WO2011152357A1

WO2011152357A1 - 集塵装置の運転方法及び集塵装置

Info

Publication number: WO2011152357A1
Application number: PCT/JP2011/062389
Authority: WO
Inventors: 一隆富松; 加藤　雅也; 明良南波; 上田　泰稔
Original assignee: 三菱重工メカトロシステムズ株式会社
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2011-12-08
Also published as: US20130074690A1; CN103025434A; JPWO2011152357A1

Abstract

予備荷電部内の電極への高抵抗ダストの付着を低減し、安定した荷電を行うことにより、圧力損失が低く且つ高効率な集塵方法の運転方法及び集塵装置を提供する。ガスが流通する煙道に、上流側から順に予備荷電部（１１０）とバグフィルタとを備え、予備荷電部（１１０）がダストを帯電させる電極と、電極に電力を供給する電源と、前記予備荷電部を流通する前記ガスの流速を所定値とするガス流速制御装置と、を備える集塵装置において、電極からダストに電圧を印加してダストを帯電させる工程と、前記予備荷電部内を流通する前記ガスの流速を増大させて、前記電極に付着した前記ダストを除去する工程と、を備える集塵装置の運転方法。

Description

集塵装置の運転方法及び集塵装置

　本発明は、ガス中に含有されるダストを除去する集塵装置及びその運転方法に関する。

　従来、ガス中に含有されるダスト（粒子状物質）を処理するための濾布を備えるバグフィルタが設置される。ガスの一例として、石炭や重油を燃焼する際に発生する排ガスや、空気が挙げられる。上記バグフィルタは、石炭焚きや重油焚き等の発電プラント、焼却炉等の産業用燃焼設備などの煙道に設置される他、粉塵を発生させる装置付近に設置されて環境集塵を実施する集塵機にも適用される。
　バグフィルタの上流側煙道には、予備荷電部が設置されることがある。予備荷電部は、放電極と接地極とからなる帯電部において、コロナ放電によりガス中のダストに正または負の電荷を与えて、ダストを凝集粗大化させるものである。静電凝集により粗大化したダストは、後段のバグフィルタの濾布表面に捕集され、ダスト層を形成する。ダスト層が形成されることによって低圧損となり、微細粒子が粗大粒子に凝集される。これにより、バグフィルタの目詰まりが低減するとともに、逆洗時に粗大粒子が沈降しやすくなる。この結果として、バグフィルタの圧損上昇を抑制することができる。

　一方、接地極表面にもダストが付着してダスト層が形成される。ダスト層の堆積が増加すると、ダスト層内での電圧効果が生じて放電電流が減少する。更にダスト層の絶縁破壊電界強度を超えると、接地極側から逆極性（負荷電の場合は正）の電荷が放出される逆電離現象が発生する。これにより、ダストの帯電が阻害されて荷電効率が大幅に低下する。

　一般に、安定した荷電を維持するためには、逆電離現象を防止するのみならず、電極のクリーンアップ技術が不可欠である。そのため、予備荷電部に槌打機構が設けられ、定期的に電極を槌打することにより電極に付着したダストを除去することが行われている。
　特許文献１は、ガス流方向に平行して２室以上の予備荷電室を備える予備荷電装置を開示している。特許文献１の予備荷電装置では、荷電を行っている予備荷電室で逆電離現象が発生した場合に、正常な荷電が行える予備荷電室へとガス流路を切り替えることにより、ダストの荷電を継続させている。ガス流路切替え後、逆電離現象が発生した予備荷電室内のダストを払い落とすことにより、予備荷電室を復元することができる。

特開昭６０－１６６０５２号公報（請求項１、第２頁右上欄１９行～左下欄８行及び右下欄５～１５行、第３頁左上欄５～１０行、第３図）

　本発明は、予備荷電部内の電極へのダストの付着を低減し、安定した荷電を行うことにより、圧力損失が低く且つ高効率な集塵方法の運転方法及び集塵装置を提供することを目的とする。

　本発明は、ガスが流通する煙道に、上流側から順に、前記ガス中のダストを帯電させる予備荷電部と、該ダストを収集するバグフィルタとを備える集塵装置の運転方法において、前記予備荷電部の内部に設けられた電極から前記ダストに電圧を印加して、前記ダストを帯電させる工程と、前記予備荷電部内を流通する前記ガスの流速を増大させて、前記電極に付着した前記ダストを除去する工程と、を備えることを特徴とする集塵装置の運転方法を提供する。
　上記発明では、ダストを除去する工程において、予備荷電部内を流通するガスの流速を増大させることによって、電極に付着したダストを除去することができる。

