JP4170005B2 - Ｎｏ２脱硝システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車から発生して拡散する窒素酸化物のうち、ＮＯ２を重点的に除去する、道路トンネルの排気空気の浄化、道路トンネル内部の空気浄化、沿道・交差点近傍の空気浄化に用いるＮＯ２脱硝システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路トンネルの排気空気中の窒素酸化物の浄化技術としては、特開平７−１２７４００号公報に示される脱硝装置が開示されている。この脱硝装置のトンネルの排ガスの除去は、電気集塵機で粉塵を除去し、同時に粉塵が除去された排ガス中のＮＯ２（二酸化窒素）は、ＮＯ２吸収フィルタで除去を行う。また、ＮＯ（一酸化窒素）については、オゾナイザで生成されたオゾンをオゾン供給ノズルから供給し、ＮＯをＮＯ２に酸化した後、ＮＯ２吸収フィルタで除去するという、ＮＯおよびＮＯ２の除去技術が開示されている。ここでの実施例において、使用される電気集塵機は負加電方式（負コロナ放電）とされており、電気集塵機で粉塵を除去中にＮＯをＮＯ２に酸化するには、負加電方式の方が正加電方式（正コロナ放電）よりもＮＯをＮＯ２に酸化する能力が高いことも開示されている。このことは、電気集塵機で粉塵を除去中にＮＯをＮＯ２に酸化する度合いを少なくしたい場合には、正加電方式（正コロナ放電）が適しているということが容易に推察できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＮＯ２脱硝システムは、吸収剤の上流側に設けた電気集塵機で粉塵（特にＳＰＭ）を除去した後、酸性ガス吸収剤にてＮＯ２を除去し、更にＮＯについては、わずかでも増加しないことが要求されている。ここで、トンネル排ガス中のＮＯ２脱硝システムの除去状況について説明する。先ず、トンネル排ガス中の電気集塵機内の帯電部のコロナ放電により発生したオゾン等により、ＮＯの一部がＮＯ２に酸化され、その際、ＮＯとＮＯ２の一部は電気集塵機の集塵極板に付着した粉塵に吸着される。その後、ＮＯ２吸収フィルタ（本発明では酸性吸収剤と呼ぶ）を通過する過程において、ＮＯ２の大部分が吸収除去されると同時にＮＯの一部も吸収除去される。しかし、この過程では、ＮＯ２の一部がＮＯ２吸収フィルタに含まれる活性炭の作用により、ＮＯに還元されることも有り得る。このように、ＮＯ２脱硝システムに導かれるトンネル排ガス中のＮＯ２は複雑な経過をたどりながら除去されるが、一方では、ＮＯ２脱硝システムにおいて、ＮＯが使用環境によっては若干ではあるが増加する場合がある。これから、使用環境によっては、ＮＯ２脱硝システムは、窒素酸化物の主成分であるＮＯを増加させる場合があるという課題があった。このＮＯが増加する使用環境は、一義的に単純に決められるものではなく、トンネル排ガスの湿度の高低、ＮＯおよびＮＯ２濃度の高低、ＮＯとＮＯ２の混在比率、ＮＯ２吸収フィルタの劣化具合、ＮＯ２吸収フィルタへの粉塵付着度合い、といった複数の条件が複雑にからみあったものであると考えられている。
【０００４】
また、ＮＯ２脱硝システムに使用する電気集塵機の正コロナ放電方式は、負コロナ放電方式よりＮＯがＮＯ２に酸化される度合いが少ない点と、ＮＯ２吸収フィルタでＮＯ２がＮＯに還元されることもあり得る点から、ＮＯが増加しやすいという課題があった。
【０００５】
また、電気集塵機の帯電部に一定電圧を印加し、正コロナ放電電流を流して粉塵を帯電させ集塵極板で捕集して集塵していたが、粉塵除去率を決定する正コロナ放電電流は、トンネル排ガスの湿度の高低、排ガスの粉塵濃度の高低、電気集塵機の洗浄後からの経過時間といった複数の条件がからみあい印加電圧が一定でも変動する。つまり、電気集塵機の粉塵除去率は常に変動することを意味している。従って電気集塵機の粉塵除去率が目標値を下回らないようにするために、粉塵除去率を安全側に余裕を持たせることを狙い、電気集塵機の帯電部に必要以上に高い初期設定電圧を印加して余分に放電電流を流すことになる為、ＮＯ２脱硝システム内部で不必要に大きいＮＯ２の増加を招き、システムとしてのＮＯ２除去率の低下を招くという大きな課題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１項記載の本発明のＮＯ２脱硝システムは、自動車から排出され拡散した窒素酸化物のうち、ＮＯ２を重点的に除去することができる道路トンネルの排気ガスの浄化、沿道・交差点近傍の空気浄化に用いる電気集塵機と、電気集塵機の後流側に配置した酸性ガス吸収剤と、ファンと、電気集塵機の正コロナ放電の電流制御機能を有する高圧発生装置を備えたＮＯ２脱硝システムであって、前記電気集塵機の上流側および下流側の粉塵濃度を計測する粉塵濃度センサと前記粉塵濃度センサによる粉塵濃度差から粉塵除去率を算出する粉塵除去率算出手段と、粉塵除去率の目標基準レベルを設定する粉塵除去率設定手段と、前記粉塵除去率と前記粉塵除去率の目標基準レベルとの偏差量を比較演算し、前記目標基準レベルへの到達度合を判断する粉塵除去率判断手段と、前記粉塵除去率判断手段からの出力に基づき電気集塵機の帯電部への出力を変動させる電圧制御手段とを備え、粉塵除去率を一定に保つ機能を有することを可能とすることを特徴とする。
【０００７】
請求項２項記載の本発明は、請求項１記載のＮＯ２脱硝システムにおいて、電気集塵機の上流側および下流側の粉塵濃度を計測するに際し、一対の粉塵濃度センサとしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３項記載の本発明は、自動車から排出され拡散した窒素酸化物のうち、ＮＯ２を重点的に除去することができる道路トンネルの排気ガスの浄化、沿道・交差点近傍の空気浄化に用いる電気集塵機と、電気集塵機の後流側に配置した酸性ガス吸収剤と、ファンと、電気集塵機の正コロナ放電の電流制御機能を有する高圧発生装置を備えたＮＯ２脱硝システムであって、前記電気集塵機の上流側および前記酸性ガス吸収剤の下流側のＮＯ濃度を計測するＮＯ濃度センサと、これらのＮＯ濃度センサによるＮＯ濃度測定値の差からＮＯ除去率を算出するＮＯ除去率算出手段と、ＮＯ除去率の上限基準レベルを設定するＮＯ除去率設定手段と、前記ＮＯ除去率と前記ＮＯ除去率の上限基準レベルとの偏差量を比較演算し、前記上限基準レベルへの到達度合を判断するＮＯ除去率判断手段と、前記ＮＯ除去率判断手段からの出力に基づき電気集塵機の帯電部の出力を変動させる電圧制御手段とを備え、ＮＯ ２ を除去し、かつ、システム全体のＮＯ単独の除去率が負の値にならない機能を有することを可能とすることを特徴とする。
【０００９】
