WO2015114762A1 - 電気集塵装置、電気集塵装置の荷電制御プログラム、及び電気集塵装置の荷電制御方法 - Google Patents

電気集塵装置、電気集塵装置の荷電制御プログラム、及び電気集塵装置の荷電制御方法 Download PDF

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茂樹 馬瀬
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Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic precipitator, a charge control program for an electrostatic precipitator, and a method of charging an electrostatic precipitator.
  • a power plant such as coal fired, an iron-making material process such as a sintering machine discharges an exhaust gas containing dust (particulate matter).
  • an electric precipitator that collects (also referred to as "dust collection”) dust in the exhaust gas by electrostatic force is provided in a flue on the downstream side of the combustion equipment.
  • the electrostatic precipitator applies a high voltage between the ground electrode, which is a dust collection electrode, and a charge unit made up of a discharge electrode, imparts a positive or negative charge to dust in the gas by corona discharge, To charge.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and suppresses the occurrence of reverse ionization, and also suppresses the decrease in dust collection performance due to the charge suspension of intermittent charge, and the electrostatic precipitator It is an object of the present invention to provide a charge control program of an apparatus and a charge control method of an electrostatic precipitator.
  • the electrostatic precipitator of the present invention the charge control program of the electrostatic precipitator, and the charge control method of the electrostatic precipitator adopt the following means.
  • An electrostatic precipitator is an electrostatic precipitator that collects an object to be collected contained in a gas by electrostatic force, and is disposed to face the flow direction of the gas.
  • the first electrode and the second electrode so as to repeat a first electrode and a second electrode for forming an electric field for charging the object to be collected, and a charging time and a charging rest time.
  • a power source for applying a potential difference therebetween, the power source being smaller than the current in the charging time in a second time zone after the first time zone has elapsed since the charging rest time started, and Output a current larger than the current in one hour.
  • the electrostatic precipitator according to the present configuration collects an object to be collected contained in gas by electrostatic force.
  • An object to be collected is, for example, soot contained in gas.
  • a first electrode and a second electrode that form an electric field for charging the collection target are disposed to face each other along the gas flow direction.
  • the object to be collected is removed from the gas by being collected on the electrode by electrostatic force.
  • the power supply provides a potential difference between the first electrode and the second electrode so as to repeat the charging time and the charging rest time. That is, intermittent charging is performed to perform intermittent charging by alternately repeating charging time and charging rest time.
  • the charge rest time is provided for the purpose of not generating reverse ionization.
  • the power supply according to the present configuration generates a current smaller than the current in the charging time and larger than the current in the first time zone in the second time zone after the first time zone has elapsed since the start of the charging rest time. Output. That is, the charging rest time is divided into a first time zone and a second time zone, and the output of current is stopped in the first time zone.
  • the second time zone a current smaller than the current in the charging time and larger than the current in the first time zone is output to the electrode.
  • the output current in the second time zone is, in other words, a current that causes a potential difference below the threshold at which reverse ionization occurs between the electrodes. That is, in the second time zone, even during the charging rest time, a voltage for forming a weak electric field that does not cause reverse ionization is output from the power supply. Thereby, the fall of the dust collection performance in charge rest time is controlled. As described above, this configuration can suppress the occurrence of reverse ionization and can also suppress the decrease in the dust collection performance due to the intermittent charge charging suspension.
  • the power supply raises the output current to become an output voltage less than or equal to the specified value.
  • the second time zone is started.
  • the slope of the output voltage drop after the start of the charging rest time becomes less than the specified value, it is determined that the voltage (potential difference) that does not generate reverse ionization is maintained, and the output voltage at this time is maintained. Output current from the power supply is controlled. Thereby, the value of the output voltage in the second time zone can be made appropriate.
  • the reason for determining the voltage at which reverse ionization does not occur using the slope of the output voltage drop is that the magnitude of the voltage at which reverse ionization does not occur varies depending on the characteristics of the device, load, etc. Is difficult to determine in advance.
  • the current be adjusted such that the power supply has a predetermined voltage value when the slope of the output voltage drop becomes smaller than the specified value.
  • the output voltage in the second time zone can be made to have an appropriate magnitude more quickly.
  • the operating frequency of the power supply is preferably medium frequency or higher.
  • the power supply can output the appropriate voltage in the second time zone more quickly.
  • a charge control program of an electrostatic precipitator according to a second aspect of the present invention is disposed opposite to a gas flow direction to form an electric field for charging the object to be collected contained in the gas. And a power source for applying a potential difference between the first electrode and the second electrode so as to repeat the first electrode and the second electrode, and the charge time and the charge rest time, Program for controlling an electrostatic precipitator for collecting the electrostatic charge by electrostatic force, wherein the computer is configured to output, from the power source, a predetermined current for charging the object to be collected during the charging time.
  • a charge control method for an electrostatic precipitator is arranged opposite to a gas flow direction, and forms an electric field for charging the object to be collected contained in the gas.
  • a power source for applying a potential difference between the first electrode and the second electrode so as to repeat the first electrode and the second electrode, and the charge time and the charge rest time, Method of electrostatic precipitating apparatus for collecting electrostatic charge by electrostatic force, wherein a predetermined current for charging the object to be collected is output from the power supply in the charging time, and the charging rest time is started Then, in the second time zone after the elapse of the first time zone, the power supply outputs a current smaller than the current in the charging time and larger than the current in the first time zone.