　前記ダストを除去する工程が、前記予備荷電部のガスの入口側及び出口側の少なくとも一方において、前記ガスの流通面積を減少させることにより前記予備荷電部内を流通する前記ガスの流速を増大させることが好ましい。
　上記発明では、前記ダストを除去する工程において、前記予備荷電部の前記ガスの入口側または出口側に設けられるガス流通路変更部の開度を制御することによって、前記ガス流通面積を減少させる。

　また、本発明は、ガスが流通する煙道に、上流側から順に予備荷電部とバグフィルタとを備え、前記予備荷電部が、前記ガス中のダストを帯電させる電極と、前記電極に電力を供給する電源と、前記予備荷電部を流通する前記ガスの流速を所定値とするガス流速制御装置と、を備える集塵装置を提供する。
　予備荷電部においてダストを帯電させることにより、ダストを凝集させることができ、後段のバグフィルタで捕集されやすくすることができる。一方で、予備荷電部におけるダスト帯電時にダストが電極表面に付着し、逆電離現象が発生しやすい状態となる。本発明では、ダストの堆積による逆電離現象を防止するために、予備荷電部を通過するガスの流速を増大させて、電極に付着したダストを飛散させる。

　前記ガス流速制御装置が、前記予備荷電部の前記ガスの入口及び出口の少なくとも一方に、前記ガスの流通する方向に対して並列に設けられ、前記ガスの流通面積を増減させるガス流通路変更部と、前記予備荷電部を流通する前記ガスの流速が所定値になるように、前記ガス流通路変更部のガス通路面積を制御するための制御部とを備えることが好ましい。

　ガスの流速を増大させる手段として、本発明では予備荷電部のガス入口側及び／または出口側にガス流通路変更部を設け、ガス流通路変更部の開度を制御する方法が採用される。本発明の集塵装置では、電極の槌打機構などが不要となり、より簡素な装置構成にて電極表面の清掃を実施し、逆電離を確実に防止することができる。

　前記ダストを除去する工程において、前記ガスの流速を、１５ｍ／ｓ以上に増大させることが好ましい。

　一般的な集塵装置において、予備荷電部内を流通するガスの流速は１０～１５ｍ／ｓ程度とされる。ガスの流速を１５ｍ／ｓ以上、好ましくは２０ｍ／ｓ以上と増大させることにより、予備荷電部の電極に付着したダストを飛散させることができる。

　前記ダストを除去する工程において、前記ガスの流速を増大させる前に又は前記ガスの流速を増大させている間に、前記電極からの電流供給を停止することが好ましい。こうすることで、電極からダストが除去されやすくなり、電極の清掃効率を向上させることができる。

　上記発明において、前記ダストを帯電させる工程において、前記電極に、交流電流を供給する、または、正及び負の電流を交互に供給することが好ましい。前記予備荷電部がボクサーチャージャとされることにより、逆電離を効果的に防止することができるので、好ましい。ボクサーチャージャとは、単極性の電荷を双方向から荷電できる装置であり、例えば交流電界の中で、正、又は負の電界がかかったときにのみ、当該電極でプラズマを発生させ、正、または負のイオンを引き出して双方向から荷電する装置である（静電気ハンドブック第１版４９４ページの記載参照）。

　前記予備荷電部をボクサーチャージャとした場合、前記ダストを除去する工程において、重畳させる励起電圧を、前記ダストを帯電させる工程で印加した励起電圧より高くしても良い。そうすることで、電極表面に発生する沿面放電の強度が増加し、電極に付着したダストを払い落とす効果が向上する。

　該ダストを帯電させる工程が、オン－オフ荷電制御によって印加する前記電圧を変化させる段階を含んでも良い。
　オンステップにより一定時間ダストを帯電させた後、帯電されたダストの一部が静電力により電極に付着する。オフステップにて電圧の印加を停止することで、帯電したダストが電極から離れやすくなるため、逆電離を効果的に防止することができる。

　前記オン－オフ荷電制御は、前記ダストに電圧を印加するオンステップと、前記オンステップの後、前記予備荷電部内における前記ダストの滞留時間よりも長い時間、電圧の印加を停止するオフステップとを繰り返す制御であると良い。
　オフステップをダストの滞留時間より長くすることで、帯電したダストをより電極から離れやすい状態とすることができる。オフステップ中に予備電極部を通過するダストは、帯電されずにバグフィルタへと導入されることになるが、バグフィルタには既に帯電されたダストが捕集されているため、無帯電のダストが既に捕集されたダストに凝集されて、捕集される。よって、バグフィルタの圧損上昇に大きく寄与する心配はない。

