発明の他の実施例による複合電気集塵機を示
す概略断面図である。

【図３】電気集塵機の基本概念を示す概略図である。

【図４】従来の技術による乾式電気集塵機の構成を示す
概略断面図である。

【符号の説明】

３集塵極４外壁５、６整流板８ガス入口９ガス出口ＥＰ電気集塵機Ｓ集塵セクション

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前段に配置された乾式電気集塵機（ＥＰ
１）と、後段に配置された湿式電気集塵機（ＥＰ２）との組み合
わせを有する複合電気集塵機。
【請求項２】前記乾式電気集塵機および前記湿式電気
集塵機は平行平板型集塵電極を有する請求項１記載の複
合電気集塵機。
【請求項３】前記湿式電気集塵機は前記乾式電気集塵
機より小さな気体流路断面積を有し、さらに、前記乾式
電気集塵機と前記湿式電気集塵機の間に配置された整流
板を有する請求項１ないし２記載の複合電気集塵機。