JP2017205698A - 整流装置および電気集塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】拡大ダクト下流のガスの速度分布を均一化する。【解決手段】高さ寸法と幅寸法とが相互に異なって形成された長方形断面形状の入口部２Ｄを有する集塵ケーシング２と、集塵ケーシング２における入口部２Ｄに接続されて入口部２Ｄに向けて断面積が漸次拡大して形成された拡大ダクト５と、を備える電気集塵装置１に設けられ、拡大ダクト５内を通過するガスの流れを整える整流装置７である。整流装置７は、拡大ダクト５内をガスの上流と下流とに区分けする板状部材７Ａを有する。板状部材７Ａは、高さ寸法と幅寸法とが相互に異なる長方形状の開口穴７Ｂが高さ方向および幅方向に複数並列に形成されている。開口穴７Ｂは、長辺が入口部２Ｄの長辺と延在する向きが一致する。【選択図】図３

Description

本発明は、整流装置および当該整流装置が適用される電気集塵装置に関する。

例えば、特許文献１には、電気集塵装置において入口部分の拡大ダクトに多孔板を設けて拡大ダクト下流のガスの速度分布を一様化させる技術が示されている。

特開２００１−２３２２３５号公報

特許文献１に示されるような従来の電気集塵装置において、多孔板は、その穴形状が正方形とされていた。

しかしながら、近年の電気集塵装置では、容量を大きくして集塵の高効率化を図ることが望まれており、高さ寸法の制限から幅寸法を広げた断面形状とされている。このため、拡大ダクトにおいて高さ方向と幅方向とで広がりに差が生じることで拡大ダクト下流のガスの速度分布が不均一となる問題がある。

本発明は上述した課題を解決するものであり、拡大ダクト下流のガスの速度分布を均一化することのできる整流装置および電気集塵装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係る整流装置は、高さ寸法と幅寸法とが相互に異なって形成された長方形断面形状の入口部を有する集塵ケーシングと、前記集塵ケーシングにおける前記入口部に接続されて前記入口部に向けて断面積が漸次拡大して形成された拡大ダクトと、を備える電気集塵装置に設けられ、前記拡大ダクト内を通過するガスの流れを整える整流装置であって、前記拡大ダクト内を前記ガスの上流と下流とに区分けする板状部材を有し、前記板状部材は、高さ寸法と幅寸法とが相互に異なる長方形状の開口穴が高さ方向および幅方向に複数並列に形成され、前記開口穴は、長辺が前記入口部の長辺と延在する向きが一致する。

この整流装置によれば、板状部材の開口穴が長辺を入口部の長辺と延在する向きを一致して設けられていることで、整流装置の開口穴の長方形状が入口部の長方形状に合わせて配置される。このため、入口部が長方形状の断面形状とされており拡大ダクトの高さ方向と幅方向とでガスの広がりに差が生じるところ、開口穴の形状および配置により、ガスの高さ方向と幅方向との広がりの差を抑えることができる。この結果、拡大ダクトを通過して入口部に至るガスの流速分布を均一化することができる。

また、本発明の一態様に係る整流装置では、前記入口部の長辺寸法Ｂ、前記入口部の短辺寸法Ｈ、前記開口穴の長辺寸法ｂ、および前記開口穴の短辺寸法ｈが、Ｂ／Ｈ＝（ｂ／ｈ）ａの関係を満たし、係数ａが１≦ａ≦１．８の範囲であることが好ましい。

この整流装置によれば、アスペクト比であるＢ／Ｈとｂ／ｈとが近似することから、ガスの高さ方向と幅方向との広がりの差をより抑えることができる。この結果、拡大ダクトを通過して入口部に至るガスの流速分布をより均一化することができる。

また、本発明の一態様に係る整流装置では、前記係数ａが１であることが好ましい。

この整流装置によれば、アスペクト比であるＢ／Ｈとｂ／ｈとが同じであることから、ガスの高さ方向と幅方向との広がりの差をより顕著に抑えることができる。この結果、拡大ダクトを通過して入口部に至るガスの流速分布を均一化する効果をより顕著に得ることができる。