　該ダストを帯電させる工程が、引き出し電圧の印加を停止するか、又は、重畳させる励起電圧を、一時的に高くする段階を含んでも良い。
　そうすることで、電極表面に発生する沿面放電の強度が増加し、電極に付着したダストを払い落とすことができるため、逆電離を効果的に防止することができる。

　また、本発明は、ガスが流通する煙道に、上流側から順に、前記ガス中のダストを帯電させる予備荷電部と、該ダストを収集するバグフィルタとを備える集塵装置の運転方法において、前記予備荷電部の内部に設けられた電極から前記ダストに電圧を印加して、前記ダストを帯電させる工程を備え、該ダストを帯電させる工程が、オン－オフ荷電制御によって印加する前記電圧を変化させる段階を含むことを特徴とする集塵装置の運転方法を提供する。
　　オンステップにより一定時間ダストを帯電させた後、帯電されたダストの一部が静電力により電極に付着する。オフステップにて電圧の印加を停止することで、帯電したダストが電極から離れやすくなるため、逆電離を効果的に防止することができる。

　前記オン－オフ荷電制御が、前記ダストに電圧を印加するオンステップと、前記オンステップの後、前記予備荷電部内における前記ダストの滞留時間よりも長い時間、電圧の印加を停止するオフステップとを繰り返す制御であることが好ましい。
　オフステップをダストの滞留時間より長くすることで、帯電したダストをより電極から離れやすい状態とすることができる。オフステップ中に予備電極部を通過するダストは、帯電されずにバグフィルタへと導入されることになるが、バグフィルタには既に帯電されたダストが捕集されているため、無帯電のダストが既に捕集されたダストに凝集されて、捕集される。よって、バグフィルタの圧損上昇に大きく寄与する心配はない。

　また、本発明は、ガスが流通する煙道に、上流側から順に、前記ガス中のダストを帯電させる予備荷電部と、該ダストを収集するバグフィルタとを備える集塵装置の運転方法において、前記予備荷電部をボクサーチャージャとし、前記予備荷電部の内部に設けられた電極から前記ダストに電圧を印加して、前記ダストを帯電させる工程を備え、該ダストを帯電させる工程が、引き出し電圧の印加を停止するか、又は、重畳させる励起電圧を、一時的に高くする段階を含むことを特徴とする集塵装置の運転方法を提供する。
　過剰な励起電圧を重畳させることで、電極表面に発生する沿面放電の強度を増加させることができる。それによって、電極に付着したダストを払い落とすことができるため、逆電離を効果的に防止することが可能となる。

　本発明によれば、槌打機構が不要となるため、予備荷電部をより簡素な装置構成とすることができる。また、電極表面にダストが付着した場合でも、逆電離現象が発生しないようにするとともに、ダストの帯電を効率的に実施することができる。

本発明の第１実施形態に係る集塵装置の概略図である。本発明の第１実施形態に係る集塵装置における予備荷電部の概略図である。予備荷電部の電極構造の一例を示す概略図である。予備荷電部の電極構造の別の例を示す概略図である。予備荷電部の電極構造の別の例を示す概略図である。ボクサーチャージャ方式の電極に印加する電圧の波形パターンを例示する図である。予備荷電部のガス入口側にダンパが設置される場合における電極の清掃方法を説明する図である。予備荷電部のガス入口側及び出口側の両方にダンパが設置される場合における電極の清掃方法を説明する図である。予備荷電部内の電極のガス上流側に保護部材を設ける例を示す概略図である。バグフィルタの複数のセグメントのうちの１つを清掃した際のタイミングチャート模式図である。図３に示す電極を採用した場合の時間とバグフィルタ圧力損失との関係を示す。周波数５０Ｈｚで連続荷電した場合の電圧の波形パターンを示す図である。周波数５０Ｈｚで間欠荷電した場合の電圧の波形パターンを示す図である。図５に示す電極を採用した場合の時間とバグフィルタ圧力損失との関係を示す。

　以下に、本発明に係る集塵装置の一実施形態を、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
　図１は、本実施形態に係る集塵装置の概略図である。集塵装置１００は、ボイラ（燃焼炉）１４０の下流側の煙道に設置され、上流側から順に予備荷電部１１０とバグフィルタ１３０とを備える。バグフィルタ１３０の下流側煙道には、誘引ファン１５０及び煙突１６０が設置される。