請求項４項記載の本発明は、請求項３記載のＮＯ２脱硝システムにおいて、電気集塵機の上流側および下流側のＮＯ濃度を計測するに際し、一対のＮＯ濃度センサとしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５項記載の本発明は、自動車から排出され拡散した窒素酸化物のうち、ＮＯ２を重点的に除去することができる道路トンネルの排気ガスの浄化、沿道・交差点近傍の空気浄化に用いる電気集塵機と、電気集塵機の後流側に配置した酸性ガス吸収剤と、ファンと、電気集塵機の正コロナ放電の電流制御機能と負コロナ放電の電流制御機能を有する高圧発生装置を備えたＮＯ２脱硝システムであって、前記電気集塵機の上流側および下流側のＮＯ濃度を計測するＮＯ濃度センサと前記ＮＯ濃度センサによるＮＯ濃度差の大きさからＮＯ除去率を算出するＮＯ除去率算出手段と、ＮＯ除去率の上限基準レベルを設定するＮＯ除去率設定手段と、前記ＮＯ除去率と前記ＮＯ除去率の上限基準レベルとの偏差量を比較演算し、前記上限基準レベルへの到達度合を判断するＮＯ除去率判断手段と、前記ＮＯ除去率判断手段からの出力に基づき電気集塵機の帯電部の出力を変動させる電圧制御手段とを有し、
前記電気集塵機の上流側ＮＯ濃度を計測するＮＯ濃度センサからの信号を受けＮＯ濃度値を算出するＮＯ濃度算出手段と、負コロナ放電の使用可能なＮＯ濃度値を設定するＮＯ濃度設定手段と、前記ＮＯ濃度値と負コロナ放電の使用可能なＮＯ濃度設定値とを比較演算し、前記ＮＯ濃度値が前記負コロナ放電の使用可能領域にあるかどうかを判断する使用可能判断手段と、前記使用可能判断手段からの出力に基づき前記電気集塵機の帯電部に対して正コロナ放電と負コロナ放電の切り替えをおこなう電圧切替手段を備えたことを特徴とすることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態によるＮＯ２脱硝システムは、自動車から排出され拡散した窒素酸化物のうち、ＮＯ２を重点的に除去することができる道路トンネルの排気ガスの浄化、沿道・交差点近傍の空気浄化に用いる電気集塵機と、電気集塵機の後流側に配置した酸性ガス吸収剤と、ファンと、電気集塵機の正コロナ放電の電流制御機能を有する高圧発生装置を備えたＮＯ２脱硝システムであって、前記電気集塵機の上流側および下流側の粉塵濃度を計測する粉塵濃度センサと前記粉塵濃度センサによる粉塵濃度差から粉塵除去率を算出する粉塵除去率算出手段と、粉塵除去率の目標基準レベルを設定する粉塵除去率設定手段と、前記粉塵除去率と前記粉塵除去率の目標基準レベルとの偏差量を比較演算し、前記目標基準レベルへの到達度合を判断する粉塵除去率判断手段と、前記粉塵除去率判断手段からの出力に基づき電気集塵機の帯電部への出力を変動させる電圧制御手段とした構成としている。
【００１２】
このように、電気集塵機の粉塵除去率が一定値になるような制御が設けることにより、粉塵除去率を必要最小限の値に保つことができ最低レベルの放電電流で電気集塵機を運用できるので、システム内部で不必要に大きいＮＯ２の増加を招くことはなく、システムとして高いＮＯ２除去率を達成することができる。
【００１３】
本発明の第２の実施の形態によるＮＯ２脱硝システムは、請求項１記載のＮＯ２脱硝システムにおいて、電気集塵機の上流側および下流側の粉塵濃度を計測するに際し、一対の粉塵濃度センサとした構成としている。このように、一対に設けることにより設置および計測の管理が容易である。
【００１４】
本発明の第３の実施の形態によるＮＯ２脱硝システムは、自動車から排出され拡散した窒素酸化物のうち、ＮＯ２を重点的に除去することができる道路トンネルの排気ガスの浄化、沿道・交差点近傍の空気浄化に用いる電気集塵機と、電気集塵機の後流側に配置した酸性ガス吸収剤と、ファンと、電気集塵機の正コロナ放電の電流制御機能を有する高圧発生装置を備えたＮＯ２脱硝システムであって、前記電気集塵機の上流側および前記酸性ガス吸収剤の下流側のＮＯ濃度を計測するＮＯ濃度センサと、これらのＮＯ濃度センサによるＮＯ濃度測定値の差からＮＯ除去率を算出するＮＯ除去率算出手段と、ＮＯ除去率の上限基準レベルを設定するＮＯ除去率設定手段と、前記ＮＯ除去率と前記ＮＯ除去率の上限基準レベルとの偏差量を比較演算し、前記上限基準レベルへの到達度合を判断するＮＯ除去率判断手段と、前記ＮＯ除去率判断手段からの出力に基づき電気集塵機の帯電部の出力を変動させる電圧制御手段とを備えた構成としている。
【００１５】
このように、ＮＯ単独の除去率が負の値にならないようにできる最小限の放電電流制御を設けることにより、システム内部でＮＯの増加を招く可能性を低減することができ、システムの信頼性を向上させることができる。
【００１６】
本発明の第４の実施の形態によるＮＯ２脱硝システムは、電気集塵機の上流側および下流側のＮＯ濃度を計測するに際し、一対のＮＯ濃度センサとした構成としている。このように、一対に設けることにより設置および計測の管理が容易である。
【００１７】
本発明の第５の実施の形態によるＮＯ２脱硝システムは、自動車から排出され拡散した窒素酸化物のうち、ＮＯ２を重点的に除去することができる道路トンネルの排気ガスの浄化、沿道・交差点近傍の空気浄化に用いる電気集塵機と、電気集塵機の後流側に配置した酸性ガス吸収剤と、ファンと、電気集塵機の正コロナ放電の電流制御機能と負コロナ放電の電流制御機能を有する高圧発生装置を備えたＮＯ２脱硝システムであって、前記電気集塵機の上流側および下流側のＮＯ濃度を計測するＮＯ濃度センサと前記ＮＯ濃度センサによるＮＯ濃度差の大きさからＮＯ除去率を算出するＮＯ除去率算出手段と、ＮＯ除去率の上限基準レベルを設定するＮＯ除去率設定手段と、前記ＮＯ除去率と前記ＮＯ除去率の上限基準レベルとの偏差量を比較演算し、前記上限基準レベルへの到達度合を判断するＮＯ除去率判断手段と、前記ＮＯ除去率判断手段からの出力に基づき電気集塵機の帯電部の出力を変動させる電圧制御手段とを有し、
前記電気集塵機の上流側ＮＯ濃度を計測するＮＯ濃度センサからの信号を受けＮＯ濃度値を算出するＮＯ濃度算出手段と、負コロナ放電の使用可能なＮＯ濃度値を設定するＮＯ濃度設定手段と、前記ＮＯ濃度値と負コロナ放電の使用可能なＮＯ濃度設定値とを比較演算し、前記ＮＯ濃度値が前記負コロナ放電の使用可能領域にあるかどうかを判断する使用可能判断手段と、前記使用可能判断手段からの出力に基づき前記電気集塵機の帯電部に対して正コロナ放電と負コロナ放電の切り替えをおこなう電圧切替手段とした構成としている。
【００１８】
このように、負コロナ放電への切り替え機能を設けることにより、ＮＯ除去率が負の値にならないようにできる最小限の放電電流制御の範囲が正コロナ放電のみの場合と較べて格段に広がるので、システム内部でＮＯの増加を招く可能性を更に低減することができ、システムの信頼性を飛躍的に向上させることができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の第一実施例について図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明の第一実施例によるＮＯ２脱硝システムを示す構成図、図２は同ＮＯ２脱硝システムの正コロナ放電の電流制御機能を備えた高圧発生盤の回路図、図３は同ＮＯ２脱硝システムの粉塵濃度センサを用いた演算制御回路図である。
【００２１】