  • FIG. 1 is a schematic view of a dry electrostatic precipitator according to an embodiment of the present invention. It is the expansion schematic of the electric field formation part of the dry electrostatic precipitator which concerns on embodiment of this invention. It is a figure which shows the time change of the electric current command value in the conventional intermittent charge system, and an output voltage. It is a figure which shows the time change of the electric current command value in the intermittent charge system which concerns on embodiment of this invention, and an output voltage. It is a flow chart which shows a flow of processing which sets up a parameter concerning an embodiment of the present invention automatically. It is an enlarged view of the time change of the output voltage in the intermittent charge system which concerns on embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a schematic view of a dry electrostatic precipitator 10 according to the present embodiment.
  • the dry electrostatic precipitator 10 includes two electric field forming parts 11a and 11b arranged in series in the flow direction of the gas.
  • the combustion exhaust gas flows in from the left side of the dry electrostatic precipitator 10, passes through the electric field forming portions 11a and 11b, and is discharged from the right side.
  • the objects to be collected also referred to as "collected dust in EP"
  • two electric field forming parts are provided in FIG. 1, one or three or more electric field forming parts may be provided depending on the required performance of the dry electrostatic precipitator 10.
  • FIG. 2 is an enlarged schematic view of the electric field forming portion 11 of the dry electrostatic precipitator 10 according to the present embodiment.
  • the earth electrode 20 and the application electrode 21 are disposed to face each other, and form an electric field (also referred to as "the collected dust layer in EP") for charging the collected dust in the EP. Dust collected in the EP is removed from the combustion exhaust gas by being collected on the electrode by electrostatic force.
  • one ground electrode 20 and application electrode 21 are shown in FIG. 2, normally, a plurality of application electrodes 21 are alternately arranged with respect to one ground electrode 20.
  • the application electrode 21 is connected to the high voltage power supply 26, and a voltage is applied.
  • the dust collected in the EP collected in the EP collected dust layer 20A formed on the earth electrode 20 is beaten to the earth electrode 20 in a preset cycle, whereby the dust collected from the earth electrode 20 is generated. Peel off.
  • the EP internal dust separated from the earth electrode 20 falls, is collected in the hoppers 12a and 12b, and is carried out.
  • the collected dust layer 20A in EP is As a result, a so-called reverse ionization phenomenon may occur in the EP's collected dust layer 20A, resulting in a reduction in dust collection performance.
  • the operating frequency of the high voltage power supply 26 is, for example, a switching power supply (SMPS) operating at a medium frequency (100 Hz) or higher, or a high frequency (10 kHz or higher).
  • SMPS switching power supply
  • the intermittent charging method according to the present embodiment can be performed with high accuracy in mSec units.
  • the output voltage of the high voltage power supply 26 is measured by the voltage sensor 28.
  • the power supply control device 30 controls the magnitude of the current to be output from the high voltage power supply 26.
  • the power supply control device 30 also receives the value of the output voltage measured by the voltage sensor 28.
  • the power supply control device 30 may be, for example, a central processing unit (CPU) or a random access memory (RAM). (Access Memory), digital I / O, analog I / O, computer readable recording medium, and the like.
  • CPU central processing unit
  • RAM random access memory
  • a series of processes for realizing various functions are, for example, recorded in the form of a program on a recording medium etc.
  • the CPU reads this program into a RAM etc. and executes information processing / calculation processing Thus, various functions are realized.
  • the high voltage power supply 26 In the dry electrostatic precipitator 10, the high voltage power supply 26 generates a potential difference between the ground electrode 20 and the application electrode 21 so as to repeat the charging time and the charging rest time. That is, the power supply control device 30 controls the high voltage power supply 26 to perform intermittent charging in which charging is performed intermittently by alternately repeating charging time and charging rest time.
  • the charging rest time is provided for the purpose of not generating reverse ionization, and the output current from the high voltage power supply 26 is stopped, or the output current is made smaller than the charging time.
  • FIG. 3 is a diagram showing a conventional intermittent charging method, and shows a time change (duty ratio) of a current command value from the power supply control device 30 and a time change of an output voltage from the high voltage power supply 26.
  • the power supply control device 30 outputs a predetermined current command value for charging the collection target to the high voltage power supply 26 in the charging time T1.
  • the high voltage power supply 26 outputs a current according to the current command value, and the output voltage increases.
  • the current command value is a value proportional to the output current from the high voltage power supply 26.
  • the power supply control device 30 outputs a current command value for stopping the output of the current to the high voltage power supply 26, and shifts to the charging rest time T2.
  • To stop the output of current is to set the magnitude of the output current to approximately 0 (zero). This lowers the output voltage.
  • the charge time T1 and the charge rest time T2 are set to predetermined fixed values, and in FIG. 3, as an example, the charge time T1 is set to 5 mSec, and the charge rest time T2 is set to 20 mSec.
  • FIG. 4 is a diagram showing the intermittent charging method according to the present embodiment, and shows the time change (duty ratio) of the current command value from the power supply control device 30 and the time change of the output voltage from the high voltage power supply 26.
  • the charge rest time T2 according to the present embodiment is divided into a first time zone T2-1 and a second time zone T2-2.
  • the power supply control device 30 outputs the current command value to the high voltage power supply 26 so as to stop the output of the current.
  • the power supply control device 30 has a current smaller than the current in the charging time T1 and larger than the current in the first time zone T2-1. To output the current command value to the high voltage power supply 26.
  • the output current in the second time period T2-2 is, in other words, a current that generates a potential difference less than the threshold at which reverse ionization occurs between the ground electrode 20 and the application electrode 21. That is, in the second time period T2-2 even in the charging rest time T2, a voltage for forming a weak electric field that does not cause reverse ionization is output from the high voltage power supply 26. Thereby, the fall of the dust collection performance in charge rest time T2 is controlled.
