JPH07265653A - プラズマ法排ガス浄化装置 - Google Patents

プラズマ法排ガス浄化装置

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JPH07265653A
JPH07265653A JP6063461A JP6346194A JPH07265653A JP H07265653 A JPH07265653 A JP H07265653A JP 6063461 A JP6063461 A JP 6063461A JP 6346194 A JP6346194 A JP 6346194A JP H07265653 A JPH07265653 A JP H07265653A
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JP
Japan
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plasma
electrode
exhaust gas
waste gas
voltage pulse
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Withdrawn
Application number
JP6063461A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Inoue
鉄也 井上
Hidehiko Maehata
英彦 前畑
Hiroshige Arai
浩成 荒井
Kenji Yasuda
賢士 保田
Hiroyuki Daiku
博之 大工
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマと排ガスとの接触効率の問題と、ス
ケールアップの問題とを同時に解決し、多量の排ガスを
高速処理することができるプラズマ法排ガス浄化装置を
提供する。 【構成】 断面正六角形の多数の角筒体からなるハニカ
ム状対向電極14A,14B,14C,14D と、各角筒体の中心に配
置されたワイヤ型放電電極13とよりなる電極ユニット15
A,15B,15C,15D が、排ガス22の流れ方向に所定間隔をお
いて4個配置されており、各対向電極14A,14B,14C,14D
が、切換えスイッチ20を介して高電圧パルス発生電源12
の一方の端子と接続され、各電極ユニット15A,15B,15C,
15D の放電電極13が、排ガス22の流れ方向に沿って隣り
合うもの同士接続されかつ高電圧パルス発生電源12の他
方の端子と接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発電用ボイラ、各種燃
焼機関、燃焼炉等から排出される排ガス中に含まれる有
害物質を浄化する手段の1つであるプラズマ法排ガス浄
化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】プラズマ法排ガス浄化装置は、公知のも
のであり(公表特許公報昭63−500020号公報参
照)、この原理を図5を参照して説明する。
【0003】図5において、(1) はプラズマを発生させ
るための高電圧パルス発生電源を示し、(2) はワイヤ型
放電電極、(3) はプレート型対向電極を示す。この両電
極(2)(3)間にパルスピーク電圧1kV〜500Kv、パ
ルス周波数10HZ〜250HZ、パルス幅1ナノ秒〜
10マイクロ秒、立ち上がり時間100kV/ナノ秒〜
100V/ナノ秒の高電圧パルスを連続的に印加する
と、電極間に非平衡プラズマ(4) が発生する。このよう
な場に有害ガス成分を含む排ガス(5) を通じるとプラズ
マによって各種ラジカルが発生する。
【0004】排ガス中の有害成分はこのラジカルとの反
応によりCOはCO2 に、SOxはSO3 に、NOxは
NO2 に酸化され、無害な形態あるいは捕集されやすい
形態に変化する。また、被処理ガスがごみ焼却炉からの
排ガスの場合、ガス中に含まれるダイオキシンなどは分
解されて無害化される。これらの反応が生じている反応
器内、あるいは反応器後流にアンモニア、石灰等を吹き
込むとSOx成分およびNOx成分はそれぞれ硫酸アン
モニウムおよび硝酸アンモニウムまたは硫酸カルシウム
および硝酸カルシウム等の固体に変化するので、後流に
電気集塵器あるいはバグフィルターを設けてこれらを捕
集することにより排ガス浄化が達成される。
【0005】図6は、電極の変形例を示すもので、(6)
は高電圧パルス発生電源、(7) はワイヤ型放電電極、
(8) はシリンダー型対向電極を示し、両電極(7)(8)間に
高電圧パルスを連続的に印加してプラズマ(9) を発生さ
せるタイプのものである。被処理ガス(5) はワイヤ型放
電電極(7) とシリンダー型対向電極(8) との間に流され
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の図5に示したワ