　図２は、集塵装置の予備荷電部の概略図である。予備荷電部１１０は、内部に電極部１１１を備える。予備荷電部１１０は、予備電極部１１０を流通するガスの流速を所定値とするガス流速制御装置を備える。本実施形態のガス流速制御装置は、ガスの入口側及び出口側の少なくとも一方に、ガスの流通面積を変化させるガス流通路変更部１１２を含む。ガス流通路変更部１１２は、例えばダンパとされる。図２は、ガスの入口側に複数のダンパを設ける例を示している。本実施形態では、複数のダンパ１１２がガスの流通方向に対して並列になるように設置されている。隣接するダンパ１１２の間には、仕切り１１３が設けられる。
　予備荷電部１１０には、図１に示すように、ダンパ１１２の開度を調整するための制御部１２０が接続される。

　図３は、本実施形態における予備荷電部１１０の電極部の一例を示す概略図である。図３の電極部は、支持体２０１により支持された複数の突起状の放電極２０２と、平板状の接地極２０３と、支持体２０１に接続される高圧電源２０４とを備える。高圧電源２０４は、交流電源でも良いし、正負の切替が可能な電極であっても良い。図３のように、複数の支持体２０１及び接地極２０３が設けられても良い。放電極２０２の先端と接地極２０３とが対向し、支持体２０１と接地極２０３とが略平行になるように配置される。ボイラから流入する燃焼排ガスは、図３に示すように、支持体２０１と接地極２０３との間隙を流通する。

　図４は、予備荷電部１１０の電極部の別の例である。図４の電極部は、支持体２１１により指示された複数の突起状の放電極２１２と、複数の孔を有する接地極２１３と、支持体２１１に接続される高圧電源２１４とを備える。高圧電源２１４は、交流電源でも良いし、正負の切替えが可能な電極であっても良い。接地極２１３は、例えば金網、パンチングメタルなどとされる。放電極２１２の先端と接地極２１３とが対向し、支持体２１１と接地極２１３とが平行になるように配置される。ボイラからの燃焼排ガスの流れは接地極２１３に対して垂直であり、燃焼排ガスは接地極２１３の孔を流通する。

　図５は、予備荷電部１１０の電極部の別の例である。図５の電極部は、ボクサーチャージャ方式の電極である。円筒型や平板型の電極２２１は、励起電源２２２及び引出電源２２３に接続される。
　電極２２１は、絶縁体(セラミックス等)内部に内部電極２２４が埋め込まれた絶縁体２２５を支持体とし、絶縁体２２５におけるガスが流通する側の面に表面電極２２６が複数設けられている。
　ダスト２２７を含むガスは、円筒型電極、平板型電極のどちらの場合も２つの電極間を流通する。

　バグフィルタ１３０は、ダストチャンバ１３１内にガス中のダストを捕集するための濾布１３２が設置される。ダストチャンバ１３１の上部には、ダストチャンバ１３１上部の壁及び濾布１３２を介してダストチャンバ１３１と分離される上部空間が設けられる。ダストチャンバ１３１は煙道により予備荷電部１１０に接続され、上部空間は煙道により誘引ファン１５０に接続される。

　以下に、本実施形態の集塵装置の運転方法を説明する。
　通常の集塵が行われている間、制御部１２０は、予備荷電部１１０に設けられる複数のダンパ１１２を開放する。すなわち、複数のダンパ１１２の全ては、ガスの流れ方向に対して平行に位置する。ボイラ１４０から予備荷電部１１０に流入するガスの流速は、ボイラの負荷や煙道の流通面積に依存し、一般に１０ｍ／ｓから１５ｍ／ｓ程度とされる。

　集塵時において、予備荷電部の電極として図３または図４の電極を採用した場合、電源２０４，２１４は、支持体２０１，２１１及び放電極２０２，２１２に正又は負の単一電流(連続荷電、又はオンオフ荷電)や交流電流を流すか、または、正の電流と負の電流とを交互に流す。これにより、放電極２０２，２１２と接地極２０３，２１３との間でコロナ放電が発生し、放電極２０２，２１２と接地極２０３，２１３との間を流通するガス中に含まれるダストが帯電されて凝集する。

　図５に示されるボクサーチャージャ方式の電極を採用した場合、内部電極２２４と表面電極２２６との間に励起電圧として高周波の電界を加える。このとき、表面電極２２６周辺の絶縁体(セラミック等)２２５表面に沿面放電が発生する。励起電圧を上昇させると沿面放電の強度が増加し、付着ダストの払い落し効果が向上する。沿面放電により発生したプラズマ中の正イオンまたは負イオンを、内部電極２２４間に印加した引き出し電源によって印加された交流電界を使用して対面する電極へ相互に引き出すことで、ガス中のダスト２２７に双方向からの荷電が可能となる。
　図６に、ボクサーチャージャ方式の電極に印加する電圧の波形パターンを例示する。同図において、横軸は時間、縦軸は電圧である。図６に示すように、表面電極２２６には励起電圧が重畳される。

