JPS594184B2 - Electrostatic precipitation method and apparatus - Google Patents

Electrostatic precipitation method and apparatus

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JPS594184B2
JPS594184B2 JP48091789A JP9178973A JPS594184B2 JP S594184 B2 JPS594184 B2 JP S594184B2 JP 48091789 A JP48091789 A JP 48091789A JP 9178973 A JP9178973 A JP 9178973A JP S594184 B2 JPS594184 B2 JP S594184B2
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particles
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potential
voltage
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インゴ ミルデ ヘルム−ト
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/66Applications of electricity supply techniques

Description

【発明の詳細な説明】 静電沈殿は移動するガス体から固体又は液体粒子を分離
する最も実際的方法として商業的プロセスで今日広く受
は入れられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Electrostatic precipitation is now widely accepted in commercial processes as the most practical method of separating solid or liquid particles from a moving gaseous body.

基本的に沈殿プロセスは流出空気汚染作用の影響を減少
させ、許容環境基準を維持し、他方さもなければエコロ
ジー的観点から禁忌される様な便利で経済的な工業燃料
の使用を可能とすることを目的とする。
Basically, the precipitation process reduces the effects of polluting air effluents, maintains acceptable environmental standards, and on the other hand allows convenient and economical use of industrial fuels that would otherwise be contraindicated from an ecological point of view. With the goal.

第2には、沈殿によって回収された物質それ自体の経済
的価値を利用することにある。
The second is to take advantage of the economic value of the material itself recovered by precipitation.

しかしながら、静電沈殿の基本から約50年前から知ら
れ、今日までの間そのプロセスの相当の商業的発達があ
ったにもかかわらず、沈殿の効率はなお望ましい水準以
下である。
However, even though the basics of electrostatic precipitation have been known for about 50 years and there has been considerable commercial development of the process to date, the efficiency of precipitation is still below desirable levels.

この様に非汚染許容基準に達するためには、現在の沈殿
装置は大きく且つ高価なものとならざるを得ない。
In order to reach such acceptable non-contamination standards, current precipitation equipment must be large and expensive.

作用の改善を達成し得る理論的考察を示す。Theoretical considerations that can achieve improved performance are presented.

静電沈殿装置の効率は次の式で表される。The efficiency of the electrostatic precipitator is expressed by the following formula:

ここで、A−収集面積(m′) Q−流れの割合(rrVsec) Vd=移動速度(m / see ) AとQは実在の装置によって与えられるので、移動速度
(drift velocity ) Vdを増すこ
とによって効率を増大させることが考えられる。
Here, A - Collection area (m') Q - Flow rate (rrVsec) Vd = Travel velocity (m/see) Since A and Q are given by the real device, increasing the drift velocity Vd It is possible to increase efficiency by

移動速度は次の式で表される。The moving speed is expressed by the following formula.

ここで、q−粒子当りの電荷(クーロン)E=電界(V
olt 7m ) π2動粘性(kg/ 771 Hsee )r−粒子半
径(r!t) 粘性を調整することは、特にすでに存在するシステムに
おいては、困難であるので、移動速度を増すためには平
均電界Eと粒子の電荷qを増すことが必要である。
Here, q - charge per particle (coulombs) E = electric field (V
olt 7m) π2 kinematic viscosity (kg/771 Hsee) r - particle radius (r!t) Tuning the viscosity is difficult, especially in already existing systems, so to increase the moving speed the average electric field It is necessary to increase E and the charge q of the particle.

粒子は電気的付着手段によって周囲のガス分子から形成
される負イオンによって帯電される。
The particles are charged by negative ions formed from surrounding gas molecules by means of electrical adhesion.

粒子当りの電荷は次の式で表される。すなわち少くとも
0.5ミクロンの直径の粒子に対して、 ここでεr=粒子の比誘電率 t=帯電時間(see ) クーロン ε〇−真空の誘電率−s、85x10 ”’()−m N−イオン集中度(1m3のイオン当り)ε=主電子電
荷=1.6X 1 g−19(クーロン)K=イオンモ
ビリティ(mobility )(m/V @ see
) 式rm)は粒子の電荷が電界強度Eに比例することを示
している。
The charge per particle is expressed by the following formula. That is, for particles with a diameter of at least 0.5 microns, where εr = relative dielectric constant of the particle t = charging time (see ) Coulombs ε〇 - dielectric constant of vacuum - s, 85x10'''() - m N - Ion concentration (per 1 m3 of ions) ε = main electron charge = 1.6X 1 g-19 (coulombs) K = ion mobility (m/V @ see
) Equation rm) shows that the charge on a particle is proportional to the electric field strength E.

式i)より移動速度は電界強度の二乗に従って変化し、
そして#i)より効率は電界強度の影響の強い関数であ
ることがわかる。
From formula i), the moving speed changes according to the square of the electric field strength,
From #i), it can be seen that the efficiency is a function strongly influenced by the electric field strength.

効率の相当の増大は沈殿ダクト内部の平均電界を増すこ
とによって得ることができる。
A considerable increase in efficiency can be obtained by increasing the average electric field inside the settling duct.

今日大半の沈殿装置は5から10KV/cIrLの電界
レベルで機能している。
Most precipitation devices today function at field levels of 5 to 10 KV/cIrL.

