JPS61249557A - 電気集塵機制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、火花開始電圧よ）低い電圧、たとえば、火
花開始電圧の７５−以上１００％未満のピーク電圧で運
転するようにした電気集塵機制御方法に関する。

〔従来の技術〕

第８図は従来の自己放電形ノ苧ルス電荷方式の電気集塵
機の基本的回路構成の回路図である。

この第８図において、直流高圧電源１の出力が容量性エ
ネルギ蓄積要素（以下、コンデンサと略す）２に接続さ
れ、このコンデンサ２を充電する。

このコンデンサ２０両端には、高速スイッチング装置３
（たとえば、自爆形火花ギャップ、回＠屋火花ギャップ
など）と電気集塵電極４との直列回路が接続されている
。この高速スイッチング装置３が導通するタイミングに
ょシ、コンデンサ２に蓄えられた電荷を急峻に電気集塵
電極４に放電することＫよ）、第９図に示すような印加
電圧を得るととができる。

この第９図は横軸に時間をと９、縦軸に電気集塵電極の
電圧をとって示したもので、ノ９ルス立上多部ａと電気
集塵電極４の自己放電減衰部すからなる。

この場合、電気集塵電極４自体はコンデンサと抵抗の並
列回路と等価であシ、コンデンサ２よシ印加された電荷
は電気集塵電極４内で放電するととＫよシ、消費される
ため、以下、従来提案されている１４ルス電荷方式と区
別するため。

自己放電形ノｆルス電荷方式と呼ぶことにする。

この自己放電形ノｆルス電荷方式は、従来提案されてい
るパルス電荷方式、たとえば、第１０図に示すような直
流の（−スミ圧にパルス電圧を重畳する方式に比べて構
造が簡単である。

すなわち、直流高圧電源５０両端にコンデンサ６を接続
し、コンデンサ６の両端に高速スイッチング装置７とコ
ンデンサ９と電気集塵電極１１との直列回路が接続され
ておυ、高速スイッチング装置７とコンデンサ９との接
続点は放電抵抗８を介してコンデンサ６の負側の電極に
接続されているとともに、電気集塵電極１１に並列に、
直流高圧電源１０を接続して構成している。

第１１図は第１０図の）９ルス電荷方式による電気集塵
電極１１の電圧波形を示す。この第１１図において”ｐ
ｐはパルス電圧ピーク、ＶＢは直流高圧電源１０による
直流ペース電圧、ｖＰは電気集塵電極の印加電圧ピーク
を示す。

このパルス電荷方式に対して、第８図の自己放電形ノ４
ルス荷電方式の場合は、直流高圧電源がコンデンサ２の
充電用のみでよく、第１０図の直流高圧電源１０および
ペース電圧との結合用のコンデンサ９も不要であるとい
うように、構成が簡単であるという利点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、その反面、第１０図のような／母ルス電荷方式
では、ペース電圧と・パルスの波高値を別々にコントロ
ールできるのに比べて、自己放電形ノ譬ルス荷電方式は
、電気集塵電極４０条件によυ、第９図における集塵電
極自己放電減衰部すが変化するため、コントロールでき
るのは基本的には第１０図中の集塵電極の印加電圧波高
値ｖＰのみであプ、制御的には、コンデンサ２に蓄える
電荷量の大小のみが制御対象となる。

すなわち、電気集塵電極の第９図における・９ルス立上
）部島が制御される。

一方、従来のノ４ルス荷電方式の場合には、性能を最大
限にするため、できるかぎり、電流電圧の最大値を印加
すべく、火花放電を起こす火花電圧にできるだけ常に近
づけて運転する火花頻度方式が一般に採用されている。

また、自己放電形パルス荷電方式の場合、電気集塵電極
の静電空間に蓄えられたエネルギは集塵空間を流れるコ
ロナ電流として消費されるから、電圧のピーク値を上げ
る程、集塵空間を流れる電流は増加する。

電気集塵電極の性能面からは、できるだけ高いピーク電
圧をとることが望ましいが、ダスト層の空気抵抗が高い
場合には、ダスト層を流れる平均電流が上昇すると、ダ
スト層内で絶縁破壊が生じ、いわゆる逆電離現象が顕著
になってくる。