  • the charging time T1 of 5 mSec, the first time slot T2-1 of 10 mSec, and the second time slot T2-2 of 10 mSec shown in FIG. 4 are an example.
  • the first time zone T2-1 and the second time zone T2-2 are not fixed values, and fluctuate within the time interval of the charging rest time T2 as described in detail later.
  • the current command value in the charging time T1 is called DCON (Duty Cycle during ON Time)
  • DCBC Duty Cycle during Base Charging
  • the ratio of DCON to DCBC shown in Equation 1 is called BCLR (Base Charging Level Ratio)
  • BCLR Base Charging Level Ratio
  • the period of the first time zone T2-1 of the charging rest time T2 is called OffD (Off time Duration)
  • the period of the second time slot T2-2 of the charging rest time T2 is called BCD (Base Charging Duration).
  • the ratio of OffD to BCD shown in Equation 2 is called a BCDR (Base Charging Duration Ratio), and the BCDR is, for example, in the range of 0 to 99%.
  • FIG. 5 is an intermittent charge control program executed by the power supply control device 30 when performing intermittent charge, and current commands for the first time zone T2-1 and the second time zone T2-2 according to the present embodiment. It is a flowchart which shows the flow of the process for setting a value automatically.
  • the intermittent charge control program is stored in advance in a predetermined area of the power control device 30.
  • the intermittent charge control program is started, for example, with the start of the operation of the exhaust gas processing device 1.
  • a current command value for raising the output current to DCON is outputted to the high voltage power supply 26.
  • step 102 it is determined whether or not the charging time T1 has ended, and in the case of a positive determination, the process proceeds to step 104. In the case of a negative determination, the current command value for setting the output current to DCON continues to be output to the high voltage power supply 26 until the charging time T1 ends.
  • step 104 since the charge rest time T2 has been reached, a current command value for turning charge off, for example, a current command value for setting the output current to 0 mA, is output to the high voltage power supply 26. As a result, the output voltage from the high voltage power supply 26 is reduced.
  • next step 106 it is determined whether or not the slope of the waveform of the output voltage from the high voltage power supply 26 (hereinafter referred to as "voltage waveform") has become less than a prescribed value. . In the case of a negative determination, the charge-off state is maintained.
  • step 108 the output voltage Vbc is stored when the slope of the voltage waveform becomes less than or equal to a specified value.
  • a current command value indicating DCBC is output to the high voltage power supply 26.
  • a current command value indicating a predetermined DCBC is output to the high voltage power supply 26 as an initial value.
  • the final value (previous optimum value) of DCBC in the previous control is read and output to the high voltage power supply 26.
  • the high voltage power supply 26 outputs a current so as to be the initial value or the previous optimum value of DCBC indicated by the current command value.
  • the second time period T2-2 of the charging rest time T2 is started.
  • the first time zone T2-1 after the start of the charging rest time T2 is determined, and the second time zone T2-2 after the elapse of the first time zone T2-1.
  • the current which is smaller than the current in the charging time T1 and larger than the current in the first time period T2-1 is determined and output from the high voltage power supply 26.
  • step 112 it is determined whether the charging rest time T2 has ended, and in the case of a positive determination, the process moves to step 114. In the case of a negative determination, the state of the DCBC output is maintained.
  • step 114 it is determined whether the voltage measured by the voltage sensor 28, that is, the current output voltage from the high voltage power supply 26 is higher than the voltage Vbc. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 116. If the determination is negative, the process proceeds to step 118.
  • step 116 a current command value for reducing the size of DCBC is output to the high voltage power supply 26, and the process proceeds to step 120.
  • step 118 a current command value for increasing the magnitude of DCBC is output to the high voltage power supply 26, and the process proceeds to step 120.
  • step 120 with the end of the charge rest time T2, the final value of DCBC at the end of the charge rest time is stored as the optimum value, and the process returns to step 100 to start the charge time T1.
  • the intermittent charge control program repeats the charging time T1, and the charging rest time T2 including the first time zone T2-1 and the second time zone T2-2.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the time change of the output voltage in the intermittent charging method according to the present embodiment.
  • the slope A shown in FIG. 6 indicates a slope that exceeds the specified value, and the slope B indicates a slope that is less than or equal to the specified value.
  • the output voltage having the slope B is indicated by Vbc. That is, when the slope of the output voltage drop after the start of the charging rest time T2 becomes less than the specified value, it is determined that the voltage (potential difference) that does not generate reverse ionization is maintained, and the output voltage Vbc at this time is maintained. Output current is controlled. As a result, the output voltage in the second time zone T2-2 can be set to an appropriate value that can charge the collection target without generating reverse ionization.
  • the reason for determining the voltage at which reverse ionization does not occur using the slope of the output voltage drop is that the magnitude of voltage Vbc at which reverse ionization does not occur changes depending on the characteristics of dry electrostatic precipitator 10 and the condition such as load. This is because it is difficult to accurately determine the magnitude of the voltage Vbc.
  • the prescribed value of the slope may be determined empirically or may be determined by simulation or the like. Further, in the dry electrostatic precipitator 10 having a small change in characteristics and conditions such as load, the voltage Vbc is determined in advance without determining the voltage Vbc from the slope of the output voltage drop, and the power control unit 30 stores the voltage Vbc. The output current may be adjusted to be the voltage Vbc.
  • the high voltage power supply 26 outputs the current so as to become the initial value of the DCBC or the previous optimum value, and then less than the specified value.