これは大気条件下の空気中で均一電界ギャップの破壊(
breakdown )電界の十〜↑である。
This is due to the breakdown of the uniform electric field gap in air under atmospheric conditions (
breakdown) is 10 to ↑ of the electric field.

慣用的沈殿装置においては実際の電界強度と理想的に到
達しうる強度の間のこの大きな不一致は固有のものであ
り必要である。
This large discrepancy between the actual electric field strength and the ideally achievable strength is inherent and necessary in conventional precipitation equipment.

というのは電界はコロナ放電を介して電子の供給作用を
行わなければならないからである。
This is because the electric field must act to supply electrons via corona discharge.

このようなコロナ帯電は帯電々極の近辺で不均一電界を
必要とする。
Such corona charging requires a non-uniform electric field in the vicinity of the charging electrode.

もつとも高いポテンシャルレベルがシステムの破壊許容
量を越えることができないので、この不均一さの必要性
は不幸にも減少した平均電界を伴うことになり、それ故
粒子帯電能力を減少し、かつ粒子を収集電極に移送する
能力を減少させる。
Unfortunately, this need for non-uniformity is accompanied by a reduced average electric field, since even high potential levels cannot exceed the breakdown capacity of the system, thus reducing the particle charging ability and reducing the particle charging capacity. Reduces the ability to transfer to the collection electrode.

本発明の真髄は、(a)粒子の帯電及び粒子の収集電極
への移送と、(b)コロナによる電子の供給との沈殿装
置内部の手段を分離することにある。
The essence of the invention lies in the separation of the means within the precipitation device for (a) charging the particles and transporting them to the collection electrode, and (b) supplying electrons by the corona.

第1のm目ま比較的均一な直流電界によって実行される
The first mth order is performed with a relatively uniform DC electric field.

(ここで“直流°“とは一方向電流を意味し振幅が一定
であることを必要とせず、特に全波整流又は部分的に整
流された交流も含む。
(Here, "direct current °" means a unidirectional current, which does not require constant amplitude, and in particular also includes full-wave rectified or partially rectified alternating current.

)帯電と移送の効率は高い平均電界によるのが好ましい
ので、電極は均一で高強度の電界を引き起すように設計
される。
) Since the efficiency of charging and transport is preferably due to a high average electric field, the electrodes are designed to induce a uniform and high intensity electric field.

多くの慣用の沈殿装置ではこのことはダクト中のワイヤ
の本数及び/又は直径を増すことによって達成されるで
あろう。
In many conventional precipitation devices, this will be accomplished by increasing the number and/or diameter of the wires in the duct.

粒子を帯電するに必要なコロナ電流の供給、即ち上記第
2の機能はその直流電圧に重畳される独立に変化できる
ポテンシャルによって達成される。
The provision of the corona current necessary to charge the particles, the second function mentioned above, is accomplished by an independently variable potential superimposed on the DC voltage.

重畳ポテンシャルは短時間のパルス状のものである。The superimposed potential is a short-time pulse.

この様に誘起されるパルス状電界は前記の基礎となる直
流電界の2倍又は3倍とすることができる。
The pulsed electric field induced in this way can be twice or three times as large as the underlying DC electric field.

というのはガスの絶縁破壊強度は短時間のパルス状ポテ
ンシャルに対しては高いからである。
This is because the dielectric breakdown strength of gases is high for short-term pulsed potentials.

(この点については、Fe1senthal and
Proud著の” Nano 5econd P u
l se B reakdo wn 1nGase
s ”、Phys、 Rev、 p 1796.5ep
t 。
(For this point, see Fe1senthal and
“Nano 5econd Pu” written by Proud
l se B reakdo wn 1nGase
s”, Phys, Rev, p 1796.5ep
t.

1965を参照) 帯電及び移送機能を電子の供給から分離することは次の
様な多くの利点がある; ■、現在存在する静電沈殿装置を装置の主要な変更の必
要なしに本発明の方法に適用させることができる。
1965) Separating the charging and transport functions from the supply of electrons has a number of advantages, including: 1. The method of the present invention allows existing electrostatic precipitators to be adapted to the method of the present invention without the need for major equipment changes. can be applied to

本発明の電気回路は極めて簡便で、その具体例が第1図
及び第2図に添って後述される。
The electric circuit of the present invention is extremely simple, and a specific example thereof will be described later with reference to FIGS. 1 and 2.

2、慣用の沈殿装置では作用電圧はガスの破壊電圧の近
くに選ばれている。
2. In conventional precipitation devices, the working voltage is chosen close to the breakdown voltage of the gas.

もしこの電圧がある値より低いと、コロナによる電子の
発生は停止し沈殿装置は機能しない。
If this voltage is below a certain value, the corona stops producing electrons and the precipitator does not function.

この様な慣様の沈殿装置は電極のよごれに非常に鋭敏で
、作用電圧に影響する。
Such conventional precipitation devices are very sensitive to fouling of the electrodes, which affects the working voltage.

本発明に従ウシステムでは、パルス状電界をコロナ電流
が実質出金ての操作条件下で保証される様に土部高く選
ぶことができ、そして直流電界の作用範囲は大きく増大
する。
In the system according to the invention, the pulsed electric field can be chosen high enough to ensure a corona current under virtually normal operating conditions, and the range of action of the DC electric field is greatly increased.

