JPWO2015107638A1 - プラズマ発生装置、プラズマ発生装置の洗浄方法、粒子荷電装置及び集塵装置 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、予備荷電部として、例えば特許文献2に示すようなボクサーチャージャと呼ばれる粒子荷電装置が用いられる場合がある。
すなわち、本発明に係るプラズマ発生装置は、ガス流れに対して直交して設置され、電気的絶縁性を有する筒状の絶縁部と、前記絶縁部内部に前記絶縁部に密着して設けられた内部電極と、前記絶縁部の表面と一体化せずに密着し、前記ガス流れに対して平行又は斜めに線状に設けられた表面電極と、前記内部電極と前記表面電極との間に電圧を印加して、前記表面電極と前記絶縁部との境界表面に沿面放電を発生させる電源部とを備える。
この構成によれば、表面電極は、例えばコイルスプリングであって、市販されているものを利用でき、絶縁部に対して密着するように配置しやすい。
この構成によれば、洗浄部から供給される液体によって、絶縁部や表面電極の外表面に付着したダストや反応生成物等を除去できる。また、加熱用電源部によって表面電極の両端に電圧がされると、表面電極の温度が上昇し、絶縁部や表面電極の洗浄により残存した液体を蒸発させ、絶縁部や表面電極を乾燥させることができる。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態に係るプラズマ発生装置1について、図1〜図7を用いて説明する。
プラズマ発生装置1は、図1に示すように、主電源部5と、絶縁体(絶縁部)7と、内部電極8と、表面電極9などを備える。絶縁体7、内部電極8及び表面電極9は、沿面放電電極系を構成する。プラズマ発生装置1は、1つ又は複数の沿面放電電極系を備える。
絶縁体7の軸線を通過する中空部分には、絶縁体7に密着して内部電極8が軸線に対して平行に設置される。内部電極8は、金属製の中実若しくは中空の棒状部材、金属繊維又は鉄粉などである。
絶縁体7の表面には、絶縁体7に対して拘束させずに、かつ、絶縁体7に密着して表面電極9が設置される。表面電極9は、1本の絶縁体7の軸線方向に設置される。
なお、表面電極9には、窒化等の表面硬化処理を施したり、導電性の耐磨耗性材料を表面に適用したりしてもよい。これにより、表面電極9などの寿命を延長することができる。
次に、本発明の第2実施形態に係るプラズマ発生装置2について、図8及び図9を用いて説明する。
プラズマ発生装置2は、第1実施形態と同様に、主電源部5と、絶縁体(絶縁部)7と、内部電極8と、表面電極9などを備え、さらに、加熱用電源部14を備える。主電源部5、内部電極8及び表面電極9によって放電用回路が構成され、放電用回路にはスイッチSW1が設けられる。加熱用電源部14及び表面電極9によって加熱用回路が構成され、加熱用回路にはスイッチSW2が設けられる。絶縁体7、内部電極8及び表面電極9は、沿面放電電極系を構成する。図8及び図9で示した例では、沿面放電電極系は1本であるが、複数本でもよい。複数本の場合、各沿面放電電極系は、主電源部5又は加熱用電源部14に対し、直列、並列、又は直並列に接続される。
起動時は、まず、図9に示すように、加熱用回路のスイッチSW2をONにし、放電用回路のスイッチSW1をOFFにして、表面電極9に電圧を印加し表面電極9の温度を上昇させる。これにより、結露等によって表面電極9と絶縁体7に付着していた水分を乾燥できる。
可否の判断は、主電源部5に設置されている電圧・電流計測器を使用する。
乾燥処理が所定時間経過した後、放電用回路のスイッチSW1をONにして、内部電極8に高周波高電圧を印加する。そして、規定の電圧を満たしている場合、電流値が予め定められた範囲内にあるか否かを判断する。電流値(ピーク値、平均値若しくは実効値、又はこれらの組み合わせ)が所定の範囲内にあるとき、洗浄及び乾燥が適正に実施されたと認定して、高周波高電圧の印加を継続する。
次に、本発明の第3実施形態に係る粒子荷電装置、及び、本実施形態に係る粒子荷電装置を備える集塵装置について説明する。
<本実施形態が解決しようとする課題>