図１に示すように、道路トンネルの排気空気が、通風路１の流れに沿って、上流側粉塵濃度センサ２、電気集塵機３、下流側粉塵濃度センサ４、酸性ガス吸収剤５、ファン６の順に機器等が設置されている。また通風路１の外には、制御盤Ｓ１が設置され、上流側濃度センサ２と下流側濃度センサ４が接続され、高圧発生盤Ｔ１に接続されている。高圧発生盤Ｔ１から、二段式電気集塵機の電気集塵機３の前段の帯電部７と後段の集塵部８に配線接続して構成されている。帯電部７の電極には、直径０．２５ｍｍのタングステン製放電線を使用し、電気集塵機３の集塵部８は、荷電極板と接地極板を交互に風の流れる方向に対して平行に複数配置して構成されるものを使用し、荷電極板と接地極板のクリアランスは６ｍｍとしている。そして、酸性ガス吸収剤５には、活性炭と石膏と結合材を練り上げ、ハニカム状に成型し、焼成した後、アルカリである水酸化カリウム（ＫＯＨ）を担持させたものとし、酸性ガス吸収剤５の開口率を約５０〜７５％とした構成としている。
【００２２】
次に、動作について図１、図２、図３を用いて説明する。
【００２３】
図１に示すように、ファン６により通風路１に引き込まれた道路トンネルの排気空気が電気集塵機３を通過することにより粉塵成分が除去される。高圧発生盤Ｔ１から帯電部７の電極に供給される約＋１１ｋＶの高電圧により帯電部７の電極と帯電部７の接地極の空間に正コロナ放電が発生し、正コロナ放電空間に電流が流れる。このとき、帯電部７を通過した粉塵に正電荷が与えられ粉塵は正側に帯電される。（粉塵は帯電し正電荷を帯びる。）高圧発生盤Ｔ１から集塵部８に供給される約＋５．５ｋＶの高電圧を荷電極板に印加し高電界空間を形成させている。この並行平板により構成される高電界空間を正電荷を帯びた粉塵が通過するときに、高電界が粉塵の正電荷に作用し、クーロン力により粉塵は接地極板に捕集される。この時の電気集塵機３の通過風速（処理風速）は７ｍ／ｓ、酸性ガス吸収剤５のＬＶ値（通過風速）は約１ｍ／ｓ、ＳＶ値（体積速度）は約１９０００［１／ｈ］としている。電気集塵機３を通過して粉塵が除去されたトンネルの排気空気が、酸性ガス吸収剤５を通過するときにトンネルの排気空気中のＮＯ２とごく一部のＮＯが、酸性ガス吸収剤５に含有される活性炭に吸着する。そして、担持されているアルカリＫＯＨと反応して、ＫＮＯ２、ＫＮＯ3という中性の個体の塩になり除去される。上流側粉塵濃度センサ２、下流側粉塵濃度センサ４として用いたものは、ＳＰＭ（浮遊粒子状物質）のうちで粒径が０．３ミクロンメーター近傍の粒子のカウント数を、リアルタイムで計測するのに適した光散乱方式のデジタル粉塵計であり、計測した粉塵濃度（粒子のカウント数）を電気信号で出力する機能を有している。
【００２４】
図２の正コロナ放電の電流制御機能を備えた高圧発生盤の回路図に示すように、高圧発生盤Ｔ１に低圧電源が供給され、遮断器９、開閉器１０を経て、位相制御サイリスタ１１に至る。位相制御サイリスタ１１は帯電部出力電圧制御回路１２から位相制御され位相制御サイリスタ１１の出力電圧が制御される。帯電部出力電圧制御回路１２は外部からアナログ信号を受け付け、位相制御サイリスタ１１の出力電圧を制御し、位相制御サイリスタ１１の出力電圧はトランス１３で昇圧され整流器１４で正電圧に整流され、電気集塵機３の帯電部７に電圧が供給される。そして、整流器１４の出力側には電流検出１５と電圧検出１６ができる機能を有している。
【００２５】
図３の粉塵濃度センサを用いた演算制御回路図に示すように、電気集塵機３の上流側粉塵センサ２と下流側粉塵センサ４からの電気信号がリアルタイムで制御盤Ｓ１に取り込まれ、粉塵除去率算出手段１７により、直ちに現時点での粉塵除去率Ａが算出される。次に粉塵除去率設定手段１８により、制御盤Ｓ１に予め粉塵除去率の目標基準レベルを設定する機能として付いている粉塵除去率設定値Ｂを入力する。そして、粉塵除去率判断手段１９により粉塵除去率Ａとの差を比較し、Ａ−Ｂが零未満の時、即ち粉塵除去率Ａが粉塵除去率設定値Ｂを下回っているときは、電圧制御手段２０から帯電部出力電圧ΔＶ上昇指令２１により、帯電部７の出力電圧を微小電圧ΔＶ（３０Ｖ）だけ上昇させるアナログ信号を、高圧発生盤Ｔ１の帯電部出力電圧制御回路１２に対して出力し、ＮＯ２脱硝システムとして最低限必要な粉塵除去率に近づける制御（除去率を一定にする制御）を行う。
【００２６】
また、粉塵除去率判断手段１９によりＡ−Ｂが零を上回っている時、即ち現時点での粉塵除去率Ａが粉塵除去率設定値Ｂを上回っているときは、電圧制御手段２０から電気集塵機３の帯電部７で必要以上に正コロナ放電電流が流れ、空気中のＮＯをＮＯ２に余分に酸化して、ＮＯ２脱硝システムによるＮＯ２除去性能の低下を招くことを防止するため、帯電部出力電圧ΔＶ下降指令２２により、帯電部７の出力電圧を微小電圧ΔＶ（３０Ｖ）だけ下降させるアナログ信号を高圧発生盤Ｔ１の帯電部出力電圧制御回路１２に対して出力し、ＮＯ２脱硝システムとして最低限必要な粉塵除去率に近づける制御を行う。これらにより粉塵除去率を粉塵除去率の目標基準レベル（粉塵除去率一定）に保つ制御をおこなう。
【００２７】
ここで、本制御を行った場合と、従来制御の場合のＮＯ２脱硝システムのＮＯ２除去率の２４時間連続計測の結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】
このように、電気集塵機３の粉塵除去率を一定値にする制御を設けることにより、粉塵除去率を必要最小限の値に保つことができ最小の放電電流で電気集塵機３を運転できるので、システム内部において不必要に高い濃度のＮＯ２の増加発生を招くことはなく、システムとして高いＮＯ２除去率を達成することができる。
【００３０】
尚、図１では、通風路の外に高圧発生盤と制御盤を設置しているが、通風路の内部に設置してもよい。また、通風路は、暗渠であっても、カルバートであっても、ダクトであっても、また他の管路であっても、外気との密閉性が保たれた構造体であれば特に制限はない。また、電気集塵機として二段式電気集塵機を使用しているが、その他の形式の電気集塵機であってもよい。
【００３１】
尚、図１では、電気集塵機の帯電部の放電極に放電線を使用したが、その他の形状の放電極であってもよい。また、電気集塵機の帯電部の放電線の線径は、コロナ放電が可能な線径であれば如何なる値でもよい。また、電気集塵機の帯電部の電極と帯電部の接地極の間に印加される高電圧は、コロナ放電が可能な電圧であれば如何なる値でもよい。また、電気集塵機の集塵部の電圧とクリアランスは、集塵が可能な電圧であれば如何なる値でもよい。また、電気集塵機の通過風速は、集塵が可能な風速であれば如何なる値でもよい。
【００３２】
尚、酸性ガス吸収剤に担持するアルカリとしてＫＯＨを使用しているが、他のアルカリＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｂａ（ＯＨ）２であってもよい。また、酸性ガス吸収剤のＬＶ値、ＳＶ値に特に制限はなく、如何なる値でもよい。また、酸性ガス吸収剤は、活性炭を含有する酸性ガス吸収剤を使用しているが、活性炭系の吸着材であってもよい。また、酸性ガス吸収剤の開口率に特に制限はなく、如何なる値でもよい。
【００３３】
尚、図１では、ファンは最も下流側に配置しているが、最も上流側に配置してもよいし、電気集塵機と酸性ガス吸収剤の間に配置してもよい。通風できればどの位置でもよい。また、電気集塵機の下流側の粉塵濃度センサの配置位置は電気集塵機の直近の下流側としたが、酸性ガス吸収剤の下流側に配置してもよい。