　凝集したダストは、後段のバグフィルタ１３０のダストチャンバ１３１内に流入する。バグフィルタ１３０の上部空間は、誘引ファン１５０により吸引されている。このため、ダストチャンバ１３１から濾布１３２を介して上部空間に流入する気流が発生している。ガスが濾布１３２を通過する際、濾布１３２の外表面にダストが捕集される。

　ダストの荷電が継続されていると、予備荷電部１１０内の接地極２０３，２１３表面やセラミック電極２２５表面にダストが付着・堆積する。このため、逆電離現象が発生しやすい状態となる。
　本実施形態では、定期的に予備荷電部１１０内の電極の清掃が実施される。
　図７は、予備荷電部のガス入口側にダンパが設置される場合における電極の清掃方法を説明する図である。なお、ガス出口側にダンパが設置される場合も、同様にして電極の清掃が実施される。
　制御部１２０は、ダストの荷電が所定時間実施されると、図７のように、ダンパの一部１１２ａを閉鎖し、他のダンパ１１２ｂを開放した状態とする。これにより、ガスの流通面積が減少し、予備荷電部１１０内を流通するガスの流速が上昇する。このため、電極表面に付着したダストが飛散して、電極表面から除去される。
　制御部１２０は、清掃を実施する電極部分に対応させて、閉鎖するダンパの位置を適宜決定することができる。
　電極の清掃を所定時間実施した後、制御部１２０は閉鎖されていたダンパ１１２ａを開放し、電極の清掃を終了する。

　図８は、予備荷電部１１０のガス入口側及び出口側の両方にダンパが設置される場合における電極の清掃方法を説明する図である。
　制御部１２０は、所定時間ダストの荷電が実施されると、ガス入口側のダンパの一部１１２ａと、出口側のダンパの一部１１２ｃとを閉鎖する。入口側のダンパ１１２ｂ及び出口側のダンパ１１２ｃは開放されたままとされる。この工程により、電極表面に付着したダストが除去される。
　電極の清掃を所定時間実施した後、制御部１２０は閉鎖されていたダンパ１１２ａ、１１２ｃを開放し、電極の清掃を終了する。

　電極表面のダストを効果的に除去するためには、電極清掃時に予備荷電部１１０内を流通するガスの流速は１５ｍ／ｓ以上、好ましくは２０ｍ／ｓ以上であることが好ましい。制御部１２０は、流速が１５ｍ／ｓ以上（好ましくは２０ｍ／ｓ以上）を達成するように、ダンパの開度、すなわち、閉鎖されるダンパの数を決定する。

　清掃時に予備荷電部を流通するガスの流速が１０ｍ／ｓを超えると、電極材料が磨耗する恐れがある。磨耗を防止するために、電極は耐摩耗性に優れる材料で製造されてもよい。具体的に、電極材料として焼入れ処理された鋼材（Ｓ４５Ｃ、ＳＵＳ４２０Ｊ１、ＳＣＭ４３５など）、チル鋳鉄、高クロム鋳鉄、硬化クロムめっき処理材料等の耐磨耗材料が適用されることが好ましい。
　あるいは、電極のガス上流側に耐摩耗性に優れる保護部材を設けても良い。保護部材の材料として、ＳＳ４００、ＦＣ２５等の安価な材料を使用しても良いし、焼入れ処理された鋼材、チル鋳鉄、高クロム鋳鉄、硬化クロムめっき処理材料等の耐磨耗材料を使用しても良い。図９（ａ）は、図３の電極部に保護部材を設置した例であり、支持体２０１及び接地極２０３の各々のガス上流側に保護部材２０５が設けられる。図９（ｂ）は、図４の支持体２１１（放電極）のガス上流側に保護部材２１５が設けられる例である。保護部材２０５，２１５は、ダストを含む高速（１０ｍ／ｓ以上）が電極に当たることにより電極が磨耗するのを防止することができるのであれば、形状は特に限定されない。

　本実施形態によれば、ダストを予備荷電部で帯電させ、該帯電したダストをバグフィルタで収集するにあたり、簡易な構成でもって予備荷電部を通過するガス流速を増大させ、予備荷電部の電極に付着したダストを払い落とすことができる。なお、本実施形態ではダンパを用いて流通面積を減少させることとしたがこれに限定されず、例えば、予備荷電部の上流にエアノズルなどを備えて流速を増大させる構成としてもよい。