3、 コロナの作用は平衡状態まで粒子を帯電させるた
め荷電キャリヤーを供給するものである。
3. The action of the corona provides charge carriers to charge the particles to an equilibrium state.

この作用を満足に行うに必要な最低レベルを大きく越え
て荷電キャリヤの数を増大させることはさほど有利では
なく、単に粒子が平衡帯電レベルに達するために必要な
時間を短かくするのに役立つに過ぎない。
Increasing the number of charge carriers well beyond the minimum level required to perform this function satisfactorily is not very advantageous, and merely serves to reduce the time required for the particles to reach an equilibrium charge level. Not too much.

この関係は式(iii)で量的に定まり、式(Ill)
は平衡帯電が電界と粒子半径と多少であるが粒子の誘電
率にのみ依存することを示している。
This relationship is determined quantitatively by formula (iii), and is expressed by formula (Ill)
shows that the equilibrium charging depends only on the electric field, the particle radius, and to a lesser extent the permittivity of the particle.

粒子を平衡状態まで帯電させる時間(約2 m sec
)は粒子横断時間(典型的には約5Or71sec>
に比べて短いので、より早く帯電させることによる効率
の増大は最小である。
The time required to charge the particles to an equilibrium state (approximately 2 m sec
) is the particle crossing time (typically about 5Or71sec>
, so the increase in efficiency from charging faster is minimal.

更に、余りに多くの荷電キャリアを供給することは11
バツクコロナ+1を生ずることによってシステムの効率
に悪影響を及ぼす。
Furthermore, supplying too many charge carriers is 11
By creating a back corona +1, the efficiency of the system is adversely affected.

°′バックコロナ°“は、収集ダストの抵抗力が十分高
く、ダスト層を通る電流がこの層を横切るポテンシャル
の低下をこの層の電気的破壊強度を越える値になるまで
増大させた時に起きる。
'Back corona' occurs when the resistivity of the collected dust is sufficiently high that the current through the dust layer increases the potential drop across this layer to a value that exceeds the electrical breakdown strength of this layer.

11バツクコロナ″の現像は、ダスト抵抗値が約2×1
03Ω・αを越えた時慣用的沈殿装置において特に厄介
なものとなる。
11 Back Corona'' development has a dust resistance value of approximately 2 x 1
It becomes particularly troublesome in conventional precipitation equipment when 0.3 Ω·α is exceeded.

本発明ではコロナ電流の平均値は直流電界とは独立に精
密に調節可能である。
In the present invention, the average value of the corona current can be precisely adjusted independently of the DC electric field.

これは重畳パルス状電圧、パルス幅又はパルス繰返数を
調節することにより行うことができる。
This can be done by adjusting the superimposed pulsed voltage, pulse width or pulse repetition rate.

これらでパルス電圧の調節が最も重要である。The most important of these is the adjustment of the pulse voltage.

というのはコロナの発生はピーク電圧に指数関数的に関
係しているからである。
This is because corona generation is exponentially related to peak voltage.

第1図及び第2図を参照すると、典型的静電沈殿装置2
の電極配置1が示されている。
Referring to FIGS. 1 and 2, a typical electrostatic precipitator 2
Electrode arrangement 1 is shown.

本発明は慣用的電極構成を使用することも可能であるが
、しかしながら後述の如くある場合には慣用的電極構成
を修正するのが好ましい。
Although the present invention is capable of using conventional electrode configurations, it may be preferable to modify conventional electrode configurations in certain cases, as described below.

必須の構成として、静電沈殿装置は接地収集プレート4
に囲まれた単一のコロナワイヤ3で構成される。
As an essential component, the electrostatic precipitator is equipped with a grounded collection plate 4.
It consists of a single corona wire 3 surrounded by

ワイヤ3と周囲収集プレート4の間に発生するコロナ放
電がイオンを生産する。
The corona discharge that occurs between the wire 3 and the surrounding collection plate 4 produces ions.

そしてこれらのイオンは粒子を電気的に帯電させるのに
用いられ、この粒子の帯電は、コツドル(Cottre
ll )、又は一段ステージ沈殿装置では、コロナ電極
3と収集電極4の間で生じ、いわゆる二段ステージ機構
(図示されず)では粒子の帯電は分離した領域で起きる
These ions are then used to electrically charge the particles, and this charging of the particles is called Cottre.
ll ), or in a single-stage precipitation device, the charging of the particles occurs between the corona electrode 3 and the collecting electrode 4, and in a so-called two-stage arrangement (not shown) the charging of the particles occurs in separate areas.

本発明は基本的には一段ステージ沈殿装置に利用でき、
以下の説明はこれに限定して述べられる。
The present invention can basically be used in a single stage precipitation device,
The following description is limited to this.

簡単なパイプ型沈殿装置は少量のガス流について、ミス
ト(m1st )や煙霧(fog )の収集、及び水洗
い電極を必要とする応用に利用され、沈殿ユニットとし
て1対の平らな収集プレートの間に平行に配置された複
数のコロナワイヤを有するダクト型沈殿装置は大量のガ
ス流にろいて、ドライ収集と時には水洗い利用のために
用いられる。
Simple pipe precipitators are used for small gas flows, for the collection of mist (mlst) or fumes (fog), and for applications requiring water-washed electrodes, with the precipitator placed between a pair of flat collection plates as a precipitator unit. Ducted precipitators with multiple corona wires arranged in parallel accommodate large gas flows and are used for dry collection and sometimes water wash applications.