【００３４】
尚、粉塵濃度センサとして光散乱方式のデジタル粉塵計を用いたが、リアルタイムで計測ができるのであればいかなる方式の粉塵濃度センサでもよい。
【００３５】
尚、図１では、制御盤と高圧発生盤を設置しているが、制御盤と高圧発生盤の機能を合体した盤を用いてもよい。
【００３６】
尚、図２では、高圧発生盤の帯電部の回路のみが記載してあるが、集塵部の回路も同様である。
【００３７】
尚、図３では、２台の粉塵濃度センサからの信号の演算処理結果を時間平均する回路を用い、この時間平均処理する時間を１分間としたが、他の値でもよい。また、微小電圧ΔＶの値は３０Ｖに限るものではなく、微小電圧ΔＶは１０Ｖ〜１００Ｖの範囲にあれば制御上問題ない。また、帯電部の出力電圧を微小電圧ΔＶだけ上昇下降する回路としたが、高圧発生盤における帯電部の電流検出を制御盤にフィードバックさせ、微小電流ΔＩだけ上昇下降させる回路としてもよい。
【００３８】
次に、図４は本発明の他の第二実施例について図面に基づいて説明する。図４は本発明の第二実施例によるＮＯ２脱硝システムを示す構成図、図５は同ＮＯ２脱硝システムのＮＯ濃度センサを用いた演算制御回路図、図６は同ＮＯ２脱硝システムの集塵機をマイナスに印加した場合を示す構成図である。尚、上記実施例で説明した部材と同一機能を有する部材には同一番号を付して説明を省略する。
【００３９】
図４に示すように、道路トンネルの排気空気が、通風路１の流れに沿って、上流側ＮＯ濃度センサ２３、電気集塵機３、下流側ＮＯ濃度センサ２４、酸性ガス吸収剤５、ファン６の順に機器等が設置されている。また通風路１の外には、制御盤Ｓ２が設置され、上流側ＮＯ濃度センサ２３と下流側ＮＯ濃度センサ２４が接続されている。その他の高圧盤等の部分については、第一実施例と同様の構成になっている。ここで、ＮＯ濃度センサとして用いたものは２台の化学発光方式のセンサであり、空気中のＮＯ濃度をリアルタイムで計測し、この計測値を電気信号で出力する機能を有している。
【００４０】
次に、動作について図４、図５を用いて説明する。
【００４１】
図５のＮＯ濃度センサを用いた演算制御回路図に示すように、電気集塵機３の上流側ＮＯ濃度センサ２３と酸性ガス吸収剤５の下流側の下流側ＮＯ濃度センサ２４からの電気信号がリアルタイムで制御盤Ｓ２に取り込まれ、ＮＯ除去率算出手段２５により、直ちに現時点でのＮＯ除去率Ｃが算出される。次にＮＯ除去率設定手段２６により、制御盤Ｓ２に予めＮＯ除去率の目標基準レベルを設定する機能として付いているＮＯ除去率最大値設定Ｄを入力する。そして、ＮＯ除去率判断手段２７により、ＮＯ除去率Ｃの値を見て、Ｃが零未満の時、即ちＮＯが増加しているときは、電圧制御手段２０から、帯電部出力電圧ΔＶ上昇指令２１により、帯電部の出力電圧を微小電圧ΔＶ（３０Ｖ）だけ上昇させるアナログ信号を高圧発生盤Ｔ１の帯電部出力電圧制御回路１２に対して出力し、ＮＯ２脱硝システムとして最低限守らなければならないＮＯ除去率が零以上となる制御を行う。
【００４２】
また、ＮＯ除去率判断手段２７により、Ｃ−Ｄが零を上回っている時、即ちＮＯ除去率ＣがＮＯ除去率最大値設定Ｄを上回っているときは、電気集塵機３の帯電部７において必要以上に正コロナ放電電流が流れ、空気中のＮＯをＮＯ２に余分に酸化して、ＮＯ２脱硝システムにおけるＮＯ２除去性能の低下を招くことになる。これを防止するため、電圧制御手段２０から、帯電部出力電圧ΔＶ下降指令２２により、帯電部の出力電圧を微小電圧ΔＶ（３０Ｖ）だけ下降させるアナログ信号を高圧発生盤Ｔ１の帯電部出力電圧制御回路１２に対して出力し、ＮＯ２脱硝システムとして最低限必要なＮＯ除去率を０〜Ｄ％の間に保つ制御を行う。
【００４３】
ここで、本制御を行った場合と、従来制御の場合のＮＯ２脱硝システムのＮＯ２除去率の２４時間連続計測の結果を表２に示す。
【００４４】
【表２】
【００４５】
このように、ＮＯ２脱硝システムにおいて、従来の制御方式によるＮＯ除去率の変動幅は−１０．１〜１．９％であったものが、ＮＯ除去率を一定値に近づける制御を設けることにより、ＮＯ除去率の変動幅が−０．９〜１．０％へと狭まり、９０％以上という高いＮＯ２除去率を維持しつつ、ＮＯ除去率を大幅に改善することができる。
【００４６】
尚、図４では、通風路の外に高圧発生盤と制御盤を設置しているが、通風路の内部に設置してもよい。また、通風路は、暗渠であっても、カルバートであっても、ダクトであっても、また他の管路であっても、外気との密閉性が保たれた構造体であれば特に制限はない。また、電気集塵機として二段式電気集塵機を使用しているが、その他の形式の電気集塵機であってもよい。また、電気集塵機の帯電部の放電極に放電線を使用したが、その他の形状の放電極であってもよい。
【００４７】
尚、電気集塵機の帯電部の放電線の線径は、コロナ放電が可能な線径であれば如何なる値でもよい。また、電気集塵機の帯電部の電極と帯電部の接地極の間に印加される高電圧は、コロナ放電が可能な電圧であれば如何なる値でもよい。また、電気集塵機の集塵部の電圧とクリアランスは、集塵が可能な電圧であれば如何なる値でもよい。また、電気集塵機の通過風速は、集塵が可能な風速であれば如何なる値でもよい。
【００４８】
尚、酸性ガス吸収剤に担持するアルカリとしてＫＯＨを使用しているが、他のアルカリＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｂａ（ＯＨ）２であってもよい。また、酸性ガス吸収剤のＬＶ値、ＳＶ値に特に制限はなく、如何なる値でもよい。また、酸性ガス吸収剤は、活性炭を含有する酸性ガス吸収剤を使用しているが、活性炭系の吸着材であってもよい。
【００４９】
尚、酸性ガス吸収剤の開口率に特に制限はなく、如何なる値でもよい。
【００５０】
尚、図４では、ファンは最も下流側に配置しているが、最も上流側に配置してもよいし、電気集塵機と酸性ガス吸収剤の間に配置してもよい。通風できればどの位置でもよい。また、酸性ガス吸収剤の後流側のＮＯ濃度センサの配置位置は酸性ガス吸収剤の直近の後流側としたが、ファンの後流側に配置してもよい。
【００５１】
尚、ＮＯ濃度センサとして化学発光乱方式のものを用いたが、リアルタイムでＮＯ濃度計測ができるのであればいかなる方式のＮＯ濃度センサでもよい。
【００５２】
尚、図４では、制御盤と高圧発生盤を設置しているが、制御盤と高圧発生盤の機能を合体した盤を用いてもよい。
【００５３】
尚、図５では、２台のＮＯ濃度センサからの信号の演算処理結果を時間平均する回路を用い、この時間平均処理する時間を１分間としたが、他の値でもよい。また、微小電圧ΔＶの値は３０Ｖに限るものではなく、微小電圧ΔＶは１０Ｖ〜１００Ｖの範囲にあれば制御上問題ない。また、帯電部の出力電圧を微小電圧ΔＶだけ上昇下降する回路としたが、高圧発生盤における帯電部の電流検出を制御盤にフィードバックさせ、微小電流ΔＩだけ上昇下降させる回路としてもよい。
【００５４】
図６は本発明の他の第３実施例について説明をおこなう。
【００５５】