従来の・やルス荷電方式では、このような逆電離現象を
生じるような場合には、第１２図に示すように、低い電
圧にてダスト層よ）逆電離によって生じる逆極性のイオ
ンが供給されるイオンと結びつくため、空間の電界強度
は低いレベルの１１無効電流が増大し、火花に至ること
はないが、自己放電形ノ９ルス荷電方式では、瞬間的に
高いピーク電圧が印加され、空間の電界強度が十分高い
ため、逆電離が厳しくなシ、逆極性のイオンが多く存在
するときは火花を生じる。

そこで、従来、・母ルス荷電方式の場合には、できるだ
け電圧を上げるべく火花を生じるような場合に、火花開
始電圧を制御の目標値として設定されていたが、自己放
電形・ぐルス荷電方式の場合には、火花を生じている運
転領域はむしろ逆電離の影響が大で、集塵性能が低下す
るため、火花開始電圧よシ一定レベル電圧を下げた電圧
を制御の目標値とするものである。

この発明は、上記の点にかんがみなされたもので、高抵
抗ダストに対して、電気集塵電極の最適な集塵効率を上
げ、その性能を最大限に発揮できる電気集塵機制御方法
を提案することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の電気集塵機制御方法は、短時間に運転電圧を
上昇させて火花放電を生じる第１の工程と、火花放電発
生後運転電圧を所定電圧に低下させて運転する第２の工
程とを導入したものである。

〔作用〕

この発明は、第１の工程で定期的に火花放電を開始する
ために短時間に運転電圧を上昇させて火花放電を生じさ
せ、第２の工程で火花放電の発生後に運転電圧を所定電
圧に低下させて一定のピーク電圧で集塵運転を行う。

〔実施例〕

以下、この発明の電気集塵制御方法の実施例につｂて図
面に基づき説明する。第１図はその一実施例に適用され
る電気集塵制御装置の回路図である。この第１図におい
て、２１は交流電源である。交流電源２ノは交流電力制
御装置２２を介して、昇圧変圧器２３０１次巻線の両端
に接続されている。との交流電力制御装置２２は、この
第１図の例では、サイリスタ制御の場合について例示し
ている。

昇圧変圧器２３と整流器２４とによシ、直流高圧電源３
２が構成されている。この整流器２４の出力端間には、
阻止要素２５と電圧検出器３０との直列回路が接続され
ている。阻止要素２５はサーノ電流の直流高圧電源３２
への流入を防止するためのものであプ、抵抗あるいはイ
ンダクタンスなどが使用されている。

電圧検出器３０はコンデンサ２６と並列になっておル、
このコンデンサ２６０両端の電圧Ｖ。

をこの電圧検出器３０で検出するようにしておシ、この
電圧検出器３０としては、分圧抵抗器などが使用されて
いる。電圧検出器３０で検出された検出信号Ｅは制御装
置３ノに送るようになっている。

また、コンデンサ２６の両端には、導＠３３によシ高速
スイッチング装置２７と電気集塵電極の直列回路が接続
されている。この電気集塵電極は放電極２８と集塵＠２
９とＫより構成され、放電極２８は高速スイッチング装
置２１に接続され、集塵極２９はアースされてｉる。

この放電極２８と集塵極２９間には、検出器３６が接続
されている。検出器３６はこの放電極２８と集塵極２９
との間の電圧Ｖ□合検出するだめのものであシ、その電
圧検出信号ｄは制御装置３１に出力するようになってい
る。

制御装置３１はこの電圧検出信号ｄと電圧検出器３０の
検出信号Ｅとを入力して、交流電力制御信号Ｇを交流電
力制御装置２２に送出するとともに、高速スイッチング
装置２７に高速スイッチング指令Ｃを出力するようにな
っている。

次に、このように構成されている第１図の電気集塵制御
装置によル、この発明の電気集塵制御方法について説明
する。制御装置３１で決められた交流電力制御信号Ｇに
よシ、交流電力制御装置２２が制御され、それによって
、制御された交流電源２１の交流電力が直流高圧電源３
２の昇圧変圧器２３の１次側に供給される。