本発明は沈殿装置の特定の型に限定されるものではない
が、ダクト型沈殿装置を特に参照にして記述される。
Although the invention is not limited to any particular type of precipitation device, it will be described with particular reference to a duct type precipitation device.

オゾンの発生が望ましくない所のある室内のユニットに
おいては正1圧がコロナワイヤに供給されるが、一般に
工業的ユニットでは適当な電圧発生器5によってコロナ
ワイヤ3に負電圧が加えられる。
In some indoor units where the generation of ozone is undesirable, a positive voltage is supplied to the corona wire, whereas in industrial units a negative voltage is generally applied to the corona wire 3 by a suitable voltage generator 5.

電圧発生器5は高圧ケーブル6によってコロナワイヤに
負電圧を送り、収集電極即ちプレート4は一般に接地さ
れる。
A voltage generator 5 delivers a negative voltage to the corona wire by means of a high voltage cable 6, and the collecting electrode or plate 4 is generally grounded.

ダクト沈殿装置において、収集プレートは、高さ6フイ
ー)(183cIrL)幅2乃至3フイーt’(60,
9CrfL乃至91.5CrrL)から、高さ20乃至
25フイー(61ocm乃至762CrrL)幅6乃至
8フイート(183cIrL乃至244cfrL)まで
寸法が異なる。
In a duct sedimentation device, the collection plate is 6 feet high (183cIrL) and 2 to 3 feet wide (60,
Dimensions vary from 9CrfL to 91.5CrrL) to 20 to 25 feet high (61ocm to 762CrrL) and 6 to 8 feet wide (183cIrL to 244cfrL).

異型的収集プレートは、第2図に示される様な、いわゆ
るオプゼル(0pzel ) 、又は伸張された金属、
棒状カーテン及びVee 型のものを含む。
Atypical collection plates are so-called opzels, or stretched metal, as shown in FIG.
Including rod-shaped curtains and Vee-type curtains.

多くの工業的沈殿装置ではスチール又はスチール金属コ
ロナワイヤの約0.1インチ(2,5mm)の直径のも
のが使用される。
Many industrial precipitation apparatuses use steel or steel metal corona wire with a diameter of about 0.1 inch (2.5 mm).

コロナ電流はコットレル又は一段ステージ沈殿装置につ
いては30KVから100に■程度の電圧で通常放電ワ
イヤ1フィート当り0.01mAから1rfLAの範囲
にある。
Corona currents typically range from 0.01 mA to 1 rfLA per foot of discharge wire at voltages on the order of 30 KV to 100 mm for a Cottrell or single stage precipitation device.

基本的に電圧供給手段5はコロナ電極3に負電圧を供給
し、通常一定の直流は用いられず、むしろ高電圧のr過
されない整流器セットが重畳されるリプル波形(rip
ple wave form)を有する直流を送るの
に利用される。
Basically, the voltage supply means 5 supply a negative voltage to the corona electrode 3, usually a constant direct current is not used, but rather a ripple waveform (rip
It is used to send direct current with ple wave form).

最近高出力レーダ装置にいく分類似したパルス方法で、
例えば、100 ミIJ seeのパルス時間で1秒間
に100個のパルス周波数で作用する方法が提案されて
いる。
With a pulse method somewhat similar to recent high-power radar equipment,
For example, methods have been proposed that operate at a pulse frequency of 100 pulses per second with a pulse time of 100 microIJ see.

パルス型波形はなお一般には用いられず、一般には、慣
用の1秒当り60サイクルが今日の沈殿装置で使用され
る。
Pulsed waveforms are still not commonly used; the conventional 60 cycles per second is generally used in today's precipitation equipment.

本発明を具体化する1つの電気回路が第3図に示されて
いる。
One electrical circuit embodying the invention is shown in FIG.

10で示される部分には慣用の静電沈殿装置の基本的要
素が含まれている。
The section designated 10 contains the basic elements of a conventional electrostatic precipitation apparatus.

ここには交流動力源口、変成器(トランスホーマー)1
4及び整流器16を含み、沈殿装置の電極18を活性化
する直流波形を発生させる。
Here is the AC power source, transformer 1
4 and a rectifier 16 to generate a DC waveform that activates the electrodes 18 of the precipitation device.

接地ポテンシャルの収集電極は実質上平行な複数のプレ
ートをしばしば含む。
Ground potential collection electrodes often include a plurality of substantially parallel plates.

互いに平行で且つプレート電極に平行な多数の高ポテン
シャルワイヤ電極は、プレートの間に通されている。
A number of high potential wire electrodes parallel to each other and parallel to the plate electrodes are threaded between the plates.

沈殿装置の電極は、粒子を含むガス流がプレート電極の
間を流れそして高ポテンシャルワイヤを通過する様に位
置決めされる。
The electrodes of the precipitator are positioned such that the gas stream containing the particles flows between the plate electrodes and passes through the high potential wire.

例えば、電極は燃料排出ガスが排出煙突群又は煙突に向
って移動する時通過する室の中に位置決めされる。
For example, the electrodes are positioned within a chamber through which the fuel exhaust gas passes as it travels toward the exhaust stack or chimney.

電極の近くで、ガス流に含まれた粒子は帯電されそして
流れからはずれて接地ポテンシャルの収集電極に移送さ
れる。
Near the electrode, particles contained in the gas stream become electrically charged and are transferred out of the stream to a collecting electrode at ground potential.