また、本発明の一態様に係る整流装置では、前記拡大ダクト内を前記ガスの上流と下流とに区分けする他の板状部材を有し、前記他の板状部材は、開口穴が高さ方向および幅方向に複数並列されている構成としてもよい。

このように、複数の板状部材（板状部材と他の板状部材）を有する整流装置であっても、少なくとも１つの板状部材に対して高さ寸法と幅寸法とが相互に異なる長方形状の開口穴が設けられてその長辺が前記入口部の長辺と延在する向きを一致して設けられていれば、入口部に至るガスの流速分布を均一化する効果を得ることができる。

また、本発明の一態様に係る整流装置では、前記板状部材は、前記他の板状部材よりも上流側に配置されていることが好ましい。

この整流装置によれば、最も上流側に配置された板状部材は、拡大ダクトにおいてガスの流速が高い状態で開口穴を通過することから、整流作用が顕著であり、入口部に至るガスの流速分布を均一化する効果をより顕著に得ることができる。

また、本発明の一態様に係る整流装置では、前記他の板状部材は、前記開口穴の長辺が前記入口部の長辺と延在する向きを一致することが好ましい。

この整流装置であっても、入口部に至るガスの流速分布を均一化する効果を得ることができる。

また、本発明の一態様に係る整流装置では、前記他の板状部材は、前記下流に近い前記他の板状部材ほど前記開口穴の高さ寸法と幅寸法とが近似する形状であることが好ましい。

この整流装置によれば、最も上流側に配置された板状部材は、拡大ダクトにおいてガスの流速が高い状態で開口穴を通過することから、整流作用が顕著であり、入口部に至るガスの流速分布を均一化する効果をより顕著に得ることができる。そして、下流側の他の板状部材においては、下流に近いほど開口穴の高さ寸法と幅寸法とが近似して正方形状に近づくように形成されることで、最も上流側に配置された板状部材での整流効果を維持するようにガスの流れを整流することができる。

上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係る電気集塵装置は、高さ寸法と幅寸法とが相互に異なって形成された長方形断面形状の入口部を有する集塵ケーシングと、集塵ケーシング内に配置された集塵部と、前記集塵ケーシングにおける前記入口部に接続されて前記入口部に向けて断面積が漸次拡大して形成された拡大ダクトと、前記拡大ダクト内を通過するガスの流れを整える上述したいずれか１つの整流装置と、を備える。

この電気集塵装置によれば、整流装置により集塵ケーシングの入口部に至るガスの流速分布が均一化されることから、集塵ケーシング内のガスの流速分布が均一化され、集塵部において高い集塵効率を維持することができる。

本発明によれば、拡大ダクト下流のガスの速度分布を均一化することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る電気集塵装置の縦断面図である。 図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。 図３は、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る整流装置の部分拡大正面図である。 図５は、本発明の実施形態に係る整流装置の部分拡大側面図である。 図６は、本発明の実施形態に係る整流装置の他の例の概略構成図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る電気集塵装置の縦断面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図３は、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。図４は、本実施形態に係る整流装置の部分拡大正面図である。図５は、本実施形態に係る整流装置の部分拡大側面図である。

本実施形態の電気集塵装置１は、例えば、石炭火力発電プラントや重油火力発電プラントなどの各種プラントにおいて排出されるガスＧ中のダストなどの微粒子を捕集するため、ガスＧが流れるダクト１０に設けられている。この電気集塵装置１は、図１から図３に示すように、集塵ケーシング２と、集塵部３と、ホッパ４と、拡大ダクト５と、縮小ダクト６と、整流装置７と、を備えている。

集塵ケーシング２は、天井となる水平配置された矩形状の上壁２Ａと、底部となる水平配置された矩形状の下壁２Ｂと、上壁２Ａと下壁２Ｂとの間で２方に立設された各側壁２Ｃと、を備えて全体として略矩形状の筒体を構成している。そして、集塵ケーシング２は、横（水平）方向で対向する両側が開口して一方が入口部２Ｄとなり他方が出口部２Ｅとして構成されている。そして、集塵ケーシング２は、矢印で示すように一方の入口部２Ｄから内部に流入したガスＧが、他方の出口部２Ｅから流出するように、所定方向にガスＧが流動される。このガスＧが流動する方向を流動方向とする。また、集塵ケーシング２において、側壁２Ｃが立設された上下方向を高さ方向とし、ガスＧの流動方向および上下方向に直交する水平方向を幅方向とする。