  • the current is adjusted to be the voltage Vbc at the time of
  • the initial value of DCBC is preset to be an output voltage that approximates the voltage Vbc. Therefore, when shifting to the second time zone T2-2, a voltage approximating to the voltage Vbc is output from the high voltage power supply 26 without a time delay, and thereafter, it is controlled to become the voltage Vbc.
  • the power supply can output the appropriate voltage at -2 earlier.
  • the dry electrostatic precipitator 10 outputs, from the high voltage power supply 26, DCON, which is a current for charging the object to be collected, during the charging time T1. Then, the dry electrostatic precipitator 10 is smaller than DCON in the second time zone T2-2 after the elapse of the first time zone T2-1 after the start of the charging rest time T2, and the first time zone T2
  • the high voltage power supply 26 outputs DCBC, which is a current larger than the current at ⁇ 1. Therefore, the dry electrostatic precipitator 10 according to the present embodiment can suppress the occurrence of reverse ionization and can suppress the decrease in the dust collection performance due to the charging suspension of intermittent charge.
  • the present invention is applied to the dry electrostatic precipitator 10, the present invention is not limited to this, and may be applied to a wet electrostatic precipitator. .

Abstract

乾式電気集塵装置は、荷電時間Ｔ１において、捕集対象物を荷電させるための電流であるＤＣＯＮを高電圧電源から出力する。そして、乾式電気集塵装置は、荷電休止時間Ｔ２が開始してから第１時間帯Ｔ２－１の経過後の第２時間帯Ｔ２－２において、ＤＣＯＮよりも小さく、かつ第１時間帯Ｔ２－１における電流よりも大きな電流であるＤＣＢＣを高電圧電源から出力する。

Description

電気集塵装置、電気集塵装置の荷電制御プログラム、及び電気集塵装置の荷電制御方法
　本発明は、電気集塵装置、電気集塵装置の荷電制御プログラム、及び電気集塵装置の荷電方法に関するものである。
　石炭焚き等の発電プラント、焼結機等の製鉄原料プロセスは、ダスト（粒子状物質）を含む排ガスを排出する。このダストを除去するために、燃焼設備の下流側の煙道に、排ガス中のダストを静電気力によって捕集（「集塵」ともいう。）する電気集塵装置が備えられている。電気集塵装置は、集塵極である接地極と放電極とからなる荷電部との間に高電圧を印加し、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、ダストを帯電させる。
　ここで、高抵抗ダストが堆積した集塵極と放電極との間でコロナ放電を発生させていると、ダスト層に絶縁破壊が生じる逆電離現象が発生しやすく、逆電離現象が発生すると、集塵性能が大幅に低下する。
　そこで、電気集塵装置の荷電制御において、逆電離に伴う集塵性能の低下を抑制するために、荷電休止時間を設け、荷電時間と荷電休止時間とを交互に繰り返して間欠的な荷電を行う間欠荷電方式が採用されている（特許文献１～３）。
　このような間欠荷電方式では、逆電離の発生が顕著で著しく集塵性能が低下する状態では荷電休止時間を長くとり、集塵性能を改善させる。しかしながら、荷電休止時間は、電極に流れる電流の大きさを調整できない。このため、荷電休止時間を長くすると、荷電のための電圧（電極間の電位差）が低下し、その結果、電気集塵装置の集塵性能の低下を招くこととなる。
　そこで、特許文献３には、荷電休止時間中にダストに必要最小限の低電流を流して集塵極と放電極との間に電界を形成することにより、高抵抗ダストの集塵性能を向上させることが開示されている。
特開平５－５５１９１号公報 特許第３６４３０６２号公報 特開昭６０－５８２５１号公報
　しかしながら、特許文献３に開示されている間欠荷電方式では、荷電休止時間、特に荷電休止時間の始期においても、電界が形成されているので荷電時間よりも電極間の電位差が小さいものの、逆電離が生じる可能性がある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、逆電離の発生を抑制すると共に、間欠荷電の荷電休止による集塵性能の低下を抑制する、電気集塵装置、電気集塵装置の荷電制御プログラム、及び電気集塵装置の荷電制御方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の電気集塵装置、電気集塵装置の荷電制御プログラム、及び電気集塵装置の荷電制御方法は以下の手段を採用する。