イヤ型放電電極とプレート型対向電極とを使用するもの
では、排ガスの通過方向にプレートを広げるとともにこ
れに応じてワイヤを複数本配置して1つの電極ユニット
を形成し、この電極ユニットを通過方向と直角方向に複
数配置することによりスケールアップが可能であり、大
量の排ガス処理ができるという利点を有しているが、ワ
イヤの長さ方向に間欠的にプラズマが発生する特徴を持
つので、プラズマに疎の部分ができてプラズマと排ガス
との接触効率が良くないと言う問題を有している。
【0007】また、上記の図6に示したワイヤ型放電電
極とシリンダー型対向電極とを使用するものでは、プラ
ズマに疎の部分ができないのでプラズマと排ガスとの接
触効率は良いが、電界強度が小さいため、大量の排ガス
を処理するためには、小口径のシリンダーを多数本配置
する方法を取らなければならず、各電極の配線や絶縁が
複雑化するのでスケールアップに適していないという問
題がある。
【0008】本発明の目的は、プラズマと排ガスとの接
触効率の問題と、スケールアップの問題とを同時に解決
し、多量の排ガスを高速処理することができるプラズマ
法排ガス浄化装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によるプラズマ法
排ガス浄化装置は、断面多角形の複数の角筒体からなる
ハニカム状対向電極と、各角筒体の中心に配置されたワ
イヤ型放電電極とよりなる電極ユニットが、排ガスの流
れ方向に所定間隔をおいて複数個配置されており、各電
極ユニットの対向電極が、切換えスイッチを介して高電
圧パルス発生電源の一方の端子と接続され、各電極ユニ
ットの放電電極が、排ガスの流れ方向に沿って隣り合う
もの同士接続されかつ高電圧パルス発生電源の他方の端
子と接続されているものである。
【0010】角筒体の断面は正六角形が一般的である
が、四角形、三角形およびその他の多角形でもよい。
【0011】処理される排ガスの濃度や性状等により放
電電圧、放電時間等が決められ、これらの放電電圧や放
電時間の下でプラズマが良好に発生するように、放電電
極の板厚および長さ、ワイヤ電極の直径等が決められ
る。
【0012】切換えスイッチとしては、高速機械スイッ
チ、トリガ式火花ギャップスイッチ、サイロトロンなど
が使用されるが、パルスの立ち上がり時間を短くし、か
つパルス幅を狭くするという点から、モータにより駆動
される火花ギャップスイッチが望ましい。
【0013】
【作用】本発明によるプラズマ法排ガス浄化装置は、断
面多角形の複数の角筒体からなるハニカム状対向電極
と、各角筒体の中心に配置されたワイヤ型放電電極とよ
りなる電極ユニットが、排ガスの流れ方向に所定間隔を
おいて複数個配置されており、各電極ユニットの対向電
極が、切換えスイッチを介して高電圧パルス発生電源の
一方の端子と接続され、各電極ユニットの放電電極が、
排ガスの流れ方向に沿って隣り合うもの同士接続されか
つ高電圧パルス発生電源の他方の端子と接続されている
ものであるから、プラズマに疎の部分ができない。ま
た、切換えスイッチを駆動することにより、各電極ユニ
ットに順次高電圧パルスが印加され、各電極ユニットに
順次プラズマが発生する。
【0014】
【実施例】本発明の実施例を、以下図面を参照して説明
する。なお、以下の説明において、図1の左右を左右と
いうものとする。
【0015】図1から図3までに示すように、プラズマ
法排ガス浄化装置は、煙道(11)の内部に4つの電極ユニ
ット(15A)(15B)(15C)(15D)が設けられてなる反応器(10)
と、電極ユニット(15A)(15B)(15C)(15D)に接続された高
電圧パルス電源(12)と、電極ユニット(15A)(15B)(15C)
(15D)と高電圧パルス電源(12)との間に設けられた回転
式切換えスイッチ(20)とを備えている。各電極ユニット
(15A)(15B)(15C)(15D)は、ワイヤ型放電電極(13)および
ハニカム型対向電極(14A)(14B)(14C)(14D)よりなり、4
つの電極ユニット(15A)(15B)(15C)(15D)は排ガス(22)の
流れ方向に沿って、すなわち左右方向に並列状に配置さ
れている。
【0016】各対向電極(14)は、図3に示すように、断
面が正六角形の多数の角筒体(14a)からなるハニカム状
のものである。そして、対向電極(14)を構成する各角筒
体(14a) の中心に、ワイヤ型放電電極(13)が配置され、
各角筒体(14a) の開口が排ガス(22)の流れ方向を向くよ
うに反応器(10)中に納められている。ワイヤ型放電電極
(13)は、排ガス(22)の流れ方向に沿って並ぶもの同士が
1本のワイヤにより形成されたもので、これにより、1
本のワイヤ型放電電極(13)に対して、排ガス(22)の流れ
方向に沿って所定間隔をおいて並ぶ複数の角筒体(14a)
が対応させられている。各ワイヤ型放電電極(13)は、左