　〔第２実施形態〕
　次に、第２の実施形態について説明する。
　上記電極の清掃を実施している間に放電を継続していると、ダストが荷電されるために電極表面からダストが除去され難くなる。そこで、本実施形態では、電極の清掃が開始される（ダンパが閉鎖される）前又は電極の清掃中に、制御部１２０は、電源からの放電極、あるいは、内部電極及び表面電極への電流供給を停止し、放電を停止させても良い。この場合、清掃が実施されている間に予備荷電部１１０を通過するダストは帯電・凝集されず、微細なダストも含まれた状態で後段のバグフィルタ１３０のダストチャンバ１３１内に流入する。濾布１３２には既に帯電し凝集したダストが捕集されているため、無帯電のダストが既に捕集されたダストに凝集されることで、捕集される。ダストを十分に除去するには、ガス流を増大させている期間の大部分において電流供給を停止すると良い。

　予備荷電部としてボクサーチャージャを採用した集塵装置に、ガスを流速１０～１５ｍ／ｓの範囲で供給しながら数時間運転すると、電極面を覆うようにダストが付着した。次に、ダストが付着した状態で、電極からの電流供給を停止した後、予備荷電部にダストを含むガスを流速１５～３０ｍ／ｓの範囲で供給し、集塵装置を数分程度運転した。その結果、予備荷電部内の電極に付着したダストの大部分が除去されることを目視で確認できた。上記結果によれば、予備荷電部内を流通するガスの流速を増大させることで、電極に付着したダストを除去する効果がある。又、電流供給を停止することで、付着したダストをより効果的に除去できることも確認できた。

　図１０に、バグフィルタの複数のセグメントのうちの１つを清掃した際のタイミングチャート模式図を示す。同図において、横軸は時間、縦軸（上）はバグフィルタ圧損、縦軸（下）は荷電電圧である。電極は、図３に示すものを採用した。予備荷電部のガス入り口側にはダンパが設置されており、バグフィルタに導入されるガス量は変わらないものとする。ダストを帯電させる工程では、オン－オフ荷電制御により電圧を変化させて印加した。一定時間ダストを帯電させる工程を行った後、電流供給を停止し、電極に付着したダストを除去する工程を実施した。上記２つの工程を１サイクルとして、繰り返し実施した。図１０によれば、電極に付着したダストを除去する工程で電極が清掃されることにより、逆電離が防止され、バグフィルタの圧損低減効果は向上した。

　集塵装置の運転において、予備荷電部の流速を１０～１５ｍ／ｓとした所、荷電開始後から圧力損失が上昇傾向を示した。この状態で、予備荷電部の流速を１５～２０ｍ／ｓの範囲で増大させ、電極の清掃を実施した。清掃後のバグフィルタの圧力損失は清掃前と比べて４％～２０％程度低下した。また、予備荷電部の流速を２０～３０ｍ／ｓの範囲で増大させた場合には、清掃後のバグフィルタの圧力損失は清掃前と比べて７％～２３％程度低下した。
　上記結果によれば、ガス流速を増大させると共に、オン―オフ荷電ではその電流供給を、ボクサーチャージャにおいてはその引き出し電圧を停止させることで、予備荷電部の電極に付着したダストを効率的に除去し、圧力損失を効率的に抑制して安定的に集塵装置の運転が行えることが確認できた。

　なお、予備電極部１１０にボクサーチャージャ方式の電極を採用した場合、上記のように電流供給を停止することに代えて、上記電極の清掃を実施している間、重畳して印加する励起電圧をダスト帯電時よりも上昇させると良い。励起電圧を上昇させることで、沿面放電の強度が増加し、電極に付着したダストを払い落とす効果を向上させることができる。

　[第３実施形態]
　本実施形態では、予備荷電部の荷電制御による圧力損失の違いについて説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態または第２実施形態に示したガス流速を増加させてダストを除去する工程を採用する集塵装置、採用しない集塵装置のいずれにも適用される。装置構成は、流速を向上させるための構成を任意とする以外は、上述までと同様の構成である。

　最初に、無荷電又は連続荷電制御とオン―オフ荷電制御との違いについて説明する。
　図１１に、図３に示す電極を採用し、予備荷電部によってダストを帯電させ、オン－オフ荷電制御によって電圧を変化させた場合（ｃ）と、無荷電または連続荷電にて制御した場合（aまたはｂ）の比較図を示す。図１１に示す通り、無荷電では常時、圧力損失が高い傾向にあり、連続荷電では、無荷電と比して、圧力損失の低減効果は認められるものの、時間の経過と共に圧力損失が上昇傾向にあることがわかる。一方、オン―オフ荷電制御では、最終的には圧力損失は上昇するものの、連続荷電と比しても、その圧力損失の上昇傾向は緩やかであり、バグフィルタの上流に予備荷電部を備える集塵装置において、オン―オフ荷電制御が効果的であることが確認できる。
　なお、オン－オフ荷電制御することで、連続荷電した場合よりも長い間、圧力損失の上昇を抑制することができる。