　本発明の第一態様に係る電気集塵装置は、ガス中に含まれる捕集対象物を静電気力によって捕集する電気集塵装置であって、前記ガスの流通方向に沿って対向して配置され、前記捕集対象物を荷電するための電界を形成する第１の電極及び第２の電極と、荷電時間と荷電休止時間とを繰り返すように、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差を与える電源とを備え、前記電源は、前記荷電休止時間が開始してから第１時間帯経過後の第２時間帯に、前記荷電時間における電流よりも小さく、かつ前記第１時間帯における電流よりも大きな電流を出力する。
　本構成に係る電気集塵装置は、ガス中に含まれる捕集対象物を静電気力によって捕集する。なお捕集対象物は、例えば、ガス中に含まれる煤塵である。
　そして、捕集対象物を荷電するための電界を形成する第１の電極と第２の電極が、ガスの流通方向に沿って対向して配置される。捕集対象物は、静電気力によって電極に捕集されることで、ガス中から除去される。
　また、電源によって、荷電時間と荷電休止時間とを繰り返すように、第１の電極及び第２の電極との間に電位差が与えられる。すなわち、荷電時間と荷電休止時間とを交互に繰り返して間欠的な荷電を行う間欠荷電が行われる。荷電休止時間は、逆電離を発生させないことを目的に設けられている。
　ここで、荷電休止時間が長いと、電気集塵装置の集塵性能の低下を招くこととなる。また、荷電休止時間が開始してから一定時間に荷電時間よりも小さな電位差が与えられると、逆電離の抑制効果が低下する。
　そこで、本構成に係る電源は、荷電休止時間が開始してから第１時間帯経過後の第２時間帯に、荷電時間における電流よりも小さく、かつ第１時間帯における電流よりも大きな電流を出力する。すなわち、荷電休止時間は第１時間帯と第２時間帯に分けられ、第１時間帯では電源は電流の出力が停止される。一方、第２時間帯では、荷電時間における電流よりも小さく、かつ第１時間帯における電流よりも大きな電流が電極に出力される。第２時間帯での出力電流は、換言すると、逆電離が生じる閾値未満の電位差を電極間に生じさせる電流である。すなわち、荷電休止時間であっても第２時間帯では、逆電離を生じさせない弱い電界を形成するための電圧が電源から出力される。これにより、荷電休止時間における集塵性能の低下が抑制される。
　以上のように、本構成は、逆電離の発生を抑制すると共に、間欠荷電の荷電休止による集塵性能の低下を抑制できる。
　上記第一態様では、前記電源が、前記荷電休止時間の開始後における出力電圧低下の傾きが規定値以下となった場合に、前記規定値以下となった出力電圧となるように出力電流を上昇させて前記第２時間帯を開始することが好ましい。
　本構成によれば、荷電休止時間の開始後における出力電圧低下の傾きが規定値以下となった場合に、逆電離を発生させない電圧（電位差）となったと判定し、このときの出力電圧を維持するように電源からの出力電流が制御される。これにより、第２時間帯における出力電圧の値を適正なものにできる。なお、出力電圧低下の傾きを用いて逆電離が発生しない電圧を決定する理由は、逆電離を発生させない電圧の大きさは装置の特性、負荷等の状態によって変化するので、上記電圧の大きさを予め決定することが難しいためである。
　上記第一態様では、前記電源が、出力電圧低下の傾きが前記規定値以下となった場合に予め定められた電圧値となるように電流を調整することが好ましい。
　本構成によれば、第２時間帯における出力電圧をより早く適正な大きさにできる。
　上記第一態様では、前記電源の動作周波数が、中周波以上であることが好ましい。
　本構成によれば、第２時間帯における適正な電圧をより早く電源が出力できる。
　本発明の第二態様に係る電気集塵装置の荷電制御プログラムは、ガスの流通方向に沿って対向して配置され、ガス中に含まれる前記捕集対象物を荷電するための電界を形成する第１の電極及び第２の電極、及び荷電時間と荷電休止時間とを繰り返すように、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差を与える電源を備え、前記捕集対象物を静電気力によって捕集する電気集塵装置の荷電制御プログラムであって、コンピュータを、前記荷電時間において、前記捕集対象物を荷電させるための所定の電流を前記電源から出力させる第１出力手段と、前記荷電休止時間が開始してからの第１時間帯を決定し、かつ該第１時間帯経過後の第２時間帯において、前記荷電時間における電流よりも小さく、かつ前記第１時間帯における電流よりも大きな電流を決定し、前記電源から出力させる第２出力手段と、して機能させる。
　本発明の第三態様に係る電気集塵装置の荷電制御方法は、ガスの流通方向に沿って対向して配置され、ガス中に含まれる前記捕集対象物を荷電するための電界を形成する第１の電極及び第２の電極、及び荷電時間と荷電休止時間とを繰り返すように、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差を与える電源を備え、前記捕集対象物を静電気力によって捕集する電気集塵装置の荷電制御方法であって、前記荷電時間において、前記捕集対象物を荷電させるための所定の電流を前記電源から出力し、前記荷電休止時間が開始してから第１時間帯経過後の第２時間帯において、前記荷電時間における電流よりも小さく、かつ前記第１時間帯における電流よりも大きな電流を前記電源から出力する。
　本発明によれば、逆電離の発生を抑制すると共に、間欠荷電の荷電休止による集塵性能の低下を抑制する、という優れた効果を有する。