粒子はダストとしてプレート上又は室の床の上に集まる
The particles collect as dust on the plates or on the floor of the chamber.

収集電極は、粒子の収集を改善し、粒子の再混入を減ら
し、又は他の方法で沈殿装置の仕事を改善するため、平
面とは異なるいろいろな設計が可能である。
The collection electrode can have a variety of non-planar designs to improve particle collection, reduce particle re-entrainment, or otherwise improve the work of the precipitation device.

この様な修正、例えば、V字型プレート、伸張金属プレ
ート、棒状カーテン、オプゼル(Opzel)シールド
プレート等も本発明の使用に適する。
Such modifications, such as V-shaped plates, stretched metal plates, bar curtains, Opzel shield plates, etc., are also suitable for use with the present invention.

第1図と第2図の沈殿装置は単に本発明の1つの可能な
応用を示すものである。
The precipitation apparatus of FIGS. 1 and 2 merely represents one possible application of the invention.

上記の慣用的沈殿装置要素に組合せて、本発明は一般に
20で示される様なパルス形成回路網を含み、それはパ
ルス状コロナ電流を供するのに役立つ、パルス形成回路
網は20で示された様なコンデンサとインダクタンス素
子のシステム、又はケーブル、又は当技術分野の者にと
って容易に明白である任意の適当なパルス発生システム
であってよい。
In combination with the conventional precipitator elements described above, the present invention generally includes pulse forming circuitry, such as shown at 20, which serves to provide a pulsed corona current. It may be a system of capacitors and inductance elements, or a cable, or any suitable pulse generation system readily apparent to those skilled in the art.

パルス形成回路網への動力の供給は多くの場合便利なの
で基礎をなす直流電界に対するのと同じである。
Powering the pulse forming network is often conveniently the same as for the underlying DC electric field.

しかしながら、交流動力源はパラメータ及び特別なシス
テムの設計により必要とされる様に供給される。
However, the AC power source is provided as required by the parameters and design of the particular system.

22で示されるスイッチは活性化されると基礎をなす直
流波形にパルス電圧が重畳される。
When activated, the switch indicated at 22 superimposes a pulsed voltage onto the underlying DC waveform.

インダクタンス、キャパシタンス及び抵抗回路素子24
,26,28はそれぞれ直流回路からパルス形成回路網
を隔離するのに役立つ。
Inductance, capacitance and resistance circuit elements 24
, 26 and 28 respectively serve to isolate the pulse forming network from the DC circuit.

他の具体例が第4図に示される。Another example is shown in FIG.

交流動力源12、変成器14、整流器16及び沈殿電極
18を含む慣用的沈殿装置の回路は重畳されるパルス状
電界を形成するためパルス変成器30と直列に組合され
る。
A conventional precipitation apparatus circuit, including an AC power source 12, a transformer 14, a rectifier 16, and a precipitation electrode 18, is combined in series with a pulse transformer 30 to create a superimposed pulsed electric field.

収集電極間のダクト中のワイヤの間隔を減少することに
よる電界に及ぼす効果が第5図及び6図に示されている
The effect on the electric field of reducing the spacing of the wires in the duct between the collecting electrodes is shown in FIGS. 5 and 6.

第5図において、50KVのポテンシャルレベルのコロ
ナワイヤは8インチ(20,3CrrL)のダクト中で
6インチ(15,2(1771)間隔をおかれている。
In FIG. 5, corona wires at a potential level of 50 KV are spaced 6 inches (15,2) apart in an 8 inch (20,3 CrrL) duct.

実線は等電位曲線を表す。第6図は8インチ(20,3
CrIl)のダクト中で3インf (7、6c* )の
間隔をおいたコロナワイヤの同様の構成を示す。
Solid lines represent equipotential curves. Figure 6 shows 8 inches (20,3
A similar configuration of corona wires spaced 3 in f (7,6c*) in a duct of CrIl) is shown.

この等電位曲線は、第5図の場合より、ダクト内部でよ
り均一に間隔をあげ且つダクトのプレートにより平行に
近い。
The equipotential curves are more evenly spaced within the duct and more parallel to the plates of the duct than in the case of FIG.

第5図は今日の多くの慣用的沈殿装置のダクトとワイヤ
間隔を示すものである。
FIG. 5 shows the duct and wire spacing of many of today's conventional precipitation devices.

第6図は本発明に従う沈殿装置に採用される有利な配置
を示すものであり、上述した様に、粒子の帯電及び移送
機能をコロナ電流の供給機能と分離したため、前者の機
能を達成する比較的高く、均一で且つそれ故より効率的
直流電界を採用できる。
FIG. 6 shows an advantageous arrangement adopted in the precipitation device according to the invention, which, as mentioned above, separates the particle charging and transport functions from the corona current supply functions, thereby achieving the former function. A more precise, uniform and therefore more efficient DC electric field can be employed.

本発明について最善のワイヤ間隔を一般に述べることは
できないが、典型的ダクト−ワイヤの配列においては隣
接したワイヤの間の距離がダクト幅の半分以下であるの
が好ましい。
Although the best wire spacing cannot be generalized for the present invention, it is preferred that the distance between adjacent wires be less than half the duct width in a typical duct-wire arrangement.