ボクサーチャージャは、互いに対向する電極間に交番電界を形成し、かつ、電極近傍でコロナ放電を発生させる。ボクサーチャージャは、電界の両側からダストの帯電が可能であるため、高い帯電能力を有し、電界が周期的に交番するため、電極にダストが付着しても当該ダスト層への電荷の蓄積がなく、逆電離現象の発生を防止できる。
集塵装置は、石炭焚き若しくは重油焚き等の発電プラント、又は焼却炉などの煙道や、粉塵を発生させる装置の後流に設置され。集塵装置は、燃焼排ガスや空気中に含まれるダスト(粒子状物質)を集塵するバグフィルタと、予備荷電部としてのボクサーチャージャなどを備える。集塵装置において、ボクサーチャージャは、バグフィルタに対してガス流れの上流側に設置される。
絶縁体7の軸線を通過する中空部分には、絶縁体7に密着して内部電極8が軸線に対して平行に設置される。内部電極8は、金属製の中実又は中空の棒状部材、金属繊維又は鉄粉などである。絶縁体7の表面には、絶縁体7に密着して表面電極9が設置される。表面電極9は、1本の絶縁体7の軸線方向に設置されてもよいし、複数本の絶縁体7にわたってガス流れに対して平行に設置されてもよい。表面電極9の設置方法については後述する。
一つのアーム11における複数本の沿面放電電極系16は、表面電極9を含む沿面放電電極系16の外径をdとしたとき、d以下の間隔で設置される。沿面放電電極系16間が離れすぎていないことによって、複数本の沿面放電電極系16が一体化された一つの電極であるように作用する。すなわち、沿面放電電極系16が筒形状で形成され複数本組み合わされることによって、ボクサーチャージャ15の帯電時間の増加に寄与し、発電プラント又は焼却炉などの煙道等のガス流速に対応して必要な帯電時間を満たす仕様のボクサーチャージャ15を製作できる。更に、一つのアーム11における沿面放電電極系16間が離れすぎていないことによって、下流側の沿面放電電極系16の近傍で、ガス流れが整流化され、表面電極9の磨耗を促進する角度で衝突するガス流れの流速を低減できることから、表面電極9の摩耗を減らせる。
上流側整流体3と上流側整流体3に隣接する沿面放電電極系16は、沿面放電電極系16の外径d以下の間隔で設置される。
上流側整流体3は、例えば炭素鋼製又はSUS製の導電性部材であり、沿面放電電極系16の表面電極9と同一の電圧が印加される。
下流側整流体4と上流側整流体4に隣接する沿面放電電極系16は、沿面放電電極系16の外径d以下の間隔で設置される。
下流側整流体4が設置されることによって、下流側整流体4が設置されない場合に比べて、下流側整流体4の上流側に位置する沿面放電電極系16の近傍で、ガス流れが整流化される(なお、流れの相違は、シミュレーションによって確認されている)。
下流側整流体4は、例えば炭素鋼製又はSUS製の導電性部材であり、沿面放電電極系16の表面電極9と同一の電圧が印加される。
主電源部5は、同一の仮想面21,22に存在する複数本の沿面放電電極系16の表面電極9、上流側整流体3及び下流側整流体4に同一の交番電圧を印加する。また、主電源部5は、励起電源部6にも同一の交番電圧を印加する。第1アーム11Aの沿面放電電極系16と第2アーム11Bの沿面放電電極系16は、図13に示すように、半波長ずれたタイミングで交番電圧(図13中のVcharage)が印加されることから、二つの仮想面21,22間には交番電界が形成される。
表面電極9は、例えば、図2に示すように、コイルスプリングを絶縁体7の表面に巻きつけたり、図3に示すように、絶縁体7の表面に波状に導電線を設置したりすることによって、絶縁体7の表面に密着して形成される。また、表面電極9は、図4に示すように、絶縁体7の表面に複数のリング状部材を設置し、各リング状部材を電気的に接続することによって、絶縁体7の表面に密着して形成される。
3 上流側整流体(第1整流化部材)
4 下流側整流体(第2整流化部材)
5 主電源部(電源部)
6 励起電源部
7 絶縁体(絶縁部)
8 内部電極
9 表面電極
13 洗浄ノズル
14 加熱用電源部
15 ボクサーチャージャ(粒子荷電装置)
16 沿面放電電極系
Claims (11)
- ガス流れに対して直交して設置され、電気的絶縁性を有する筒状の絶縁部と、
前記絶縁部内部に前記絶縁部に密着して設けられた内部電極と、