これにより、整流器２４が昇圧変圧器２３の誘起電圧を
整流し、直流高電圧が阻止要素２５を通して、コンデン
サ２６に印加され、このコンデンサ２６を充電する。コ
ンデンサ２６の電圧ＤＣは電圧検出器３０で検出され、
その検出信号Ｅが制御装置３１に送られることにより、
結局制御装置３１．交流電力制御装置２２．直流高圧電
源３２の系統でコンデンサ２６の電圧Ｖ。

をフィードバック制御し、所定の電圧値とする。

このようにして、コンデンサ２６が充電され、その電圧
ｖｃｔで充電されると、コンデンサ２６の電荷は制御装
置３１からの高速スイッチング指令Ｃあるいは自己点弧
条件のタイミングで高速スイッチング装置２１が導通す
ることＫよ）、極めて急峻な放電を開始し、放電極２８
と集塵極２９で構成される電気集塵電極にインノ９ルス
電流が供給される。

この電気集塵電極は本来電極間静電容量ＣＥＰとコロナ
高抵抗ＲＩＦの並列接続からなる集中定数回路として動
作するが、この場合、極めて速い立上がυをもつインノ
４ルス電流のため、コロナ高抵抗Ｒ，Ｐは無視され、結
局、電気集塵電極はその電圧ｖ０が、 までチャーノアツブされる。ここで、　ｉ　ｐｕ１ｍ＠
はインノ臂ルス電流である。

ところが、第１図の導線３３，３４．３５およびコンデ
ンサ２６．高速スイッチング装置２７には、直列のイン
ダクタンスＬが存在するため、コンデンサ２６−導線３
３−高速スイツチング装置２７−導線３４−放電極２８
−集塵極２９−導線３５の回路はＬＣ直列共振し、電気
集塵電極の電圧ｖｍｐは第２図および第３図（第２図の
円の部分を拡大して示す図）に示すようＫなる。

すなわち、コンデンサ２６の静電容量Ｃを電気集塵電極
のもつ静電容量Ｃ，Ｐ間でイン・−ルスの振動電流が流
れ、直列回路中の損失にょ〕減衰していくととくなる。

この減衰によシ、電圧ｖｃと電気集塵電極の電圧ｖｆｆ
ｉＰ間の電圧差が低下し、高速スイッチング装置２７の
動作電圧以下となった時点で自己消弧し、第２図のＡ点
で保持される。

仁の後、電気集塵電極の電圧ｖＩＦは第２図に示すよう
に、前記コロナ高抵抗”ｇｐと、電極間静電容量ＣＩＦ
　（電気集塵電極のもつ静電容量）によシ決まる大きな
時定数ＴＩＦ　Ｃ数ｍ　ｓ＠ａオーダ）で減衰していく
ことになる。

次に、制御作用について説明する。前述の電気集塵電極
の電圧ｖｍｐはコンデンサ２６の静電容量Ｃおよび電極
間静電容量Ｃｚｐ　ｅインダクタンスＬＫ左右されるが
、これらが＃１ぼ一定と考えられる実際の場合には、コ
ンデンサ２６の電圧ｖｃによ）、一義的に決まるので、
電気集塵電極の電圧ｖｌＰの制御は直接的には、前述し
たコンデンサ２６の充電作用に関して説明した制御装置
３１と直流高圧電源３２によるコンデンサ２６の電圧ｖ
ｃの制御によ〕実現される。

ところで、ノ譬ルス高電圧を繰返し電気集塵電極に印加
するノ４ルス荷電方式では、従来の単に直流高電圧を印
加する方式に比べ、一般に集塵が困難とされている高抵
抗ダス）Ｋ対し、電気集塵電極性能を大幅に改善する可
能性のあることが実験で確認されている。

また、従来の方式では、できるだけ、電気集塵電極に高
い電圧を印加し、満足する電気集塵性能を得ようとして
いるが、この場合、電気集塵電極および電極間空間の条
件によシ変化する火花放電がある電圧に達したとき発生
する。

したがって、従来の方式では、電気集塵電極性能を最適
にするために、常に、電気集塵電極の電圧を火花放電発
生レベルの直前で制御することが行われている。このた
めの方法として、たとえば、ある電気集塵電極の電圧の
上昇速度を設定して、火花放電が発生したら、そのとき
の電気集塵電極の電圧から少し低いレベルに下げ、再度
電気集塵電極の電圧を上昇させる。第４図はこの方法で
電気集塵電極の電圧の変動を示したものである。