慣用的沈殿装置のダクト内のワイヤの直径は一般に約1
/10インチ乃至1/8インチ(2,5mm乃至3.2
mm )の太さである。
The diameter of the wire in the duct of a conventional precipitator is generally about 1
/10 inch to 1/8 inch (2.5 mm to 3.2
The thickness is mm).

比較的高いポテンシャルの均一の直流電界を得る本発明
の目的に従うと、本発明を具体化した沈殿装置では太さ
の増したワイヤから構成されるのが好ましい。
In accordance with the purpose of the present invention to obtain a uniform DC electric field of relatively high potential, precipitation devices embodying the present invention are preferably constructed of wires of increased thickness.

例えば、多くの試験では、3/16乃至5/16インチ
(4,8mm乃至7.9 mm )の太さのワイヤが第
6図のシステムに適することが分った。
For example, many tests have shown that wire thicknesses of 3/16 to 5/16 inch (4.8 mm to 7.9 mm) are suitable for the system of FIG.

より均一な直流電界を得る目的に加えて、ワイヤの太さ
を増すことは振幅を減らしワイヤの疲労特性を改善する
In addition to the purpose of obtaining a more uniform DC electric field, increasing the wire thickness reduces the amplitude and improves the fatigue properties of the wire.

更に、ワイヤは必ずしも円形断面のものでなくて、沈殿
装置の特別の形状やパラメータに依存して他の形が採用
されてもよ(、それによって十分大きなコロナ電流の発
生が可能でありながら望ましい直流ポテンシャル勾配が
達成される。
Furthermore, the wires are not necessarily of circular cross-section; other shapes may be adopted depending on the particular shape and parameters of the precipitation device (by which generation of sufficiently large corona currents is possible but desirable). A DC potential gradient is achieved.

第5図り配置に組合される様な慣用的沈殿装置では、ワ
イヤに加えられる電位は約50KVであるという点から
見ると、本発明に従う沈殿装置ではワイヤの電位はもつ
と高く、ダクトのガスの破壊強度によってのみ制限され
る。
In view of the fact that in a conventional precipitator, such as that combined with the fifth arrangement, the potential applied to the wire is about 50 KV, in the precipitator according to the invention the potential of the wire is much higher, and the potential of the wire is much higher. Limited only by breaking strength.

実験ではワイヤに70KV又はそれ以上の電圧を加える
ことが適することが示された。
Experiments have shown that applying a voltage of 70 KV or more to the wire is suitable.

粒子の帯電のためのイオンを供給するに必要なコロナ電
流は、第3図に20で示されるパルス形成回路網や第4
図に30で示されるパルス変成器の様なパルス発生機構
によって重畳されるパルス状高ポテンシャルによって得
られる。
The corona current required to supply ions for charging the particles is determined by the pulse forming network shown at 20 in FIG.
It is obtained by a pulsed high potential superimposed by a pulse generating mechanism, such as a pulse transformer, shown at 30 in the figure.

それによって誘起されるパルス状電界は、パルス状ポテ
ンシャルが短時間であるのでダクト内部のガス破壊を起
すことなく、基礎となる直流電界より相当高いものとな
る。
The pulsed electric field thereby induced is considerably higher than the underlying DC electric field, without causing gas breakdown inside the duct, since the pulsed potential is short-lived.

より特徴的には、重畳される電圧は基礎となる直流ワイ
ヤ電圧の少くとも10%であり、典型的には直流ワイヤ
電圧とほぼ同じ大きさであってよい。
More particularly, the superimposed voltage is at least 10% of the underlying DC wire voltage, and typically may be about the same magnitude as the DC wire voltage.

例えば、試験によると第6図に類似した装置で70に■
の直流ワイヤ電位に70KVのパルス状電圧が重畳され
るのが適することが示された。
For example, tests have shown that with a device similar to Figure 6,
It has been shown that it is suitable to superimpose a pulsed voltage of 70 KV on the DC wire potential of .

重畳されるポテンシャルはパルス幅10−9乃至1O−
3sec のものが好ましい。
The superimposed potential has a pulse width of 10-9 to 1O-
3 sec is preferable.

典型的なパルス波形は100ナノセカンドのオーダのも
のである。
A typical pulse waveform is on the order of 100 nanoseconds.

急上昇前面を有するパルス波形の実験では波形の後の部
分はコロナ電流への寄与は比較的小さいことを示してい
る。
Experiments with pulse waveforms with steeply rising fronts show that the latter part of the waveform has a relatively small contribution to the corona current.

指数関数的に減衰する波形、又は減衰発振波形でさえ適
し、波形のより狭い領域が利用される。
Exponentially decaying waveforms or even damped oscillating waveforms are suitable, and a narrower region of the waveform is utilized.

重畳されるポテンシャルのパルス繰返数は少くとも1秒
当り60パルス(60pps )でなければならず、も
つと高(数百ppsのオーダであることが好ましい。
The pulse repetition rate of the superimposed potential must be at least 60 pulses per second (60 pps), and preferably high (on the order of several hundred pps).

パルス繰返数が低く、はぼ基礎となる直流波形の繰返数
に近い場合には、電極間の容量を維持し全粒子流を流す
のを助けるために重畳パルスを直流波形の最大位置に同
期させる必要がある。
When the pulse repetition rate is low and close to the repetition rate of the underlying DC waveform, the superimposed pulse is placed at the maximum position of the DC waveform to help maintain the capacitance between the electrodes and direct the entire particle flow. need to be synchronized.