本発明の実施形態に係る乾式電気集塵装置の概略図である。 本発明の実施形態に係る乾式電気集塵装置の電界形成部の拡大概略図である。 従来の間欠荷電方式における電流指令値と出力電圧の時間変化を示す図である。 本発明の実施形態に係る間欠荷電方式における電流指令値と出力電圧の時間変化を示す図である。 本発明の実施形態に係るパラメータを自動設定する処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る間欠荷電方式における出力電圧の時間変化の拡大図である。
　以下に、本発明に係る電気集塵装置、電気集塵装置の荷電制御プログラム、及び電気集塵装置の荷電制御方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
　図１は、本実施形態に係る乾式電気集塵装置１０の概略図である。乾式電気集塵装置１０は、ガスの流通方向に直列になるように配列された２つの電界形成部１１ａ，１１ｂを備える。燃焼排ガスは、乾式電気集塵装置１０の左側から流入し、電界形成部１１ａ，１１ｂを通過して右側から排出される。電界形成部１１ａ，１１ｂの下部に設けられているホッパ１２ａ，１２ｂには、捕集対象物（「ＥＰ内捕集ダスト」ともいう。）が一時的に集められ、灰処理設備により定期的に搬出される。なお、図１では電界形成部が２つ設けられているが、乾式電気集塵装置１０の要求性能に応じて１つまたは３つ以上の電界形成部が設けられても良い。
　図２は、本実施形態に係る乾式電気集塵装置１０の電界形成部１１の拡大概略図である。
　電界形成部１１は、アース電極２０と印加電極２１とが対向して配置され、ＥＰ内捕集ダストを荷電するための電界（「ＥＰ内捕集ダスト層」ともいう。）を形成する。ＥＰ内捕集ダストは、静電気力によって電極に捕集されることで、燃焼排ガス中から除去される。図２では、１組のアース電極２０及び印加電極２１が図示されているが、通常は一つのアース電極２０に対し複数の印加電極２１が交互に配置されている。
　印加電極２１は、高電圧電源２６に接続され、電圧が印加される。
　そして、アース電極２０に形成されたＥＰ内捕集ダスト層２０Ａで捕集されたＥＰ内捕集ダストは、予め設定されたサイクルでアース電極２０へ槌打が行われることにより、アース電極２０から剥離する。アース電極２０から剥離したＥＰ内捕集ダストは、落下してホッパ１２ａ，１２ｂに集められ、搬出される。なお、ＥＰ内捕集ダスト層２０Ａにおいて、集塵されたＥＰ内捕集ダストの固有電気抵抗値が１０１１～１０１２Ω・ｃｍを超えるような高抵抗の場合、ＥＰ内捕集ダスト層２０Ａの電圧が著しく高くなり、ＥＰ内捕集ダスト層２０Ａで絶縁破壊、いわゆる逆電離現象が発生し、集塵性能の低下が起こる場合がある。
　本実施形態に係る高電圧電源２６の動作周波数は、例えば、中周波（１００Ｈｚ）以上、若しくは高周波（１０ｋＨｚ以上）で動作するスイッチング電源（Switchmode Power Supply:ＳＭＰＳ）である。高電圧電源２６の動作周波数が中周波以上とされることによって、詳細を後述する本実施形態に係る間欠荷電方式をｍＳｅｃ単位で高精度に行うことが可能となる。なお、高電圧電源２６の出力電圧は、電圧センサ２８によって測定される。
　高電圧電源２６は、出力する電流の大きさが電源制御装置３０によって制御される。また、電源制御装置３０は、電圧センサ２８によって測定された出力電圧の値が入力される。
　電源制御装置３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random
Access Memory）、デジタルＩ／Ｏ、アナログＩ／Ｏ、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。
　乾式電気集塵装置１０では、高電圧電源２６が、荷電時間と荷電休止時間とを繰り返すように、アース電極２０と印加電極２１との間に電位差を生じさせる。すなわち、電源制御装置３０は、荷電時間と荷電休止時間とを交互に繰り返して間欠的な荷電を行う間欠荷電を行うように高電圧電源２６を制御する。なお、荷電休止時間は、逆電離を発生させないことを目的に設けられており、高電圧電源２６からの出力電流が停止、又は荷電時間に比べて出力電流が小さくされる。
　図３は、従来の間欠荷電方式を示す図であり、電源制御装置３０からの電流指令値の時間変化（デューティ比）と高電圧電源２６からの出力電圧の時間変化を示す。
　電源制御装置３０は、荷電時間Ｔ１において、捕集対象物を荷電させるための所定の電流指令値を高電圧電源２６へ出力する。これにより、高電圧電源２６は、電流指令値に応じた電流を出力し、出力電圧が増加する。なお、電流指令値は、高電圧電源２６からの出力電流に比例する値である。
　そして、荷電時間Ｔ１が経過すると、電源制御装置３０は、電流の出力を停止させる電流指令値を高電圧電源２６へ出力し、荷電休止時間Ｔ２に移行する。電流の出力を停止するとは、出力電流の大きさを略０（零）とすることである。これにより、出力電圧は低下する。
　そして、荷電休止時間Ｔ２が終了すると、再び荷電時間Ｔ１へ移行する。荷電時間Ｔ１及び荷電休止時間Ｔ２は、予め定められた固定値とされており、図３では、一例として、荷電時間Ｔ１を５ｍＳｅｃとし、荷電休止時間Ｔ２を２０ｍＳｅｃとする。
　ここで、荷電休止時間Ｔ２が長いと、乾式電気集塵装置１０の集塵性能の低下を招くこととなる。また、荷電休止時間Ｔ２が開始してから一定時間に荷電時間よりも小さな電位差が与えられると、逆電離の抑制効果が低下する。
　図４は、本実施形態に係る間欠荷電方式を示す図であり、電源制御装置３０からの電流指令値の時間変化（デューティ比）と高電圧電源２６からの出力電圧の時間変化を示す。
　本実施形態に係る荷電休止時間Ｔ２は、第１時間帯Ｔ２－１と第２時間帯Ｔ２－２に分けられる。第１時間帯Ｔ２－１では電流の出力を停止するように、電源制御装置３０が電流指令値を高電圧電源２６へ出力する。そして、電源制御装置３０は、第１時間帯Ｔ２－１経過後の第２時間帯Ｔ２－２に、荷電時間Ｔ１における電流よりも小さく、かつ第１時間帯Ｔ２－１における電流よりも大きな電流を出力するように電流指令値を高電圧電源２６へ出力する。