この集塵ケーシング２は、入口部２Ｄおよび出口部２Ｅが長方形状の断面形状に形成されており、長辺が幅方向に沿って延在して配置され、短辺が高さ方向に沿って延在して配置されている。

集塵部３は、集塵ケーシング２の内部に配置されている。集塵部３は、高さ方向および流動方向に沿って延在するように板状に形成された集塵板３Ａを有し、この集塵板３Ａが幅方向に複数並設されてなる。各集塵板３Ａは、その側部に配置された放電部３Ｂとの間の電圧の印加により発生するコロナ放電によってガスＧ中の微粒子を帯電させて引き寄せることで微粒子を捕集する。集塵板３Ａに捕集された微粒子は、集塵性能の低下を防ぐため、図示しない剥離機構により定期的に剥離される。この集塵部３は、集塵ケーシング２内で流動方向に複数段（本実施形態では２段）設けられている。

ホッパ４は、集塵部３から剥離されて落下する微粒子を貯留するためのものである。このため、ホッパ４は、集塵ケーシング２の下部の下壁２Ｂから下方に凹んだ空間Ｓを集塵部３の下方に形成している。ホッパ４は、微粒子を集めて貯留するため、空間Ｓを囲む内壁面４Ａが底４Ｂに向かって漸次窄まるように傾斜して設けられている。このため、ホッパ４に落下する微粒子は、内壁面４Ａの傾斜に沿って底４Ｂに向かって集められる。なお、ホッパ４は、図には明示しないが、窄まった底４Ｂが開放するように設けられ、貯留した微粒子を排出できるように構成されている。このホッパ４は、上述したように、集塵部３は複数段設けられているため、ホッパ４も集塵部３同様に流動方向に複数段（本実施形態では２段）設けられている。

拡大ダクト５は、ダクト１０の流動方向の上流部と集塵ケーシング２の入口部２Ｄとを接続するものである。ここで、ダクト１０は、ガスＧが流れる通路でありその内壁に微粒子が堆積しないようにガスＧの流速を比較的上げる必要があり（例えば、１０ｍ／ｓ以上）、一方で集塵ケーシング２は微粒子を効率的に捕集するためにガスＧの流速を下げる必要がある（例えば、１ｍ／ｓ程度）。このため、ダクト１０は、比較的小径の通路であり、集塵ケーシング２は、ダクト１０よりも大径の筒体として入口部２Ｄが大きく開口して形成されている。また、ダクト１０は、上壁１０Ａと下壁１０Ｂと両側壁１０Ｃとで断面が矩形状に形成されている。

拡大ダクト５は、小径のダクト１０から大径の入口部２Ｄに至り断面積が順次拡大して形成されている。具体的に、拡大ダクト５は、ダクト１０の中心と入口部２Ｄの中心とを流動方向で合わせた状態で、ダクト１０の上壁１０Ａと集塵ケーシング２の上壁２Ａとを接続する上壁５Ａと、ダクト１０の下壁１０Ｂと集塵ケーシング２の下壁２Ｂとを接続する下壁５Ｂと、ダクト１０の両側壁１０Ｃと集塵ケーシング２の両側壁２Ｃとを接続する両側壁５Ｃと、を有している。そして、拡大ダクト５は、上壁５Ａ、下壁５Ｂおよび両側壁５Ｃがダクト１０から入口部２Ｄに至り中心から離れるように斜めに広がって形成されることでダクト１０から入口部２Ｄに至り高さ方向および幅方向における断面積が順次拡大して形成されている。従って、拡大ダクト５は、ダクト１０から入口部２Ｄに至り断面積が順次拡大することで、ダクト１０のガスＧの流速を下げつつ集塵ケーシング２内に送る。