図６は、ＮＯ２脱硝システムの集塵機をマイナスに印加した場合を示す構成図、図７は同ＮＯ２脱硝システムの正コロナ放電と負コロナ放電の切替機能を備えた高圧発生盤の回路図、図８は同ＮＯ２脱硝システムの正コロナ放電と負コロナ放電の切替え機能を有する演算制御回路図である。尚、上記実施例で説明した部材と同一機能を有する部材には同一番号を付して説明を省略する。
【００５６】
図６および図７に示すように、道路トンネルの排気空気が、通風路１の流れに沿って、上流側ＮＯ濃度センサ２３、電気集塵機３、下流側ＮＯ濃度センサ２４、酸性ガス吸収剤５、ファン６の順に機器等が設置されている。
【００５７】
また通風路１の外には、制御盤Ｓ３が設置され、電気集塵機３の入口側２８に設けた上流側ＮＯ濃度センサ２３と酸性ガス吸収剤５の下流側に設けた下流側ＮＯ濃度センサ２４が接続され、高圧発生盤Ｔ３に接続されている。高圧発生盤Ｔ３から、二段式電気集塵機の電気集塵機３の前段の帯電部７と後段の集塵部８に配線接続して構成されている。また、高圧発生盤Ｔ３は、位相制御サイリスタ１１の出力電圧がトランス１３で昇圧され、正コロナ側整流器２９と負コロナ側整流器３０を備え、正コロナ・負コロナ切替回路３１の切替により、電気集塵機３の帯電部７に、正または負の電圧が供給される構成になっている。
【００５８】
次に、動作に関する部分ついて図７、図８を用いて説明する。
【００５９】
図７のＮＯ２脱硝システムの正コロナ放電と負コロナ放電の切替機能を備えた高圧発生盤の回路図に示すように、高圧発生盤Ｔ３に低圧電源が供給され、遮断器９、開閉器１０を経て、位相制御サイリスタ１１に至る。位相制御サイリスタ１１は帯電部出力電圧制御回路１２から位相制御され位相制御サイリスタ１１の出力電圧が制御される。帯電部出力電圧制御回路１２は外部からアナログ信号を受け付け、位相制御サイリスタ１１の出力電圧を制御する機能を有している。位相制御サイリスタ１１の出力電圧はトランスで昇圧され、開閉器（１）側と開閉器（３）側とに分岐される。開閉器（１）開閉器（２）のペア側に切り替えられると、電気集塵機３の正コロナ放電運転を行うため、正側整流器２９で正電圧に整流され帯電部７に正の電圧が印加される。また、開閉器（３）開閉器（４）のペア側に切り替えられると、電気集塵機３の負コロナ放電運転を行うため、負側整流器３０で負電圧に整流され、電気集塵機３の帯電部７に負の電圧が印加される。また、電流検出１５と電圧検出１６ができる機能を有している。
【００６０】
図８のＮＯ２脱硝システムの正コロナ放電と負コロナ放電の切替え機能を有する演算制御回路図に示すように、電気集塵機３の上流側ＮＯ濃度センサ２３と酸性ガス吸収剤５の下流側ＮＯ濃度センサ２４からの電気信号がリアルタイムで制御盤Ｓ３に取り込まれ、ＮＯ除去率算出手段３２より、直ちに現時点でのＮＯ除去率Ｇが演算される。次にＮＯ除去率設定手段３３により、制御盤Ｓ３に予めＮＯ除去率の目標基準レベルを設定する機能として付いているＮＯ除去率最大値設定Ｈを入力する。そして、ＮＯ除去率判断手段３４により、ＮＯ除去率Ｇの値を見て、Ｇが零未満の時、即ちＮＯが増加しているときは、電圧制御手段３５から、帯電部出力電圧ΔＶ上昇指令３６により、帯電部の出力電圧を微小電圧ΔＶ（３０Ｖ）だけ上昇させるアナログ信号を高圧発生盤Ｔ３の帯電部出力電圧制御回路１２に対して出力し、ＮＯ２脱硝システムとして最低限守らなければならないＮＯ除去率が零以上となる制御を行う。
【００６１】
また、ＮＯ除去率判断手段３４により、Ｇ−Ｈが零を上回っているの時、即ち現時点でのＮＯ除去率ＧがＮＯ除去率最大値設定入力Ｈを上回っているときは、電気集塵機３の帯電部７において必要以上に正または負のコロナ放電電流が流れ、空気中のＮＯをＮＯ２に余分に酸化してしまい、ＮＯ２脱硝システムにおけるＮＯ２除去性能の低下を招くことになる。これを防止するため、電圧制御手段３５から、帯電部出力電圧ΔＶ下降指令３７により、帯電部の出力電圧を微小電圧ΔＶ（３０Ｖ）だけ下降させるアナログ信号を高圧発生盤Ｔ３の帯電部出力電圧制御回路１２に対して出力し、ＮＯ２脱硝システムとして最低限必要なＮＯ除去率を０〜Ｈ％の間に保つ制御を行う。
【００６２】
一方、前記ＮＯ除去率を０〜Ｈ％の間に保つ制御をおこなっている中で、電気集塵機３の入口側２８のＮＯ濃度に応じた最適な制御を以下に説明する。
【００６３】
電気集塵機３の上流側ＮＯ濃度センサ２３からの電気信号はＮＯ濃度算出手段３８より、時間平均回路により１０分間の時間平均処理された後に、入口ＮＯ濃度Ｅが決定される。次に、ＮＯ濃度設定手段３９により、負コロナ放電可能ＮＯ濃度下限値設定Ｆを入力する。そして、使用可能判断手段４０により、入口ＮＯ濃度Ｅと予め設定された任意の設定値（例えば１ｐｐｍ）との差であるＥ−Ｆが−０．５ｐｐｍより小さい時、即ち、入口ＮＯ濃度Ｅが負コロナ放電可能ＮＯ濃度下限値設定Ｆより０．５ｐｐｍ小さい場合は、電気集塵機３によって、ＮＯがＮＯ２に酸化される量をできるだけ減らす。つまり、トンネルの排気空気が電気集塵機３を通過しても、ＮＯ２が多く増加しなければ酸性ガス吸収剤５によりＮＯ２除去率を高く維持することがより可能となるため、電圧切替手段４１にて、電気集塵機３の正コロナ放電用の正電圧を高圧発生盤Ｔ３から出力させるべく、正コロナ側切替指令４３を高圧発生盤Ｔ３の正コロナ・負コロナ切替回路３１に対して出力する。
【００６４】
また、Ｅ−Ｆが０．５ｐｐｍより大きい時、即ち、入口ＮＯ濃度Ｅが負コロナ放電可能ＮＯ濃度下限値設定Ｆより０．５ｐｐｍ大きい時の制御を以下に述べる。
【００６５】
この時、入り口のＮＯ２濃度も高い値となっており、電気集塵機３で、ＮＯ２が多少増加しても、システム全体のＮＯ２除去率への影響は少ない。むしろ、電気集塵機３の酸化能力を負コロナ放電にすることにより増して、ＮＯ濃度を減らした方が、ＮＯ除去率を安全側にする（負にしない）ことができる。従って、電圧切替手段４１にて、電気集塵機３の負コロナ放電用の負電圧を高圧発生盤Ｔ３から出力させるべく、負コロナ側切替指令４２を高圧発生盤Ｔ３の正コロナ・負コロナ切替回路３１に対して出力する。
【００６６】
ここで、Ｅ−Ｆが−０．５ｐｐｍから０．５ｐｐｍの範囲内にある時は、現在使用している正または負のコロナ放電電圧状態を現状維持する制御を行なうものとする。
【００６７】
ここで、正コロナ側切替指令または負コロナ側切替指令が発せられた瞬間には、ＮＯ除去率Ｇの時間平均回路をリセットし、この時点よりＮＯ除去率Ｇを決定するため１分間のタイムラグを設けるものとする。
【００６８】
本制御を行った場合と、従来制御の場合の、ＮＯ２脱硝システムのＮＯ２除去率の２４時間連続計測の結果を表３に示す。
【００６９】
【表３】
【００７０】
このように、ＮＯ２脱硝システムにおいて、従来の制御方式によるＮＯ除去率の変動幅は−１３．１〜２．０％であったものが、ＮＯ除去率を一定値に近づける制御を設けることにより、ＮＯ除去率の変動幅が０．５〜０．９％へと狭まり、９０％以上という高いＮＯ２除去率を維持しつつ、ＮＯ除去率が負の値にならないように大幅な改善を行うことができる。即ち正コロナ放電方式のＮＯ２除去率をより大きくすることができるというメリットと、負コロナ放電方式のＮＯの増加現象抑制効果というメリットとを有効に引き出し、ＮＯを増加させることなく高いＮＯ２除去率を維持できる、ＮＯ２脱硝システムとすることが確認できた。