パルス繰返数のより大きい場合には、この困難さは回避
される。
For higher pulse repetition rates this difficulty is avoided.

これまで記述された本発明の詳細な説明のための例であ
って、これによって本発明が制限されるものではない。
These are illustrative and non-limiting examples of the invention described above.

前記の具体例から離れることが特別な環境やパラメータ
に本発明を適用することになり、この様な適用が特許請
求の範囲に規定された本発明の思想から離れることな(
行われることは、この技術分野に属する者にとって明ら
かであろう。
Departing from the specific examples described above would amount to applying the invention to special circumstances and parameters, and such application does not depart from the spirit of the invention as defined in the claims.
What is done will be obvious to those skilled in the art.

本発明の実施態様は次の通り。Embodiments of the present invention are as follows.

(1)設置された静電沈殿装置の粒子収集効率を増す方
法において、絶縁された電極配列中のワイヤの数を実質
上増大させ、それによって接地粒子収集電極と該配列の
間の静電界分布をより均一化させ、他方でそれによって
該電極配列に印加される正常整流直流作用電圧によるコ
ロナ発生能力を不十分のレベルに減少させそして短時間
の高電圧パルスの連続的繰返しを帯電し且つ絶縁された
該電極配列に重畳することより成る方法。
(1) A method of increasing the particle collection efficiency of an installed electrostatic precipitator by substantially increasing the number of wires in an insulated electrode array, thereby increasing the electrostatic field distribution between a grounded particle collection electrode and the array. on the other hand thereby reducing the corona-generating ability of the normally rectified DC working voltage applied to the electrode array to an insufficient level and continuously repeating short high voltage pulses to charge and insulate the electrode array. The method comprises superimposing the electrode array on the electrode array.

(2)実施態様1に従う方法5において該繰返しパルス
状ポテンシャルは少くとも該基礎となる直流電界に関連
するポテンシャルの少くとも10%であることを特徴と
する方法。
(2) Method 5 according to embodiment 1, characterized in that the repetitively pulsed potential is at least 10% of the potential associated with the underlying DC electric field.

(3)実施態様1の方法において、該繰返しパルス状ポ
テンシャルは少くとも50 ppsの繰返数を有するこ
とを特徴とする方法。
(3) The method of embodiment 1, wherein the repetitive pulsed potential has a repetition rate of at least 50 pps.

(4)実施態様1の方法において該電圧パルスは100
マイクロセカンド以下のコロナ引起し時間を有すること
を特徴とする方法。
(4) In the method of Embodiment 1, the voltage pulse is 100
A method characterized by having a corona initiation time of microseconds or less.

(5)実施態様1に従う方法において、該電圧パルスは
正常直流源とは独立の、直流ブロッキング回路素子によ
って分離された動力源によって発生されることを特徴と
する方法。
(5) A method according to embodiment 1, characterized in that the voltage pulses are generated by a power source independent of the normal DC source and separated by a DC blocking circuit element.

(6)実施態様1の方法において、該絶縁された配列中
のワイヤの数は少くとも1.5倍に増大することを特徴
とする方法。
6. The method of embodiment 1, wherein the number of wires in the insulated array is increased by a factor of at least 1.5.

(7)実施態様1の方法において該ワイヤの数と寸法の
両者を少くとも1.5倍に増すことを特徴とする方法。
(7) A method according to embodiment 1, characterized in that both the number and size of the wires are increased by at least 1.5 times.

(8)大きな表面積の平行で間隔をおいた金属電極と比
較的小さい表面積の平行で絶縁され間隔のあいた金属配
列との間を流れるガスに含まれる粒子を帯電させ収集す
るための装置であって、該大きな表面積の電極は接地さ
れており、該絶縁された金属配列は整流された直流ポテ
ンシャル源に接続されており、 該絶縁された金属配列は繰返しパルス状ポテンシャルの
第2のポテンシャル源に接続されており、 該パルス状ポテンシャルは該直流ポテンシャルに重畳さ
れるが該ポテンシャル源は高い直流インピーダンスの回
路素子により互いに電気的に分離されている。
(8) An apparatus for charging and collecting particles contained in a gas flowing between a parallel, spaced-apart metal electrode of large surface area and a parallel, insulated, spaced-apart metal array of relatively small surface area, , the large surface area electrode is grounded, the insulated metal array is connected to a source of rectified direct current potential, and the insulated metal array is connected to a second potential source of a repetitively pulsed potential. The pulsed potential is superimposed on the DC potential, but the potential sources are electrically separated from each other by high DC impedance circuit elements.

ことを特徴とする装置。A device characterized by:

(9)実施態様8に従う装置で、該比較的小さい表面積
の絶縁配列は該太きい面積の接地された電極の間にほぼ
均一の電界を形成する様装置されていることを特徴とす
る装置。
(9) An apparatus according to embodiment 8, wherein the relatively small surface area insulating array is arranged to form a substantially uniform electric field between the large area grounded electrodes.

00)実施態様8に従う装置で、該比較的小さい表面積
の絶縁配列は相当の粒子帯電電荷量は該繰返しパルス状
ポテンシャルの高電間期間の間のみコロナにより生産さ
れることを特徴とする装置。
00) A device according to embodiment 8, characterized in that the relatively small surface area insulating array is characterized in that significant particle charge amounts are produced by the corona only during high duration periods of the repetitively pulsed potential.