縮小ダクト６は、集塵ケーシング２の出口部２Ｅとダクト１０の流動方向の下流部とを接続するものである。集塵ケーシング２は、出口部２Ｅが入口部２Ｄと同径でありダクト１０の径よりも大径である。従って、縮小ダクト６は、大径の出口部２Ｅから小径のダクト１０に至り断面積が順次縮小して形成されている。具体的に、縮小ダクト６は、出口部２Ｅの中心とダクト１０の中心とを流動方向で合わせた状態で、集塵ケーシング２の上壁２Ａとダクト１０の上壁１０Ａとを接続する上壁６Ａと、集塵ケーシング２の下壁２Ｂとダクト１０の下壁１０Ｂとを接続する下壁６Ｂと、集塵ケーシング２の両側壁２Ｃとダクト１０の両側壁１０Ｃとを接続する両側壁６Ｃと、を有している。そして、縮小ダクト６は、上壁６Ａ、下壁６Ｂおよび両側壁６Ｃが出口部２Ｅからダクト１０に至り中心から離れるように斜めに狭まって形成されることで出口部２Ｅからダクト１０に至り高さ方向および幅方向における断面積が順次縮小して形成されている。従って、縮小ダクト６は、出口部２Ｅからダクト１０に至り断面積が順次縮小することで、集塵ケーシング２のガスＧの流速（例えば、１ｍ／ｓ程度）を上げ（例えば、１０ｍ／ｓ以上）つつダクト１０に送る。

整流装置７は、拡大ダクト５に設けられて拡大ダクト５内を通過するガスＧの流れを整えるものである。整流装置７は、板状部材７Ａを有している。板状部材７Ａは、拡大ダクト５内において幅方向および高さ方向に延在して配置されて拡大ダクト５を流動方向で区分する板体である。この板状部材７Ａは、開口穴７Ｂが流動方向に貫通して設けられている。開口穴７Ｂは、高さ方向に延在する辺と幅方向に延在する辺とを有して矩形状に形成され、高さ方向および幅方向に複数並列されている。各開口穴７Ｂは、同じ形状で同じ大きさに形成されている。

この整流装置７の各開口穴７Ｂは、図４に示すように、長方形状に形成されており、長辺が幅方向に沿って延在して配置され、短辺が高さ方向に沿って延在して配置されている。また、上述したように、整流装置７が設けられる拡大ダクト５が接続された入口部２Ｄは、長方形状の断面形状に形成されており、長辺が幅方向に沿って延在して配置され、短辺が高さ方向に沿って延在して配置されている。すなわち、開口穴７Ｂは、長辺が入口部２Ｄの長辺と延在する向きを一致し、短辺が入口部２Ｄの短辺と延在する向きを一致して設けられている。

このように構成された整流装置７は、板状部材７Ａの開口穴７Ｂが長辺を入口部２Ｄの長辺と延在する向きを一致して設けられていることで、整流装置７の開口穴７Ｂの長方形状が入口部２Ｄの長方形状に合わせて配置されている。従来では、入口部２Ｄが長方形状の断面形状とされており拡大ダクト５の高さ方向と幅方向とでガスＧの広がりに差が生じることで、例えば、高さ方向の流速分布が均一の傾向にあると幅方向の中央が両側と比較して高い流速となり、幅方向の流速分布が均一の傾向にあると高さ方向の両側が中央と比較して高い流速となって流速分布が不均一になる。この点、本実施例の整流装置７では、上述した開口穴７Ｂの形状および配置により、ガスＧの高さ方向と幅方向との広がりの差を抑えることができる。この結果、図１および図２に破線で示すように、拡大ダクト５を通過して入口部２Ｄに至るガスＧの高さ方向および幅方向の流速分布を均一化することができる。

なお、ダクト１０の内径と入口部２Ｄの内径とは断面積が相似形となる場合もあるが、相似形にならない場合もある。相似形にならない場合は、ダクト１０から拡大ダクト５を介して入口部２Ｄに至るガスＧの流速分布が不均一になる要因にもなるが、このような場合であっても、本実施形態の整流装置７によれば、入口部２Ｄに至るガスＧの流速分布を均一化することができる。