【００７１】
尚、図６では、風路系の外に高圧発生盤と制御盤を設置しているが、風路系の内部に設置してもよい。また、通風路は、暗渠であっても、カルバートであっても、ダクトであっても、また他の管路であっても、外気との密閉性が保たれた構造体であれば特に制限はない。また、電気集塵機として二段式電気集塵機を使用しているが、その他の形式の電気集塵機であってもよい。また、電気集塵機の帯電部の放電極に放電線を使用したが、その他の形状の放電極であってもよい。
【００７２】
また、電気集塵機の帯電部の放電線の線径は、コロナ放電が可能な線径であれば如何なる値でもよい。また、電気集塵機の帯電部の電極と帯電部の接地極の間に印加される高電圧は、コロナ放電が可能な電圧であれば如何なる値でもよい。また、電気集塵機の集塵部の電圧とクリアランスは、集塵が可能な電圧であれば如何なる値でもよい。また、電気集塵機の通過風速は、集塵が可能な風速であれば如何なる値でもよい。
【００７３】
尚、酸性ガス吸収剤に担持するアルカリとしてＫＯＨを使用しているが、他のアルカリＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｂａ（ＯＨ）２であってもよい。また、酸性ガス吸収剤のＬＶ値、ＳＶ値に特に制限はなく、如何なる値でもよい。また、酸性ガス吸収剤は、活性炭を含有する酸性ガス吸収剤を使用しているが、活性炭系の吸着材であってもよい。また、酸性ガス吸収剤の開口率に特に制限はなく、如何なる値でもよい。
【００７４】
尚、図６では、ファンは最も下流側に配置しているが、最も上流側に配置してもよいし、電気集塵機と酸性ガス吸収剤の間に配置してもよい。通風できればどの位置でもよい。また、酸性ガス吸収剤の下流側のＮＯ濃度センサの配置位置は酸性ガス吸収剤の直近の下流側としたが、ファンの下流側に配置してもよい。また、ＮＯ濃度センサとして化学発光乱方式のものを用いたが、リアルタイムでＮＯ濃度計測ができるのであればいかなる方式のＮＯ濃度センサでもよい。
【００７５】
尚、図６では、制御盤と高圧発生盤を設置しているが、制御盤と高圧発生盤の機能を合体した盤を用いてもよい。
【００７６】
尚、図８では、２台のＮＯ濃度センサからの信号の演算処理結果を時間平均する回路を用い、この時間平均処理する時間を１分間としたが、他の値でもよい。
【００７７】
尚、制御盤の演算制御部に設けた負コロナ放電可能ＮＯ濃度下限値設定入力Ｆに予め設定する値は、１ｐｐｍである必要はなく、他の値でもよい。
【００７８】
尚、図８では、Ｅ−Ｆの値の判断基準を、−０．５ｐｐｍと０．５ｐｐｍとにしたが、負コロナ側切替指令正の判断基準の数値が、正コロナ側切替指令正の判断基準の数値より大きい値であれば他の数値でもよい。また、入口ＮＯ濃度を求めるための時間平均処理時間は１０分間としたが、他の値でもよい。また、微小電圧ΔＶの値は３０Ｖに限るものではなく、微小電圧ΔＶは１０Ｖ〜１００Ｖの範囲にあれば制御上問題ない。また、図８では、帯電部の出力電圧を微小電圧ΔＶだけ上昇下降する回路としたが、高圧発生盤における帯電部の電流検出を制御盤にフィードバックさせ、微小電流ΔＩだけ上昇下降させる回路としてもよい。また、ひとつの高圧発生盤に正コロナ放電用の回路と負コロナ放電用の回路とを設けたが、ひとつの風路系に電気集塵機が複数台設置されていて、高圧発生盤が複数台ある場合は、正コロナ放電専用の高圧発生盤と負コロナ放電専用の高圧発生盤とを別々に設け、制御盤から各高圧発生盤の出力電圧制御を行う方法でもよい。また、ひとつの高圧発生盤に正コロナ放電用の回路と負コロナ放電用の回路とを設けたが、ＮＯ濃度が常に高い処理対象となる空気中を処理する場合は、負コロナ放電専用の高圧発生盤を用いてもよい。
【００７９】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように本発明によれば、吸収剤の上流側に設けた電気集塵機の粉塵除去率を排ガス負荷に応じて一定値になるようなフィードバック制御を設けることにより、軽負荷時に高電圧を印加することなく適正な印加電圧で集塵できる等のため、不必要に大きいＮＯ２の増加を招くことはなく、高いＮＯ２除去率を維持できるＮＯ２脱硝システムとすることができる。
【００８０】
また、ＮＯ除去率を所定範囲に入る制御を設けることにより、ＮＯ除去率が極端に悪くならないＮＯ２脱硝システムとすることができる。
【００８１】
また、正コロナ放電と負コロナ放電との切り替え機能を設けて、正での能力ＮＯ除去率が負の値にすることなく、即ちＮＯを増加させることなく、高いＮＯ２除去率を維持できるＮＯ２脱硝システムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例によるＮＯ２脱硝システムを示す構成図
【図２】 同ＮＯ２脱硝システムの正コロナ放電の電流制御機能を備えた高圧発生盤の回路図
【図３】同ＮＯ２脱硝システムの粉塵濃度センサを用いた演算制御回路図
【図４】本発明の第二実施例によるＮＯ２脱硝システムを示す構成図
【図５】同ＮＯ２脱硝システムの濃度センサを用いた演算制御回路図
【図６】同ＮＯ２脱硝システムの集塵機をマイナスに印加した場合を示す構成図
【図７】同ＮＯ２脱硝システムの正コロナ放電と負コロナ放電の切替機能を備えた高圧発生盤の回路図
【図８】同ＮＯ２脱硝システムの正コロナ放電と負コロナ放電の切替え機能を有する演算制御回路図
【符号の説明】
２ 上流側粉塵濃度センサ
３ 電気集塵機
４ 下流側粉塵濃度センサ
５ 酸性ガス吸収剤
６ ファン
７ 帯電部
１７ 粉塵除去率算出手段
１８ 粉塵除去率設定手段
１９ 粉塵除去率判断手段
２０ 電圧制御手段
２３ 上流側ＮＯ濃度センサ
２４ 下流側ＮＯ濃度センサ
２５ ＮＯ除去率算出手段
２６ ＮＯ除去率設定手段
２７ ＮＯ除去率判断手段
３２ ＮＯ除去率算出手段
３３ ＮＯ除去率設定手段
３４ ＮＯ除去率判断手段
３８ ＮＯ濃度算出手段
３９ ＮＯ濃度設定手段
４０ 使用可能判断手段