　第２時間帯Ｔ２－２での出力電流は、換言すると、逆電離が生じる閾値未満の電位差を、アース電極２０と印加電極２１との間に生じさせる電流である。すなわち、荷電休止時間Ｔ２であっても第２時間帯Ｔ２－２では、逆電離を生じさせない弱い電界を形成するための電圧が高電圧電源２６から出力される。これにより、荷電休止時間Ｔ２における、集塵性能の低下が抑制される。
　そして、荷電休止時間Ｔ２が終了すると、再び荷電時間Ｔ１へ移行する。なお、図４に示される５ｍＳｅｃの荷電時間Ｔ１、１０ｍＳｅｃの第１時間帯Ｔ２－１、及び１０ｍＳｅｃの第２時間帯Ｔ２－２時間Ｔ２は一例である。特に、第１時間帯Ｔ２－１及び第２時間帯Ｔ２－２は、固定値ではなく、詳細を後述するように荷電休止時間Ｔ２の時間範囲内で変動する。
　なお、以下の説明において、荷電時間Ｔ１における電流指令値をＤＣＯＮ（Duty Cycle during ON Time）といい、荷電休止時間Ｔ２の第２時間帯Ｔ２－２における電流指令値をＤＣＢＣ（Duty Cycle during Base Charging）という。
　そして、数１に示されるＤＣＯＮとＤＣＢＣとの比をＢＣＬＲ（Base Charging Level Ratio）といい、ＢＣＬＲは一例として０から５０％の範囲である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  
　また、荷電休止時間Ｔ２の第１時間帯Ｔ２－１の期間をＯｆｆＤ（Off time Duration）といい、荷電休止時間Ｔ２の第２時間帯Ｔ２－２の期間をＢＣＤ（Base Charging Duration）という。
　そして、数２に示されるＯｆｆＤとＢＣＤとの比をＢＣＤＲ（Base Charging Duration Ratio）といい、ＢＣＤＲは一例として０から９９％の範囲である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　
　図５は、間欠荷電を行う場合に、電源制御装置３０によって実行される間欠荷電制御プログラムであって、本実施形態に係る第１時間帯Ｔ２－１と第２時間帯Ｔ２－２の電流指令値を自動設定するための処理の流れを示すフローチャートである。間欠荷電制御プログラムは電源制御装置３０の所定領域に予め記憶されている。間欠荷電制御プログラムは、例えば排ガス処理装置１の運転開始と共に開始される。
　まず、ステップ１００では、出力電流をＤＣＯＮにまで上昇させる電流指令値を高電圧電源２６へ出力する。
　次のステップ１０２では、荷電時間Ｔ１が終了したか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ１０４へ移行する。否定判定の場合は、荷電時間Ｔ１が終了するまで出力電流をＤＣＯＮとする電流指令値を高電圧電源２６へ出力し続ける。
　ステップ１０４では、荷電休止時間Ｔ２となったため、荷電をオフとするための電流指令値、例えば出力電流を０ｍＡとする電流指令値を高電圧電源２６へ出力する。これにより、高電圧電源２６からの出力電圧は低下する。
　次のステップ１０６では、高電圧電源２６からの出力電圧の波形（以下「電圧波形」という。）の傾きが規定値以下となった否かを判定し、肯定判定の場合はステップ１０８へ移行する。否定判定の場合は、荷電オフの状態が維持される。
　ステップ１０８では、電圧波形の傾きが規定値以下となった場合の出力電圧Ｖｂｃを記憶する。
　次のステップ１１０では、ＤＣＢＣを示す電流指令値を高電圧電源２６へ出力する。なお、本制御を初めて行う場合は、予め定められたＤＣＢＣを示す電流指令値が、初期値として高電圧電源２６へ出力される。一方、２回目以降は、前回の制御におけるＤＣＢＣの最終値（前回最適値）が読み出され高電圧電源２６へ出力される。高電圧電源２６は、電流指令値により示されるＤＣＢＣの初期値又は前回最適値となるように電流を出力する。これにより荷電休止時間Ｔ２の第２時間帯Ｔ２－２が開始される。
　すなわち、出力電圧低下の傾きに基づいて、荷電休止時間Ｔ２が開始してからの第１時間帯Ｔ２－１が決定され、かつ第１時間帯Ｔ２－１経過後の第２時間帯Ｔ２－２において、荷電時間Ｔ１における電流よりも小さく、かつ第１時間帯Ｔ２－１における電流よりも大きな電流が決定され、高電圧電源２６から出力される。
　次のステップ１１２では、荷電休止時間Ｔ２が終了したか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ１１４へ移行する。否定判定の場合はＤＣＢＣ出力の状態が維持される。
　ステップ１１４では、電圧センサ２８による測定電圧、すなわち高電圧電源２６からの現在の出力電圧が電圧Ｖｂｃよりも高いか否かを判定する。肯定判定の場合はステップ１１６へ移行し、否定判定の場合はステップ１１８へ移行する。
　ステップ１１６では、ＤＣＢＣの大きさを低下させる電流指令値を高電圧電源２６へ出力し、ステップ１２０へ移行する。
　ステップ１１８では、ＤＣＢＣの大きさを上昇させる電流指令値を高電圧電源２６へ出力し、ステップ１２０へ移行する。
　ステップ１２０では、荷電休止時間Ｔ２の終了に伴い、荷電休止時間の終了時におけるＤＣＢＣの最終値を最適値として保存し、ステップ１００へ戻り、荷電時間Ｔ１を開始する。
　このように、間欠荷電制御プログラムによって荷電時間Ｔ１、並びに第１時間帯Ｔ２－１及び第２時間帯Ｔ２－２を含む荷電休止時間Ｔ２が繰り返される。
　ここで、ステップ１０６～１１８の処理について、図６を参照して説明する。図６は、本実施形態に係る間欠荷電方式における出力電圧の時間変化の拡大図である。
　図６に示される傾きＡは規定値を超える傾きを示し、傾きＢは規定値以下となる傾きを示す。そして、傾きＢとなった出力電圧がＶｂｃで示される。