また、本実施形態の整流装置７では、図３および図４に示すように、入口部２Ｄの長辺寸法Ｂ、入口部２Ｄの短辺寸法Ｈ、開口穴７Ｂの長辺寸法ｂ、および開口穴７Ｂの短辺寸法ｈが、Ｂ／Ｈ＝（ｂ／ｈ）ａの関係を満たしており、係数ａが１≦ａ≦１．８の範囲であることが好ましい。

この整流装置７によれば、アスペクト比であるＢ／Ｈとｂ／ｈとが近似することから、ガスＧの高さ方向と幅方向との広がりの差をより抑えることができる。この結果、拡大ダクト５を通過して入口部２Ｄに至るガスＧの流速分布をより均一化することができる。

特に、本実施形態の整流装置７では、係数ａが１であって、Ｂ／Ｈ＝ｂ／ｈであることがより好ましい。

この整流装置７によれば、アスペクト比であるＢ／Ｈとｂ／ｈとが同じであることから、ガスＧの高さ方向と幅方向との広がりの差をより顕著に抑えることができる。この結果、拡大ダクト５を通過して入口部２Ｄに至るガスＧの流速分布を均一化する効果をより顕著に得ることができる。

ところで、本実施形態の整流装置７は、図４および図５に示すように、短冊状の板材７ａ，７ｂを格子状に重ねて板状部材７Ａおよび開口穴７Ｂが構成されている。図４および図５では、板材７ａを幅方向に延在して配置し、板材７ｂを高さ方向に延在して配置している。また、図５に示すように、高さ方向の板材７ｂを流動方向におけるガスＧの上流側に配置し、幅方向の板材７ａを流動方向におけるガスＧの下流側に配置している。このように、短冊状の板材７ａ，７ｂを格子状に重ねることで、開口穴７Ｂを容易に形成することができる。

図６は、本実施形態に係る整流装置の他の例の概略構成図である。

図６に示す整流装置７は、複数の板状部材７Ａが拡大ダクト５内をガスＧの上流側と下流側とに複数に区分けするように設けられている。図６では、３つの板状部材７ＡがガスＧの流動方向に沿って配置されている形態を示している。各板状部材７Ａは、開口穴７Ｂが流動方向に貫通して設けられている。開口穴７Ｂは、高さ方向に延在する辺と幅方向に延在する辺とを有して矩形状に形成され、高さ方向および幅方向に複数並列されている。１つの板状部材７Ａにおける各開口穴７Ｂは、同じ形状で同じ大きさに形成されている。

このように、構成された整流装置７において、最も上流側に配置された板状部材７Ａにおいて、開口穴７Ｂが高さ寸法と幅寸法とが相互に異なる長方形状に形成され、その長辺が入口部２Ｄの内径の長辺と延在する向きを一致し、短辺が入口部２Ｄの内径の短辺と延在する向きを一致して設けられていることが好ましい。

下流側の他の板状部材７Ａにおいては、下流に近いほど開口穴７Ｂが高さ寸法と幅寸法とが近似して正方形状に近づくように形成されることが好ましい。

このように、構成される整流装置７では、最も上流側に配置された板状部材７Ａは、拡大ダクト５においてガスＧの流速が高い状態で開口穴７Ｂを通過することから、整流作用が顕著であり、入口部２Ｄに至るガスＧの流速分布を均一化する効果をより顕著に得ることができる。そして、下流側の他の板状部材７Ａにおいては、下流に近いほど開口穴７Ｂの高さ寸法と幅寸法とが近似して正方形状に近づくように形成されることで、最も上流側に配置された板状部材７Ａでの整流効果を維持するようにガスＧの流れを整流することができる。

また、最も上流側に配置された板状部材７Ａにおける開口穴７Ｂにおいても、上述したように、Ｂ／Ｈ＝（ｂ／ｈ）ａの関係を満たしており、係数ａを１≦ａ≦１．８の範囲とすることが好ましく、係数ａを１としてＢ／Ｈ＝ｂ／ｈとすることがより好ましい。