前記絶縁部の表面と一体化せずに密着し、前記ガス流れに対して平行又は斜めに線状に設けられた表面電極と、
前記内部電極と前記表面電極との間に電圧を印加して、前記表面電極と前記絶縁部との境界表面に沿面放電を発生させる電源部と
を備えるプラズマ発生装置。 - 前記表面電極は、前記絶縁部の表面に螺旋状に巻回される請求項1に記載のプラズマ発生装置。
- 前記表面電極の両端に電圧を印加する加熱用電源部と、
前記絶縁部及び前記表面電極の外表面に対して液体を供給する洗浄部と、
を更に備える請求項1又は2に記載のプラズマ発生装置。 - 請求項3に記載のプラズマ発生装置の洗浄方法であって、
前記電源部が前記内部電極と前記表面電極との間に電圧を印加して、前記表面電極と絶縁部との境界表面に沿面放電を発生させるステップと、
前記沿面放電の発生を停止させた後、前記洗浄部が前記絶縁部及び前記表面電極の外表面に対して液体を供給するステップと、
前記液体の供給を停止させた後、前記加熱用電源部が前記表面電極の両端に電圧を印加するステップと
を含むプラズマ発生装置の洗浄方法。 - 前記加熱用電源部による電圧印加を停止させた後、
前記電源部が電圧を印加して、前記内部電極と前記表面電極との間を流れる電流の電流値を測定するステップと、
前記測定された電流値に基づいて、前記電圧の印加を継続するか否かを判断するステップと
を更に含む請求項4に記載のプラズマ発生装置の洗浄方法。 - ガス流れに対して平行な互いに対向する二つの仮想面内にそれぞれ設置され前記二つの仮想面間に交番電界を形成する沿面放電電極系を備え、
前記沿面放電電極系は、
前記ガス流れに対して直交して設置され、電気的絶縁性を有する筒状の絶縁部と、
前記絶縁部内部に絶縁部に密着して設けられる内部電極と、
前記絶縁部の表面と一体化せずに密着し、前記ガス流れに対して平行又は斜めに線状に設けられた表面電極と、
を有し、
前記沿面放電電極系の前記内部電極と前記表面電極の両方に交番電圧を印加する主電源部と、
前記内部電極と前記表面電極との間に励起電圧を更に印加して、前記表面電極と前記絶縁部との境界表面に沿面放電を発生させる励起電源部とを更に備える粒子荷電装置。 - 前記仮想面内にて前記沿面放電電極系に対して前記ガス流れの上流側に設置され、前記仮想面に対して直交する方向の幅は前記沿面放電電極系と略同一であり、前記ガス流れに対して平行な面を有する第1整流化部材を更に備える請求項6に記載の粒子荷電装置。
- 前記仮想面内にて前記沿面放電電極系に対して前記ガス流れの下流側に設置され、前記仮想面に対して直交する方向の幅は前記沿面放電電極系と略同一である第2整流化部材を更に備える請求項7に記載の粒子荷電装置。
- 前記第1整流化部材及び第2整流化部材は、導電性を有し、表面電極と同一の電圧に印加される請求項8に記載の粒子荷電装置。
- 一方の前記沿面放電電極系の前記表面電極は、対向する他方の前記沿面放電電極系に面する部分にのみ形成される請求項6から9のいずれか1項に記載の粒子荷電装置。
- バグフィルタと、前記バグフィルタに対して前記ガス流れの上流側に配置される請求項6から10のいずれか1項に記載の粒子荷電装置とを備える集塵装置。
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JPH10244183A (ja) * | 1997-03-06 | 1998-09-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電気集塵装置及びその逆洗掃気方法 |
WO2011152357A1 (ja) * | 2010-06-02 | 2011-12-08 | 三菱重工メカトロシステムズ株式会社 | 集塵装置の運転方法及び集塵装置 |
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2014
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JPS58902B2 (ja) * | 1979-12-07 | 1983-01-08 | 増田 閃一 | 粒子荷電装置用電極 |
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