JPH07265654A - プラズマ法排ガス浄化装置におけるプラズマ発生方法 - Google Patents

プラズマ法排ガス浄化装置におけるプラズマ発生方法

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JPH07265654A
JPH07265654A JP6063462A JP6346294A JPH07265654A JP H07265654 A JPH07265654 A JP H07265654A JP 6063462 A JP6063462 A JP 6063462A JP 6346294 A JP6346294 A JP 6346294A JP H07265654 A JPH07265654 A JP H07265654A
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JP
Japan
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plasma
electrodes
voltage pulse
exhaust gas
electrode
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Withdrawn
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JP6063462A
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English (en)
Inventor
Hidehiko Maehata
英彦 前畑
Hiroshige Arai
浩成 荒井
Tetsuya Inoue
鉄也 井上
Kenji Yasuda
賢士 保田
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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Abstract

(57)【要約】 【目的】 パルス幅と電極間距離との関係を定量的に表
し、これにより、導電ブリッジの形成を確実に防ぎ、プ
ラズマ法排ガス浄化装置を的確にかつ早く設計できるよ
うにするためのプラズマ発生方法を提供する。 【構成】 放電電極および対向電極との間に高電圧パル
スを連続的に印加することにより非平衡プラズマを発生
させて排ガスを浄化するプラズマ法排ガス浄化装置にお
いて、電極間最短距離をd[cm]として、高電圧パル
スの幅Ton[秒]をTon≦d/108 とする。