ところで、この発明忙よる方法は、すでに述ぺたパルス
電荷方式の特徴を生かし、最適に制御する特徴を有する
ものである。すなわち、この発明で用いているノ９ルス
荷電方式でもある電気集塵電極の電圧（以下、ｖ８とい
う）に達すると、火花放電が発生するが、高抵抗ダスト
の場合には、電気集塵電極の電圧のピーク値Ｖ、と電気
集塵性には、第５図の相関があることが発明者らの実験
結果よ）判明したため、電気集塵電極に印加するノ９ル
ス電圧ピークｖＰを従来の方式のように、火花放電ｖ８
の直前で制御するのではなく　、　Ｖ、　＝　０．７５
〜０．９５Ｖｌｌテ制御す、ｂもＯで１）る。

火花放電Ｖ、は電気集塵電極の第２条件などで一定では
なく、常に変動するものであシ、したがって、火花電圧
ｖ８を認識しなければ、電気集塵電極の電圧のピーク値
Ｖ、を最適な値に設定することができないのは、従来の
方式と同様である。

しかし、この発明で用するノ９ルス荷電方式では、Ｖ、
≧Ｖ、で設定するのではないことと、火花電圧ｖｓレベ
ルの変動が分オーダ以上の遅いものであることに着目し
、以下の制御を行う。

まず、第１図の構成中、電気集塵電極の電圧ｖＩＰ（”
”Ｐ）を検出器３６で検出し、その検出信号ｄを監視し
ながら、１分〜６０分のあらかじめ設定した周期毎に、
従来の方式と同様の速度（たとえば、１　ｋＶ／５ｅｅ
）でピーク電圧ｖＰを上昇させるように、第１図の制御
装置３１か交流電力制御装置２２へ制御信号Ｇを送る。

その結果、直流高圧電源３２の出力が増大し。

コンデンサ２６の電圧ｖｃが上昇し、ピーク電圧ｖＰが
上昇し、やがて火花電圧Ｖ、　Ｋ達し、電気集塵電極で
火花放電が発生する。

このとき、制御装置３１で前記電気集塵電極の電圧検出
信号ｄよシこの火花放電を検知しく検知方法につい・て
は、この発明では特定しないが、たとえば、火花放電に
よる電気集塵電極の電圧の急峻な低下をとらえて１＆！
識するなど）、火花放電ｖａをｍ識する。

制御装置３１では、ヒの火花電圧ｖ８に７５％〜９５％
で任意に設定された係数が掛けられ、最初の制御値（＝
０．７５〜０．９５　Ｖ、　）２＞を算出され、この制
御値にピーク電圧ｖＰがなるように、コンデンサ２６の
電圧ｖｃが制御装置３１１１Ｃよる直流高圧電源３２０
１次側交流電力を増減させることくよって、調節される
。その結果、電気集塵電極のピーク電圧ｖＰが所定のピ
ーク電圧Ｖ、　＝　０．７５〜０．９５　ＶｓＫ制御サ
レす。

このような電気集塵電極の電圧のピーク電圧ｖＰの変動
は第６図に示されている。この第６図を前述の第４図を
比較して、火花放電の発生頻度が極めて少なく、かつ高
抵抗ダス）ＩＣ対して、自己放電形ノ母ルス荷電の効果
が最適に生かせるｖ、　＝０．７５〜０．９　ｓ　ｖ、
　Ｋはぼ制御サレル。

なお、定格値まで、運転電圧を上昇させても、火花が生
じない場合には、定格値で運転することはいうまでもな
い。

上記からも明らかなように、自己放電形パルス荷電方式
は簡単な回路で急峻なノＪ？ルス状の印加電圧波形を得
ることができる（第９図のａ部）。

仁の急峻な波形によシ、通常のノ４ルス荷電と同様、各
放電極よシ集塵極に一様に荷電を与える仁とができ、従
来の荷電方式に比べ、高抵抗ダストに対し、特に集塵効
率の向上が可能であるが、自己放電形ノクルス荷電方式
はこの発明のように、常に火花放電より５〜２５％程度
低いビ一り電圧で運転することによ勺、高抵抗ダストに
対して、最適の効率で運転できる。