0υ 実施態様8に従う装置で、該絶縁配列はワイヤの
間隔が隣接する接地電極の間隔の半分以下である様組立
てられていることを特徴とする装置。
0υ Apparatus according to embodiment 8, characterized in that the insulating array is assembled such that the spacing between the wires is less than half the spacing between adjacent ground electrodes.

(121実施態様8に従う装置で、該パルス状ポテンシ
ャルの大きさは該整流されたポテンシャルのピークポテ
ンシャルの少くとも10%であることを特徴とする装置
(121) Apparatus according to embodiment 8, characterized in that the magnitude of the pulsed potential is at least 10% of the peak potential of the rectified potential.

σ3)静電粒子を、増大した効率で且つ減少したスパー
クの割合で収集する装置において、収集電極へ向う帯電
粒子の物理的動きの電気機械的機能は基本的には連続的
に加えられたほぼ均一の整流直流電界の作用により達成
され、粒子を帯電させる機能は基本的に該直流電界に重
畳されるパルス状電界の繰返しの短期間の間に達成され
、これらの分離した機能は同一の物理的空間内で且つ同
一の電界規定電極で達成されることを特徴とする装置。
σ3) In a device that collects electrostatic particles with increased efficiency and with a reduced spark rate, the electromechanical function of the physical movement of the charged particles toward the collection electrode is essentially a continuously applied approximately This is accomplished by the action of a uniform rectified DC electric field, and the function of charging particles is essentially achieved during short periods of repeated pulsed electric fields superimposed on the DC electric field, and these separate functions are based on the same physical A device characterized in that it is achieved in a physical space and with the same field-defining electrodes.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は飛遊する灰の収集に用:いられる沈殿装置の典
型的なダクトの型の3次元的な図で、本発明の利用に適
するものを示す。 第2図は第1図のダクト沈殿装置のための電極の構成を
示す拡大図である。 第3図は本発明の回路の一具体例の概略図である。 第4図は本発明の回路の他の具体例の概略図である。 第5図及び第6図はプレート電極間の異なるワイヤ間隔
の構成に対する電解の形状を示す図である。 1・・・−電極配置、2・・・・・・静電沈殿装置、3
・・・・・・コロナ電極、4・・・・・・収集電極、5
・・・・・・電圧発生器、20・・・・・・パルス形成
回路図、30・・・・・・パルス変成器。
FIG. 1 is a three-dimensional illustration of a typical duct type for a settling device used to collect airborne ash and is suitable for use in the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of the electrode configuration for the duct precipitation device of FIG. 1; FIG. 3 is a schematic diagram of a specific example of the circuit of the present invention. FIG. 4 is a schematic diagram of another embodiment of the circuit of the present invention. 5 and 6 are diagrams showing the electrolytic geometry for different wire spacing configurations between plate electrodes. 1...- Electrode arrangement, 2... Electrostatic precipitation device, 3
...Corona electrode, 4...Collection electrode, 5
... Voltage generator, 20 ... Pulse forming circuit diagram, 30 ... Pulse transformer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 少なくとも1つの収集電極板と、 少なくとも1つのコロナ電極列と、 該受な(とも1つの板と該受なくとも1つの列との間に
直流電圧を確立する手段とを具備し、該受なくとも1つ
の板及び該受なくとも1つの列の幾何学的形状が、これ
らの間に上記電圧が確立された際に、高密度で且つ均一
な静電場を生成し、これによって、該受なくとも1つの
コロナ電極列にての場を、生成されたコロナ電流が粒子
を沈殿するのに不充分なレベルである程度に減少させ、 そして更に、上記均一な静電場に、重ね合わせ静電場を
重ね合わせて、コロナを生成するに充分な強さの組み合
わさった場を生成するための重ね合わせ手段を具備し、 該重ね合わせ手段が、充分高いパルス繰返し速度で上記
重ね合わせ静電場をパルス的に生成して、該コロナ電流
を粒子を沈殿するレベルで生成する手段を含み、 該受なくとも1つの列内における隣接する2つのコロナ
電極間の間隔が該コロナ電極と該収集電極板との間の間
隔より小さい ことを特徴とするコロナ電流によって粒子を静電的に沈
殿させる静電沈殿装置。
Claims: (1) at least one collection electrode plate; at least one corona electrode array; and means for establishing a direct voltage between the plate and the at least one array; , wherein the geometry of the at least one plate and the at least one row of plates generates a dense and uniform electrostatic field when the voltage is established therebetween. , thereby reducing the field at at least one array of corona electrodes to such a level that the generated corona current is insufficient to precipitate particles, and further reducing the uniform electrostatic field , comprising superposition means for superimposing superimposed electrostatic fields to produce a combined field of sufficient strength to generate a corona, said superposition means superimposing said superposition at a sufficiently high pulse repetition rate. means for generating a combined electrostatic field in a pulsed manner to generate the corona current at a level that precipitates the particles, the spacing between two adjacent corona electrodes in at least one row being such that the spacing between the corona electrodes and An electrostatic precipitation device for electrostatically precipitating particles by means of a corona current, characterized in that the spacing between the collecting electrode plate and the collecting electrode plate is smaller than that of the collecting electrode plate.
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