　すなわち、荷電休止時間Ｔ２の開始後における出力電圧低下の傾きが規定値以下となった場合に、逆電離を発生させない電圧（電位差）となったと判定され、このときの出力電圧Ｖｂｃを維持するように出力電流が制御される。これにより、第２時間帯Ｔ２－２における出力電圧を、逆電離を発生させず、捕集対象部を荷電できる適正な値にできる。なお、出力電圧低下の傾きを用いて逆電離が発生しない電圧を決定する理由は、逆電離を発生させない電圧Ｖｂｃの大きさは乾式電気集塵装置１０の特性や負荷等の状態によって変化するので、電圧Ｖｂｃの大きさを精度良く予め決定することが難しいためである。
　なお、傾きの規定値は、経験的に決定されてもよいし、シミュレーション等により決定されてもよい。
　また、特性や負荷等の状態の変化が小さい乾式電気集塵装置１０では、出力電圧低下の傾きから電圧Ｖｂｃを決定せずに、予め電圧Ｖｂｃを決定し、電源制御装置３０が電圧Ｖｂｃを記憶し、この電圧Ｖｂｃとなるように出力電流が調整されてもよい。
　そして、ステップ１１０～ステップ１１８では、出力電圧低下の傾きが規定値以下となった場合、高電圧電源２６が、ＤＣＢＣの初期値又は前回最適値となるように電流を出力した後、規定値以下となった時点の電圧Ｖｂｃとなるように電流を調整する。ＤＣＢＣの初期値は、電圧Ｖｂｃに近似する出力電圧となるように予め設定されている。
　従って、第２時間帯Ｔ２－２に移行する場合、電圧Ｖｂｃに近似する電圧が高電圧電源２６から時間遅れなく出力され、その後、電圧Ｖｂｃとなるように制御されるので、第２時間帯Ｔ２－２における適正な電圧をより早く電源が出力できる。
　以上説明したように、本実施形態に係る乾式電気集塵装置１０は、荷電時間Ｔ１において、捕集対象物を荷電させるための電流であるＤＣＯＮを高電圧電源２６から出力する。そして、乾式電気集塵装置１０は、荷電休止時間Ｔ２が開始してから第１時間帯Ｔ２－１の経過後の第２時間帯Ｔ２－２において、ＤＣＯＮよりも小さく、かつ第１時間帯Ｔ２－１における電流よりも大きな電流であるＤＣＢＣを高電圧電源２６から出力する。
　従って、本実施形態に係る乾式電気集塵装置１０は、逆電離の発生を抑制すると共に、間欠荷電の荷電休止による集塵性能の低下を抑制できる。
　以上、本発明を、上記実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、複数の上記実施形態を組み合わせてもよい。
　例えば、上記実施形態では、本発明を乾式電気集塵装置１０に適用する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、湿式電気集塵装置に適用する形態としてもよい。
　また、上記実施形態で説明した間欠荷電制御プログラムの処理の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。
　１０　　乾式電気集塵装置
　２０　　アース電極
　２１　　印加電極
　２６　　高電圧電源

Claims (6)

  1. 　ガス中に含まれる捕集対象物を静電気力によって捕集する電気集塵装置であって、
    　前記ガスの流通方向に沿って対向して配置され、前記捕集対象物を荷電するための電界を形成する第１の電極及び第２の電極と、
    　荷電時間と荷電休止時間とを繰り返すように、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差を与える電源とを備え、
    　前記電源は、前記荷電休止時間が開始してから第１時間帯経過後の第２時間帯に、前記荷電時間における電流よりも小さく、かつ前記第１時間帯における電流よりも大きな電流を出力する電気集塵装置。
  2. 　前記電源は、前記荷電休止時間の開始後における出力電圧低下の傾きが規定値以下となった場合に、前記規定値以下となった出力電圧となるように出力電流を上昇させて前記第２時間帯を開始する請求項１記載の電気集塵装置。
  3. 　前記電源は、出力電圧低下の傾きが前記規定値以下となった場合に予め定められた電圧値となるように電流を調整する請求項２記載の電気集塵装置。
  4. 　前記電源の動作周波数は、中周波以上である請求項１から請求項３の何れか１項記載の電気集塵装置。
  5. 　ガスの流通方向に沿って対向して配置され、ガス中に含まれる前記捕集対象物を荷電するための電界を形成する第１の電極及び第２の電極、及び荷電時間と荷電休止時間とを繰り返すように、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差を与える電源を備え、前記捕集対象物を静電気力によって捕集する電気集塵装置の荷電制御プログラムであって、
    　コンピュータを、
    　前記荷電時間において、前記捕集対象物を荷電させるための所定の電流を前記電源から出力させる第１出力手段と、
    　前記荷電休止時間が開始してからの第１時間帯を決定し、かつ該第１時間帯経過後の第２時間帯において、前記荷電時間における電流よりも小さく、かつ前記第１時間帯における電流よりも大きな電流を決定し、前記電源から出力させる第２出力手段と、
    して機能させる荷電制御プログラム。
  6. 　ガスの流通方向に沿って対向して配置され、ガス中に含まれる前記捕集対象物を荷電するための電界を形成する第１の電極及び第２の電極、及び荷電時間と荷電休止時間とを繰り返すように、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差を与える電源を備え、前記捕集対象物を静電気力によって捕集する電気集塵装置の荷電制御方法であって、
    　前記荷電時間において、前記捕集対象物を荷電させるための所定の電流を前記電源から出力し、
    　前記荷電休止時間が開始してから第１時間帯経過後の第２時間帯において、前記荷電時間における電流よりも小さく、かつ前記第１時間帯における電流よりも大きな電流を前記電源から出力する、
    荷電制御方法。
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