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
化装置におけるプラズマ発生方法に関する。
【0002】
【従来の技術】放電電極および対向電極と、高電圧パル
ス発生電源とを備え、両電極間に高電圧パルスを連続的
に印加することにより非平衡プラズマを発生させ、排ガ
スが両電極間を通過する間に排ガス中の有害ガス成分を
捕集しやすい形態もしくは無害な形態に転換するプラズ
マ法排ガス浄化装置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)、この発生プラズマは、非対称な電極間におけ
るパルスストリーマコロナ放電形式で、電流の大部分は
電子によるものである。このような場に有害ガス成分を
含む排ガスを通じるとプラズマによって各種ラジカルが
発生する。ラジカルの生成は電極間全域で行われる。
【0003】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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記において、パルス
ストリーマコロナ放電方式の特徴は、電子により排ガス
分子を活性化させる働きの他に、電子が対向電極に達し
ない短い時間でパルス化することにより、導電ブリッジ
の形成を防ぎ、大きなイオン電流スパークの発生(ギャ
ップの絶縁破壊)を抑制し得ることにある。
【0005】導電ブリッジの形成を防ぐためには、高電
圧パルスの幅が極めて重要な因子であり、かつ電極間距
離との関係を考慮してこのパルス幅を決めなければなら
ない。
【0006】本発明の目的は、パルス幅と電極間距離と
の関係を定量的に表し、これにより、導電ブリッジの形
成を確実に防ぎ、プラズマ法排ガス浄化装置を的確にか
つ早く設計できるようにするためのプラズマ発生方法を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によるプラズマ法
排ガス浄化装置におけるプラズマ発生方法は、少なくと
も1つの放電電極および少なくとも1つの対向電極と、
高電圧パルス発生電源とを備え、両電極間に高電圧パル
スを連続的に印加することにより非平衡プラズマを発生
させ、排ガスが両電極間を通過する間に排ガス中の有害
ガス成分を捕集しやすい形態もしくは無害な形態に転換
するプラズマ法排ガス浄化装置において、電極間最短距
離をd[cm]として、高電圧パルスの幅Ton[秒]を Ton≦d/108 とすることを特徴とするものである。
【0008】
【作用】両電極間に高電圧パルスを連続的に印加するこ
とにより両電極間にストリーマコロナ放電が発生し、こ
のストリーマコロナ放電の進行速度は108 cm/秒で
あることから、電極間最短距離をd[cm]として、高
電圧パルスの幅Ton[秒]を Ton≦d/108 とすることにより、導電ブリッジの形成が確実に防がれ
る。
【0009】
【実施例】本発明の実施例を、以下図面を参照して説明
する。
【0010】図1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。処理される排ガス
(5) はワイヤ型放電電極(2) とプレート型対向電極(3)
との間に流される。
【0011】図2は、電極の変形例を示すもので、高電
圧パルス発生電源(6) から、ワイヤ型放電電極(7) とシ
リンダー型対向電極(8) に高電圧パルスを連続的に印加
して、両電極(7)(8)間にプラズマ(9) を発生させるタイ
プのものである。処理される排ガス(5) はワイヤ型放電
電極(7) とシリンダー型電極(8) との間に流される。
【0012】上記の発生プラズマは、非対称な電極(2)
(3)(7)(8)間におけるパルスストリーマコロナ放電形式
であり、電流の大部分は電子によるものである。
【0013】ストリーマコロナ放電は、平等電界、不平
等電界のいずれの場合においても比較的電極間隙が長い
範囲で発生する。その発生機構は、電子なだれの前方で
中性分子の光電離によって電子が作り出され、これが核
となって新しい電子なだれを起こし、前の電子なだれと
次々と合体しつつ全体として著しい高速でなだれが進行
することにある。
【0014】図1に示すワイヤ型放電電極(2) とプレー
ト型放電電極(3) とを使用するものを例にとり説明す
る。この場合の電界は、図3に示すようにワイヤ電極
(2) 付近には著しい電界の集中があるため、両電極(2)
(3)間に印加される電圧が十分であれば、その部分での
電離数密度は非常に大きくなり、電子なだれで多量の正
イオンと光量子が作り出される。
【0015】図1で示す実施例のように通常ワイヤ電極
(2) を正とするが、この場合ワイヤ電極(2) 近傍付近で
は前述の多量の光量子があらゆる方向に放出され、近傍
の中性分子に吸収されてこれを電離していくために、次
々とワイヤ電極(2) に向かう多数の電子なだれが形成さ
れ、新たな電子なだれが先行なだれの残した正イオン中
に流入して、やはりプラズマ柱を形成する。この場合プ
ラズマ前縁には陰極に向かう正イオンが高い密度を持っ
て密集するから、この先端部分では針電極の張り出しに
対応する電界集中のほかに、その空間電荷と飛来する新
しいなだれ電子群の空間電荷との間に特に強力な電界が
形成され、それによって電離発光がさらに促進される。
その結果図4に示すようにその前方に光電離による電子
の発生、それによるなだれの再生が強力に繰り返され、
やはりストリーマ前縁は光電子によって正イオンよりも
はるかに速くリレー式に前進する正ストリーマとなる。
【0016】上記のプラズマ法排ガス浄化装置は、線条
コロナおよび払子コロナ等の正ストリーマを利用したも
ので、かつ正ストリーマが対向電極(3)(8)に達しない短
時間においてパルス発生を行い、導電ブリッジ(火花放
電)を抑制している。したがって、パルス発生時間(パ
ルス幅)の決定が重要となる。
【0017】ストリーマコロナ放電におけるストリーマ
の進行速度は108 cm/秒であることから、前記パル
ス幅は、ストリーマの始発点から対向電極までの距離か
ら求めることができる。この距離は、機構設計上、電極
間距離に等しいと考えられることから、パルス幅の最大
値は、以下の条件で求まる。
【0018】Ton=d/108 [秒] その他のパルス条件は、例えば、パルスピーク電圧1k
V〜200Kv、パルス周波数10HZ〜250HZ、
パルス立ち上がり時間100kV/ナノ秒〜100V/
ナノ秒となされる。パルスピーク電圧Vpはストリーマ
コロナ放電に必要な電圧以上であり、パルス立上り時間
Trはストリーマの形成速度(1000km/秒)以上
必要である。また、排ガス処理効果を高めるため(スト
リーマ中の電子を加速してこの電子により排ガス分子を
活性化させる)には、ΔVp/ΔTr値が大きいことが
望ましい。
【0019】なお、図1および図2には、放電電極(2)
(7)および対向電極(3)(8)は1つずつしか示されていな
いが、これらの電極(2)(7)(3)(8)は交互に複数配置して
もよく、その場合でも上記条件は適用できる。
【0020】
【発明の効果】本発明のプラズマ法排ガス浄化装置にお
けるプラズマ発生方法によると、電極間最短距離をd
[cm]として、高電圧パルスの幅Ton[秒]を Ton≦d/108 とすることにより、導電ブリッジの形成が確実に防がれ
る。そして、このようにパルス幅と電極間距離との関係
が定量的に表されることにより、プラズマ法排ガス浄化
装置を的確にかつ早く設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるプラズマ発生方法が実施される
プラズマ法排ガス浄化装置における電極の概念を示す斜
視図である。
【図2】同他の電極の概念を示す斜視図である。
【図3】図1の装置における電界を概略的に示す図であ
る。
【図4】ワイヤ電極からの正ストリーマの進行機構を概
略的に示す図である。
【符号の説明】
(1)(6) 高圧パルス電源 (2)(7) 放電電極 (3)(8) 対向電極 (4)(9) プラズマ (5) 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 H05H 1/24 9014−2G 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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つの放電電極および少なく
    とも1つの対向電極と、両電極に接続された高電圧パル
    ス発生電源とを備え、両電極間に高電圧パルスを連続的
    に印加することにより非平衡プラズマを発生させ、排ガ
    スが両電極間を通過する間に排ガス中の有害ガス成分を
    捕集しやすい形態もしくは無害な形態に転換するプラズ
    マ法排ガス浄化装置において、電極間最短距離をd[c
    m]として、高電圧パルスの幅Ton[秒]を Ton≦d/108 とすることを特徴とする、プラズマ法排ガス浄化装置に
    おけるプラズマ発生方法。
JP6063462A 1994-03-31 1994-03-31 プラズマ法排ガス浄化装置におけるプラズマ発生方法 Withdrawn JPH07265654A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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