４１ 電圧切替手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車から発生して拡散する窒素酸化物のうち、ＮＯ２を重点的に除去する、道路トンネルの排気空気の浄化、道路トンネル内部の空気浄化、沿道・交差点近傍の空気浄化に用いるＮＯ２脱硝システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路トンネルの排気空気中の窒素酸化物の浄化技術としては、特開平７−１２７４００号公報に示される脱硝装置が開示されている。この脱硝装置のトンネルの排ガスの除去は、電気集塵機で粉塵を除去し、同時に粉塵が除去された排ガス中のＮＯ２（二酸化窒素）は、ＮＯ２吸収フィルタで除去を行う。また、ＮＯ（一酸化窒素）については、オゾナイザで生成されたオゾンをオゾン供給ノズルから供給し、ＮＯをＮＯ２に酸化した後、ＮＯ２吸収フィルタで除去するという、ＮＯおよびＮＯ２の除去技術が開示されている。ここでの実施例において、使用される電気集塵機は負加電方式（負コロナ放電）とされており、電気集塵機で粉塵を除去中にＮＯをＮＯ２に酸化するには、負加電方式の方が正加電方式（正コロナ放電）よりもＮＯをＮＯ２に酸化する能力が高いことも開示されている。このことは、電気集塵機で粉塵を除去中にＮＯをＮＯ２に酸化する度合いを少なくしたい場合には、正加電方式（正コロナ放電）が適しているということが容易に推察できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＮＯ２脱硝システムは、吸収剤の上流側に設けた電気集塵機で粉塵（特にＳＰＭ）を除去した後、酸性ガス吸収剤にてＮＯ２を除去し、更にＮＯについては、わずかでも増加しないことが要求されている。ここで、トンネル排ガス中のＮＯ２脱硝システムの除去状況について説明する。先ず、トンネル排ガス中の電気集塵機内の帯電部のコロナ放電により発生したオゾン等により、ＮＯの一部がＮＯ２に酸化され、その際、ＮＯとＮＯ２の一部は電気集塵機の集塵極板に付着した粉塵に吸着される。その後、ＮＯ２吸収フィルタ（本発明では酸性吸収剤と呼ぶ）を通過する過程において、ＮＯ２の大部分が吸収除去されると同時にＮＯの一部も吸収除去される。しかし、この過程では、ＮＯ２の一部がＮＯ２吸収フィルタに含まれる活性炭の作用により、ＮＯに還元されることも有り得る。このように、ＮＯ２脱硝システムに導かれるトンネル排ガス中のＮＯ２は複雑な経過をたどりながら除去されるが、一方では、ＮＯ２脱硝システムにおいて、ＮＯが使用環境によっては若干ではあるが増加する場合がある。これから、使用環境によっては、ＮＯ２脱硝システムは、窒素酸化物の主成分であるＮＯを増加させる場合があるという課題があった。このＮＯが増加する使用環境は、一義的に単純に決められるものではなく、トンネル排ガスの湿度の高低、ＮＯおよびＮＯ２濃度の高低、ＮＯとＮＯ２の混在比率、ＮＯ２吸収フィルタの劣化具合、ＮＯ２吸収フィルタへの粉塵付着度合い、といった複数の条件が複雑にからみあったものであると考えられている。
【０００４】
また、ＮＯ２脱硝システムに使用する電気集塵機の正コロナ放電方式は、負コロナ放電方式よりＮＯがＮＯ２に酸化される度合いが少ない点と、ＮＯ２吸収フィルタでＮＯ２がＮＯに還元されることもあり得る点から、ＮＯが増加しやすいという課題があった。
【０００５】
また、電気集塵機の帯電部に一定電圧を印加し、正コロナ放電電流を流して粉塵を帯電させ集塵極板で捕集して集塵していたが、粉塵除去率を決定する正コロナ放電電流は、トンネル排ガスの湿度の高低、排ガスの粉塵濃度の高低、電気集塵機の洗浄後からの経過時間といった複数の条件がからみあい印加電圧が一定でも変動する。つまり、電気集塵機の粉塵除去率は常に変動することを意味している。従って電気集塵機の粉塵除去率が目標値を下回らないようにするために、粉塵除去率を安全側に余裕を持たせることを狙い、電気集塵機の帯電部に必要以上に高い初期設定電圧を印加して余分に放電電流を流すことになる為、ＮＯ２脱硝システム内部で不必要に大きいＮＯ２の増加を招き、システムとしてのＮＯ２除去率の低下を招くという大きな課題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１項記載の本発明のＮＯ２脱硝システムは、自動車から排出され拡散した窒素酸化物のうち、ＮＯ２を重点的に除去することができる道路トンネルの排気ガスの浄化、沿道・交差点近傍の空気浄化に用いる電気集塵機と、電気集塵機の後流側に配置した酸性ガス吸収剤と、ファンと、電気集塵機の正コロナ放電の電流制御機能を有する高圧発生装置を備えたＮＯ２脱硝システムであって、前記電気集塵機の上流側および下流側の粉塵濃度を計測する粉塵濃度センサと前記粉塵濃度センサによる粉塵濃度差から粉塵除去率を算出する粉塵除去率算出手段と、粉塵除去率の目標基準レベルを設定する粉塵除去率設定手段と、前記粉塵除去率と前記粉塵除去率の目標基準レベルとの偏差量を比較演算し、前記目標基準レベルへの到達度合を判断する粉塵除去率判断手段と、前記粉塵除去率判断手段からの出力に基づき電気集塵機の帯電部への出力を変動させる電圧制御手段とを備え、粉塵除去率を一定に保つ機能を有することを可能とすることを特徴とする。
【０００７】
請求項２項記載の本発明は、請求項１記載のＮＯ２脱硝システムにおいて、電気集塵機の上流側および下流側の粉塵濃度を計測するに際し、一対の粉塵濃度センサとしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３項記載の本発明は、自動車から排出され拡散した窒素酸化物のうち、ＮＯ２を重点的に除去することができる道路トンネルの排気ガスの浄化、沿道・交差点近傍の空気浄化に用いる電気集塵機と、電気集塵機の後流側に配置した酸性ガス吸収剤と、ファンと、電気集塵機の正コロナ放電の電流制御機能を有する高圧発生装置を備えたＮＯ２脱硝システムであって、前記電気集塵機の上流側および前記酸性ガス吸収剤の下流側のＮＯ濃度を計測するＮＯ濃度センサと、これらのＮＯ濃度センサによるＮＯ濃度測定値の差からＮＯ除去率を算出するＮＯ除去率算出手段と、ＮＯ除去率の上限基準レベルを設定するＮＯ除去率設定手段と、前記ＮＯ除去率と前記ＮＯ除去率の上限基準レベルとの偏差量を比較演算し、前記上限基準レベルへの到達度合を判断するＮＯ除去率判断手段と、前記ＮＯ除去率判断手段からの出力に基づき電気集塵機の帯電部の出力を変動させる電圧制御手段とを備え、ＮＯ ２ を除去し、かつ、システム全体のＮＯ単独の除去率が負の値にならない機能を有することを可能とすることを特徴とする。
【０００９】
請求項４項記載の本発明は、請求項３記載のＮＯ２脱硝システムにおいて、電気集塵機の上流側および下流側のＮＯ濃度を計測するに際し、一対のＮＯ濃度センサとしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５項記載の本発明は、自動車から排出され拡散した窒素酸化物のうち、ＮＯ２を重点的に除去することができる道路トンネルの排気ガスの浄化、沿道・交差点近傍の空気浄化に用いる電気集塵機と、電気集塵機の後流側に配置した酸性ガス吸収剤と、ファンと、電気集塵機の正コロナ放電の電流制御機能と負コロナ放電の電流制御機能を有する高圧発生装置を備えたＮＯ２脱硝システムであって、前記電気集塵機の上流側および下流側のＮＯ濃度を計測するＮＯ濃度センサと前記ＮＯ濃度センサによるＮＯ濃度差の大きさからＮＯ除去率を算出するＮＯ除去率算出手段と、ＮＯ除去率の上限基準レベルを設定するＮＯ除去率設定手段と、前記ＮＯ除去率と前記ＮＯ除去率の上限基準レベルとの偏差量を比較演算し、前記上限基準レベルへの到達度合を判断するＮＯ除去率判断手段と、前記ＮＯ除去率判断手段からの出力に基づき電気集塵機の帯電部の出力を変動させる電圧制御手段とを有し、