右のほぼ中央で網のように導線(16)で連結されている。
この網状の導線(16)と高圧パルス電源(12)とは1本の導
線(17)により接続されている。網状の導線(16)から対向
電極(14)の端面のうち網状の導線(16)に最も近いものま
での距離Aは、各ワイヤ型放電電極(13)から対向電極(1
4)の角筒体(14a) までの距離をBとしたときに、A>B
となるように決められている。この条件により、網状の
導線(16)と対向電極(14)の端面との間で放電が起こるこ
とが防止され、各ワイヤ型放電電極(13)と対向電極(14)
との間に効率良く放電が起こる。
【0017】スイッチ(20)は、モータ(図示略)によっ
て駆動される回転バー(19)を有しており、回転バー(19)
の回転に伴って、対向電極(14A)(14B)(14C)(14D)と高電
圧パルス電源(12)との間の電路が順次回転バー(19)を介
して開閉されていく。
【0018】したがって、回転バー(19)がモータによっ
て駆動されると、各電極ユニット(15A)(15B)(15C)(15D)
に順次高電圧パルスが印加され、各電極ユニット(15A)
(15B)(15C)(15D)に順次プラズマが発生する。
【0019】このプラズマ発生タイムチャートを図4に
示す。高電圧パルス条件としては、パルス周波数が、回
転バー(19)によるスイッチング回数に限界があるため、
例えば250Hzとされ、放電のパルス幅Cが例えば1
0マイクロ秒とされる。回転バー(19)が図1に示した位
置にあるときは、右端の対向電極(14A) とこれに対応す
る放電電極(13)の右端部分との間にプラズマが発生す
る。回転バー(19)がこの位置から時計回りに回転させら
れると、右から2番目の対向電極(14B) とこれに対応す
る放電電極(13)の右寄り部分との間にプラズマが発生す
る。同様にして、回転バー(19)が時計回りに回転させら
れるのに伴って、右から3番目の対向電極(14C) とこれ
に対応する放電電極(13)の左寄り部分との間、左端の対
向電極(14D) とこれに対応する放電電極(13)の左端部分
との間、再び右端の対向電極(14A)とこれに対応する放
電電極(13)の右端部分との間に順次プラズマが発生す
る。右端の電極(13)(14A) 同士の間では、プラズマ発生
回数は1秒間に250回、すなわちプラズマ発生の間隔
が4ミリ秒で、パルス幅Cは10マイクロ秒と短いた
め、プラズマの休止時間Dも約4ミリ秒と長い時間にな
る。しかし、本発明の装置では、この約4ミリ秒の間に
他の電極同士の間にも1回ずつプラズマが発生するの
で、反応器内におけるプラズマ発生回数は1秒間に10
00回、すなわちデューティファクター(DF)=1/
1000となる。したがって、排ガス(22)とプラズマと
の接触効率が大幅に向上し、処理されなかった排ガス(2
2)が流れ出てしまうようなことがない。
【0020】放電電極(13)と反応器(10)とはセラミック
製の絶縁体(21)によって電気的に絶縁されている。ま
た、高圧パルス電源(12)と放電電極(13)とをつなぐ導線
(17)および高圧パルス電源(12)と対向電極(14)とをつな
ぐ導線(18)も同様に反応器(10)と絶縁されている。
【0021】放電電極(13)と対向電極(14)との間には、
高電圧パルスが連続的に印加されることにより非平衡プ
ラズマ(パルスストリーマコロナ)が発生する。NOx
とSOxを含む被処理排ガス(22)は反応器(10)中を通過
する間にプラズマと接触し、これにより排ガス(22)中に
各種ラジカルが発生する。このラジカルによって排ガス
(22)中のNOxとSOxは酸化されて、NO2 とSO3
に変化する。このように変化した有害ガス成分を含む排
ガス(22)は後流に設けた捕集部(図示略)に移動する。
【0022】図示していないが、NO2 およびSO3
どのガスはアルカリ性の物質例えばアンモニアあるいは
消石灰と極めて良く反応するのでダクトを出た後、捕集
部において例えば次のような方法によってガス中から除
去される。
【0023】ガス中にアンモニアを吹き込むことによ
って、硝酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを生成さ
せ、さらに後流に設けた電気集塵機もしくはバグフィル
ターで捕集する。
【0024】ガス中に消石灰を吹き込むことによっ
て、硝酸カルシウムと硫酸カルシウムを生成させ、さら
に後流に設けた電気集塵機もしくはバグフィルターで捕
集する。
【0025】湿式洗煙塔に導き、石灰スラリーあるい
は水酸化ナトリウム水溶液で洗浄してガス中から除く。
【0026】なお、上記において、排ガス中のNOxを
NO2 とする例について説明したが、条件によりNOx
はN2 となる場合がある。排ガス中にアンモニア、炭化
水素などの還元剤を共存させると、N2 への転換が著し
くなる。この場合、上記実施例とは逆に還元剤を先に吹