これは第９図に示したように、高抵抗ダストの場合、電
気集塵電極の電圧ピーク値Ｖ、が火花開始電圧で最大と
なるのではなく、火花開始電圧の０．７５〜０．９５倍
のところで極大値をとるという。実験的結果に基づく。

すなわち、従来の荷電方式では、火花開始の近傍で運転
すれば、最大の性能が得られたが、自己放電形・９ルス
荷電方式の場合、電気集塵電極のピーク電圧が火花開始
電圧の近くになると、高抵抗ダストの場合に逆電離の影
響によ）かえりて性能が低下するためであシ、最大の性
能は火花開始電圧の０．７５〜０．９５倍のところにあ
る。

したがって、自己放電形ノ９ルス荷電方式を用いかつ火
花開始電圧の０．７５〜０．９５倍の電圧ピーク値に常
に維持する制御方法によル、高抵抗ダストに対して最適
な集塵効率を得る仁とができ、自己放電形・臂ルス荷電
方式電気集塵装置に利用できる。

第７図は発明者らの実験結果の一例を示すものである。

この第７図は横軸に電圧のピーク値をとシ、縦軸に電気
集塵電極の出方煤塵濃度比（最も性能がよいＶ＝５５ｋ
Ｖのときの出口濃度をｌとした相当比で示す）を示す。

この第７図よシ、電圧のピーク値を徐々に上げるにした
がい、出口濃度は減少する傾向を示すが、Ｖ＝５５ｋＶ
で出口濃度は極小値をとシ、それ以上のピーク電圧では
、反対に出口濃度が増大して、Ｒ終的１ｃ７０ｋＶのピ
ーク値にて火花放電を生−じている。すなわち、火花開
始電圧よルミ正ピーク値が一定レベル下がったところに
性能の最適ポイントが存在することを確認している。

〔発明の効果〕

以上のようＫ、この発明の電気集塵制御方法によれば、
電気集塵電極の電圧ピークを火花電圧に可及的に近づけ
る火花頻度方式を採用するのではなく、火花電圧はあく
までも運転状況の確認のために利用し、常に火花電圧よ
シ所定の電圧低い電圧で運転制御するようＫしたので、
高抵抗ダストに対して、最適の効率で運転でき。

最適な集塵効率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電気集塵制御方法の一実施例に適用
される電気集塵制御装置の回路図、第２図はｆａ１図の
電気集塵制御装置における電気集塵電極の時間対電圧の
関係を示す図、第３図は第２図の円の部分を拡大して示
す時間対電圧の関係を示す図、第４図は第１図の電気集
塵制御装置の電気集塵電極の火花放電後電圧を低下させ
た後再度電圧を上昇させた状態を示す図、第５図は第１
図の電気集塵制御装置における高抵抗ダスト時の電気集
塵電極の電圧ピーク値と集塵性能との相関を示す図、第
６図は第１図の電気集塵制御装置における電気集塵電極
の電圧ピーク変動による火花放電の状態を示す図、第７
図は第１図の電気集塵装置における電気集塵電極の電圧
のピーク値と出力煤塵との関係の実例結果を示す図、第
８図は従来の自己放電形・臂ルス荷電方式の電気集塵機
の基本的回路図、第９図は第８図の電気集塵機の電気集
塵電極の印加電圧を示す図、第１Ｏ図は従来のノ４ルス
荷電方式の電気集塵機の回路図、第１１図は第１０図の
電気集塵機の電気集塵電極の電圧波形を示す図、第１２
図は第８図の電気“集塵機における逆電離現象の発生時
の電気集塵電極の電流電圧特性図である。 ２１・・・交流電源、２２・・・交流電力制御装置。 ２３・・・昇圧変圧器、２４・・・整流器、２６・・・
コンデンサ、Ｊ７−・・高速スイッチング装置、２８・
・・放電性、ｊ　９−・・集塵極、３０・・・電圧検出
器、３１・・・制御装置、３２・・・直流高圧電源、３
６・・・検出器。 出蝕人復代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第２囚 第３図 第４図 第５図 第６図 ｙｆ間 第７図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 彎五

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 定期的に火花放電を開始するために短時間に運転電圧を
   上昇させて火花放電を起こし、この火花放電発生後上記
   運転電圧を所定電圧に低下させて一定のピーク電圧で集
   塵運転を行うことを特徴とする電気集塵機制御方法。