なお、図６に示す整流装置７において、複数のうちの少なくとも１つの板状部材７Ａの開口穴７Ｂについて、上述した最も上流側に配置された板状部材７Ａにおける開口穴７Ｂの構成とし、他の板状部材７Ａにおいては、全て正方形状としても、入口部２Ｄに至るガスＧの流速分布を均一化する効果を得ることができる。

また、図６に示す整流装置７において、最も上流側の板状部材７Ａの開口穴７Ｂについて、上述した最も上流側に配置された板状部材７Ａにおける開口穴７Ｂの構成とし、下流側の他の板状部材７Ａにおいては、全て正方形状としても、最も上流側に配置された板状部材７Ａでの整流効果を維持するようにガスＧの流れを整流することができる。

また、図６に示す整流装置７において、全ての板状部材７Ａの開口穴７Ｂについて、上述した最も上流側に配置された板状部材７Ａにおける開口穴７Ｂの構成としても、入口部２Ｄに至るガスＧの流速分布を均一化する効果を得ることができる。

上述した実施形態において、各整流装置７のいずれか１つを備える電気集塵装置１によれば、整流装置７により集塵ケーシング２の入口部２Ｄに至るガスＧの流速分布が均一化されることから、集塵ケーシング２内のガスＧの流速分布が均一化され、集塵部３において高い集塵効率を維持することができる。

１ 電気集塵装置
２ 集塵ケーシング
２Ｄ 入口部
３ 集塵部
５ 拡大ダクト
７ 整流装置
７Ａ 板状部材
７Ｂ 開口穴
ａ 係数
Ｂ 入口部の長辺寸法
Ｈ 入口部の短辺寸法
ｂ 開口穴の長辺寸法
ｈ 開口穴の短辺寸法
Ｇ ガス

Claims (8)

1. 高さ寸法と幅寸法とが相互に異なって形成された長方形断面形状の入口部を有する集塵ケーシングと、前記集塵ケーシングにおける前記入口部に接続されて前記入口部に向けて断面積が漸次拡大して形成された拡大ダクトと、を備える電気集塵装置に設けられ、前記拡大ダクト内を通過するガスの流れを整える整流装置であって、
   前記拡大ダクト内を前記ガスの上流と下流とに区分けする板状部材を有し、
   前記板状部材は、高さ寸法と幅寸法とが相互に異なる長方形状の開口穴が高さ方向および幅方向に複数並列に形成され、
   前記開口穴は、長辺が前記入口部の長辺と延在する向きが一致する整流装置。
2. 前記入口部の長辺寸法Ｂ、前記入口部の短辺寸法Ｈ、前記開口穴の長辺寸法ｂ、および前記開口穴の短辺寸法ｈが、Ｂ／Ｈ＝（ｂ／ｈ）ａの関係を満たし、係数ａが１≦ａ≦１．８の範囲である請求項１に記載の整流装置。
3. 前記係数ａが１である請求項２に記載の整流装置。
4. 前記拡大ダクト内を前記ガスの上流と下流とに区分けする他の板状部材を有し、
   前記他の板状部材は、開口穴が高さ方向および幅方向に複数並列されている請求項１から３のいずれか１つに記載の整流装置。
5. 前記板状部材は、前記他の板状部材よりも上流側に配置されている請求項４に記載の整流装置。
6. 前記他の板状部材は、前記開口穴の長辺が前記入口部の長辺と延在する向きを一致する請求項５に記載の整流装置。
7. 前記他の板状部材は、前記下流に近い前記他の板状部材ほど前記開口穴の高さ寸法と幅寸法とが近似する形状である請求項５に記載の整流装置。
8. 高さ寸法と幅寸法とが相互に異なって形成された長方形断面形状の入口部を有する集塵ケーシングと、
   集塵ケーシング内に配置された集塵部と、
   前記集塵ケーシングにおける前記入口部に接続されて前記入口部に向けて断面積が漸次拡大して形成された拡大ダクトと、
   前記拡大ダクト内を通過するガスの流れを整える請求項１から７のいずれか１つに記載の整流装置と、
   を備える電気集塵装置。

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