　オン－オフ荷電制御は、ダストに電圧を印加するオンステップと、オンステップの後、予備荷電部内におけるダストの滞留時間よりも長い時間、電圧の印加を停止するオフステップとを繰り返す制御とすると良い。
　予備荷電部内におけるダストの滞留時間よりも長い時間オフステップを設けることで、電極表面上に付着・堆積したダストに蓄積した電荷をより効果的にリセットすることができる。これによって、逆電離を効果的に防止することができる。

　ここで、ダストはフライアッシュを想定し、逆電離を防止するために、電極表面上に付着・堆積したダストに蓄積した電荷を、緩和させるのに必要な荷電のオフ時間（緩和時定数）を検討したところ、物性値の違いを考慮しても、ダストを帯電させる工程において、オフステップの時間は約３秒程度であれば、十分にリセット可能となる。従って、概ね３秒までの時間を目安に、集塵対象となるダストの物性に応じてオフステップ時間を確保すれば良いことになる。

　例えば、予備荷電部の流速を１５ｍ／ｓ、予備荷電部の長さを０．５ｍとした場合、予備荷電部の滞留時間は約０．０３ｓｅｃとなる。従って、オフステップ時間＞滞留時間となる。オフステップのタイミングでは、全く帯電されないダストが後段のバグフィルタ１３０に導入されることになる。濾布には既に帯電し凝集したダストが捕集されているため、無帯電のダストが既に捕集されたダストに凝集されることで、捕集される。よって、ダストの滞留時間より長い時間のオフステップを設けたとしても、バグフィルタ１３０の圧損低減効果が得られる。

　電気集塵装置（ＥＰ）では、間欠荷電方式と呼ばれる荷電制御技術が知られている。間欠荷電とは、ＥＰ内の全てのダストを帯電させることを前提とした上で、荷電をオフにする時間を設ける制御方法である。ＥＰ内でのダストの滞留時間は、通常、数秒～１０数秒とされている。例えば、図１２に示すように、周波数５０Ｈｚで連続荷電する場合、一回の荷電時間は１０ｍｓｅｃとなる。よって、予備荷電部内を通過する全てのダストを帯電させるためには、図１３に示すような間欠荷電（１／３荷電、荷電のオフ時間：２０ｍｓｅｃ）としなくてはならない。すなわち、間欠荷電における荷電のオフ時間は、数１０ｍｓｅｃから数１００ｍｓｅｃオーダーとする必要がある。従って、間欠荷電方式では、滞留時間＞荷電のオフ時間となるため、本実施形態に係るオン－オフ荷電制御と同程度の電荷リセット効果を得ることはできない。

　図１４に、図５に示すボクサーチャージャ方式の電極を採用し、予備荷電部によってダストを帯電させ、集塵装置を運転した場合の時間とバグフィルタの圧力損失との関係を示す。無荷電（ａ）、及び通常の連続荷電（ｂ）においては、上述と同様の傾向である。一方、予備荷電部の電極をボクサーチャージャ方式（ｃ）とすることで、濾布の圧力損失は３０％～４５％程度低減した。また、圧力損失の上昇傾向も、通常の連続荷電と比して緩やかとなる。これは、予備荷電部の電極をボクサーチャージャ方式とすることで、対向した電極のどちらからも粒子帯電が可能となり、これによって、ダストが電極に付着しにくくなるため、逆電離を抑制することができるためである。

　なお、図５に示されるボクサーチャージャ方式の電極を採用した場合、ダストを帯電させるために印加する電圧に重畳させて励起電圧を印加することも効果的である。励起電圧を上昇させることにより、沿面放電の強度が増加し、電極に付着したダストの電気的な付着力のバランスが変化することで、ダストを払い落とす効果を向上させることができる。また、引き出し電圧をオフする工程を設けることでも、オン―オフ荷電と同様の効果が期待できる。

　なお本発明は、上記実施形態で説明した燃焼排ガス中のダストの除去に限定されず、空気中のダストを除去する場合にも適用される。

　１００　集塵装置
　１１０　予備荷電部
　１１１　電極部
　１１２　ガス流通路変更部（ダンパ）
　１１３　仕切り
　１２０　制御部
　１３０　バグフィルタ
　１３１　ダストチャンバ
　１３２　濾布
　１４０　ボイラ
　１５０　誘引ファン
　１６０　煙突