き込んだ後、反応器を通過させることになるが、この場
合でも本発明による効果は変わらない。
【0027】上記において、発生するプラズマには疎の
部分ができないし、かつプラズマの休止し時間も短くな
るので、排ガスとプラズマとの接触時間が十分に得られ
て処理効率が上がる。また、電極ユニットの数を増やす
ことや、ハニカム状対向電極(14)全体を大きくして面積
を稼ぐことも容易であるので、スケールアップが容易と
なる。また、1パルス発生時の電流は、1つの電極ユニ
ットだけを備えている装置に比べて、各電極ユニットの
電極面積が1/4となるのに伴って1/4となり、パル
ス発生装置の電源の定格電力が1/4で済む。
【0028】なお、上記実施例では、対向電極(14)は、
断面が正六角形の角筒体(14a) からなるハニカム状のも
のであるが、角筒体の断面は正六角形以外の正多角形で
あってもよい。この場合でも、ワイヤ型放電電極(13)は
各角筒体の中心に配置される。
【0029】
【発明の効果】本発明のプラズマ法排ガス浄化装置によ
ると、プラズマに疎の部分ができないので、排ガスとプ
ラズマとの接触効率が良く、しかも、切換えスイッチを
駆動することにより、各電極ユニットに順次高電圧パル
スが印加され、各電極ユニットに順次プラズマが発生す
るので、プラズマ発生の休止時間が短くなり、排ガスと
プラズマとの接触効率が向上する。したがって、多量の
排ガスを高速処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるプラズマ法排ガス浄化装置を概略
的に示す断面図である。
【図2】同装置の要部の拡大断面図である。
【図3】同装置におけるプラズマ発生用の電極の概念を
示す斜視図である。
【図4】同装置におけるプラズマ発生タイムチャートで
ある。
【図5】従来のプラズマ法排ガス浄化装置におけるプラ
ズマ発生用の電極の概念を示す斜視図である。
【図6】従来のプラズマ法排ガス浄化装置におけるプラ
ズマ発生用の電極の概念を示す斜視図である。
【符号の説明】
(12) 高圧パルス電源 (13) 放電電極 (14A)(14B)(14C)(14D) 対向電極 (15A)(15B)(15C)(15D) 電極ユニット (20) 切換えスイッチ (22) 排ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01D 53/56 53/60 53/74 B01D 53/34 132 A (72)発明者 保田 賢士 大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立 造船株式会社内 (72)発明者 大工 博之 大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立 造船株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 断面多角形の複数の角筒体からなるハニ
    カム状対向電極と、各角筒体の中心に配置されたワイヤ
    型放電電極とよりなる電極ユニットが、排ガスの流れ方
    向に所定間隔をおいて複数個配置されており、各電極ユ
    ニットの対向電極が、切換えスイッチを介して高電圧パ
    ルス発生電源の一方の端子と接続され、各電極ユニット
    の放電電極が、排ガスの流れ方向に沿って隣り合うもの
    同士接続されかつ高電圧パルス発生電源の他方の端子と
    接続されているプラズマ法排ガス浄化装置。
JP6063461A 1994-03-31 1994-03-31 プラズマ法排ガス浄化装置 Withdrawn JPH07265653A (ja)

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JP6063461A JPH07265653A (ja) 1994-03-31 1994-03-31 プラズマ法排ガス浄化装置

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JP6063461A JPH07265653A (ja) 1994-03-31 1994-03-31 プラズマ法排ガス浄化装置

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JP (1) JPH07265653A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002011324A (ja) * 2000-06-30 2002-01-15 Oriental Kiden Kk 排ガスの処理方法
JP2013050071A (ja) * 2011-08-31 2013-03-14 Honda Motor Co Ltd 排気浄化装置

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