Claims

　ガスが流通する煙道に、上流側から順に、前記ガス中のダストを帯電させる予備荷電部と、該ダストを収集するバグフィルタとを備える集塵装置の運転方法において、
　前記予備荷電部の内部に設けられた電極から前記ダストに電圧を印加して、前記ダストを帯電させる工程と、
　前記予備荷電部内を流通する前記ガスの流速を増大させて、前記電極に付着した前記ダストを除去する工程と、を備えることを特徴とする集塵装置の運転方法。
　前記ダストを除去する工程が、
　前記予備荷電部のガスの入口側及び出口側の少なくとも一方において、前記ガスの流通面積を減少させることにより前記予備荷電部内を流通する前記ガスの流速を増大させることを特徴とする請求項１に記載の集塵装置の運転方法。
　前記ダストを除去する工程において、前記ガスの流速を、１５ｍ／ｓ以上に増大させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の集塵装置の運転方法。
　前記ダストを除去する工程において、前記予備荷電部の前記ガスの入口側または出口側に設けられるガス流通路変更部の開度を制御することによって、前記ガス流通面積を減少させることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の集塵装置の運転方法。
　前記ダストを除去する工程において、前記ガスの流速を増大させる前、または前記ガスの流速を増大させている間に、前記電極からの電流供給を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の集塵装置の運転方法。
　前記ダストを帯電させる工程において、前記電極に、交流電流を供給する、または、正及び負の電流を交互に供給することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の集塵装置の運転方法。
　前記予備荷電部を、ボクサーチャージャとし、
　前記ダストを除去する工程において、重畳させる励起電圧を、前記ダストを帯電させる工程で印加した励起電圧より高くすることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の集塵装置の運転方法。
　該ダストを帯電させる工程が、オン－オフ荷電制御によって印加する前記電圧を変化させる段階を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の集塵装置の運転方法。
　前記オン－オフ荷電制御が、前記ダストに電圧を印加するオンステップと、前記オンステップの後、前記予備荷電部内における前記ダストの滞留時間よりも長い時間、電圧の印加を停止するオフステップとを繰り返す制御であることを特徴とする請求項８に記載の集塵装置の運転方法。
　該ダストを帯電させる工程が、引き出し電圧の印加を停止するか、又は、重畳させる励起電圧を、一時的に高くする段階を含むことを特徴とする請求項７に記載の集塵装置の運転方法。
　ガスが流通する煙道に、上流側から順に予備荷電部とバグフィルタとを備え、
　前記予備荷電部が、
　前記ガス中のダストを帯電させる電極と、
　前記電極に電力を供給する電源と、
　前記予備荷電部を流通する前記ガスの流速を所定値とするガス流速制御装置と、を備える集塵装置。
　前記ガス流速制御装置が、
　前記予備荷電部の前記ガスの入口及び出口の少なくとも一方に、前記ガスの流通する方向に対して並列に設けられ、前記ガスの流通面積を増減させるガス流通路変更部と、
　前記予備荷電部を流通する前記ガスの流速が所定値になるように、前記ガス流通路変更部のガス通路面積を制御するための制御部と、を備える請求項１１に記載の集塵装置。
　前記電源が、交流電源、または、正及び負の電流を交互に供給する電源である請求項１１または請求項１２に記載の集塵装置。
　前記予備荷電部が、ボクサーチャージャとされる請求項１１または請求項１２に記載の集塵装置。
　ガスが流通する煙道に、上流側から順に、前記ガス中のダストを帯電させる予備荷電部と、該ダストを収集するバグフィルタとを備える集塵装置の運転方法において、
　前記予備荷電部の内部に設けられた電極から前記ダストに電圧を印加して、前記ダストを帯電させる工程を備え、
　該ダストを帯電させる工程が、オン－オフ荷電制御によって印加する前記電圧を変化させる段階を含むことを特徴とする集塵装置の運転方法。
　前記オン－オフ荷電制御が、前記ダストに電圧を印加するオンステップと、前記オンステップの後、前記予備荷電部内における前記ダストの滞留時間よりも長い時間、電圧の印加を停止するオフステップとを繰り返す制御であることを特徴とする請求項１５に記載の集塵装置の運転方法。
　ガスが流通する煙道に、上流側から順に、前記ガス中のダストを帯電させる予備荷電部と、該ダストを収集するバグフィルタとを備える集塵装置の運転方法において、
　前記予備荷電部をボクサーチャージャとし、前記予備荷電部の内部に設けられた電極から前記ダストに電圧を印加して、前記ダストを帯電させる工程を備え、
　該ダストを帯電させる工程が、引き出し電圧の印加を停止するか、又は、重畳させる励起電圧を、一時的に高くする段階を含むことを特徴とする集塵装置の運転方法。