前記電気集塵機の上流側ＮＯ濃度を計測するＮＯ濃度センサからの信号を受けＮＯ濃度値を算出するＮＯ濃度算出手段と、負コロナ放電の使用可能なＮＯ濃度値を設定するＮＯ濃度設定手段と、前記ＮＯ濃度値と負コロナ放電の使用可能なＮＯ濃度設定値とを比較演算し、前記ＮＯ濃度値が前記負コロナ放電の使用可能領域にあるかどうかを判断する使用可能判断手段と、前記使用可能判断手段からの出力に基づき前記電気集塵機の帯電部に対して正コロナ放電と負コロナ放電の切り替えをおこなう電圧切替手段を備えたことを特徴とすることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態によるＮＯ２脱硝システムは、自動車から排出され拡散した窒素酸化物のうち、ＮＯ２を重点的に除去することができる道路トンネルの排気ガスの浄化、沿道・交差点近傍の空気浄化に用いる電気集塵機と、電気集塵機の後流側に配置した酸性ガス吸収剤と、ファンと、電気集塵機の正コロナ放電の電流制御機能を有する高圧発生装置を備えたＮＯ２脱硝システムであって、前記電気集塵機の上流側および下流側の粉塵濃度を計測する粉塵濃度センサと前記粉塵濃度センサによる粉塵濃度差から粉塵除去率を算出する粉塵除去率算出手段と、粉塵除去率の目標基準レベルを設定する粉塵除去率設定手段と、前記粉塵除去率と前記粉塵除去率の目標基準レベルとの偏差量を比較演算し、前記目標基準レベルへの到達度合を判断する粉塵除去率判断手段と、前記粉塵除去率判断手段からの出力に基づき電気集塵機の帯電部への出力を変動させる電圧制御手段とした構成としている。
【００１２】
このように、電気集塵機の粉塵除去率が一定値になるような制御が設けることにより、粉塵除去率を必要最小限の値に保つことができ最低レベルの放電電流で電気集塵機を運用できるので、システム内部で不必要に大きいＮＯ２の増加を招くことはなく、システムとして高いＮＯ２除去率を達成することができる。
【００１３】
本発明の第２の実施の形態によるＮＯ２脱硝システムは、請求項１記載のＮＯ２脱硝システムにおいて、電気集塵機の上流側および下流側の粉塵濃度を計測するに際し、一対の粉塵濃度センサとした構成としている。このように、一対に設けることにより設置および計測の管理が容易である。
【００１４】
本発明の第３の実施の形態によるＮＯ２脱硝システムは、自動車から排出され拡散した窒素酸化物のうち、ＮＯ２を重点的に除去することができる道路トンネルの排気ガスの浄化、沿道・交差点近傍の空気浄化に用いる電気集塵機と、電気集塵機の後流側に配置した酸性ガス吸収剤と、ファンと、電気集塵機の正コロナ放電の電流制御機能を有する高圧発生装置を備えたＮＯ２脱硝システムであって、前記電気集塵機の上流側および前記酸性ガス吸収剤の下流側のＮＯ濃度を計測するＮＯ濃度センサと、これらのＮＯ濃度センサによるＮＯ濃度測定値の差からＮＯ除去率を算出するＮＯ除去率算出手段と、ＮＯ除去率の上限基準レベルを設定するＮＯ除去率設定手段と、前記ＮＯ除去率と前記ＮＯ除去率の上限基準レベルとの偏差量を比較演算し、前記上限基準レベルへの到達度合を判断するＮＯ除去率判断手段と、前記ＮＯ除去率判断手段からの出力に基づき電気集塵機の帯電部の出力を変動させる電圧制御手段とを備えた構成としている。
【００１５】
このように、ＮＯ単独の除去率が負の値にならないようにできる最小限の放電電流制御を設けることにより、システム内部でＮＯの増加を招く可能性を低減することができ、システムの信頼性を向上させることができる。
【００１６】
本発明の第４の実施の形態によるＮＯ２脱硝システムは、電気集塵機の上流側および下流側のＮＯ濃度を計測するに際し、一対のＮＯ濃度センサとした構成としている。このように、一対に設けることにより設置および計測の管理が容易である。
【００１７】
本発明の第５の実施の形態によるＮＯ２脱硝システムは、自動車から排出され拡散した窒素酸化物のうち、ＮＯ２を重点的に除去することができる道路トンネルの排気ガスの浄化、沿道・交差点近傍の空気浄化に用いる電気集塵機と、電気集塵機の後流側に配置した酸性ガス吸収剤と、ファンと、電気集塵機の正コロナ放電の電流制御機能と負コロナ放電の電流制御機能を有する高圧発生装置を備えたＮＯ２脱硝システムであって、前記電気集塵機の上流側および下流側のＮＯ濃度を計測するＮＯ濃度センサと前記ＮＯ濃度センサによるＮＯ濃度差の大きさからＮＯ除去率を算出するＮＯ除去率算出手段と、ＮＯ除去率の上限基準レベルを設定するＮＯ除去率設定手段と、前記ＮＯ除去率と前記ＮＯ除去率の上限基準レベルとの偏差量を比較演算し、前記上限基準レベルへの到達度合を判断するＮＯ除去率判断手段と、前記ＮＯ除去率判断手段からの出力に基づき電気集塵機の帯電部の出力を変動させる電圧制御手段とを有し、
前記電気集塵機の上流側ＮＯ濃度を計測するＮＯ濃度センサからの信号を受けＮＯ濃度値を算出するＮＯ濃度算出手段と、負コロナ放電の使用可能なＮＯ濃度値を設定するＮＯ濃度設定手段と、前記ＮＯ濃度値と負コロナ放電の使用可能なＮＯ濃度設定値とを比較演算し、前記ＮＯ濃度値が前記負コロナ放電の使用可能領域にあるかどうかを判断する使用可能判断手段と、前記使用可能判断手段からの出力に基づき前記電気集塵機の帯電部に対して正コロナ放電と負コロナ放電の切り替えをおこなう電圧切替手段とした構成としている。
【００１８】
このように、負コロナ放電への切り替え機能を設けることにより、ＮＯ除去率が負の値にならないようにできる最小限の放電電流制御の範囲が正コロナ放電のみの場合と較べて格段に広がるので、システム内部でＮＯの増加を招く可能性を更に低減することができ、システムの信頼性を飛躍的に向上させることができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の第一実施例について図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明の第一実施例によるＮＯ２脱硝システムを示す構成図、図２は同ＮＯ２脱硝システムの正コロナ放電の電流制御機能を備えた高圧発生盤の回路図、図３は同ＮＯ２脱硝システムの粉塵濃度センサを用いた演算制御回路図である。
【００２１】
図１に示すように、道路トンネルの排気空気が、通風路１の流れに沿って、上流側粉塵濃度センサ２、電気集塵機３、下流側粉塵濃度センサ４、酸性ガス吸収剤５、ファン６の順に機器等が設置されている。また通風路１の外には、制御盤Ｓ１が設置され、上流側濃度センサ２と下流側濃度センサ４が接続され、高圧発生盤Ｔ１に接続されている。高圧発生盤Ｔ１から、二段式電気集塵機の電気集塵機３の前段の帯電部７と後段の集塵部８に配線接続して構成されている。帯電部７の電極には、直径０．２５ｍｍのタングステン製放電線を使用し、電気集塵機３の集塵部８は、荷電極板と接地極板を交互に風の流れる方向に対して平行に複数配置して構成されるものを使用し、荷電極板と接地極板のクリアランスは６ｍｍとしている。そして、酸性ガス吸収剤５には、活性炭と石膏と結合材を練り上げ、ハニカム状に成型し、焼成した後、アルカリである水酸化カリウム（ＫＯＨ）を担持させたものとし、酸性ガス吸収剤５の開口率を約５０〜７５％とした構成としている。
【００２２】
次に、動作について図１、図２、図３を用いて説明する。
【００２３】
図１に示すように、ファン６により通風路１に引き込まれた道路トンネルの排気空気が電気集塵機３を通過することにより粉塵成分が除去される。高圧発生盤Ｔ１から帯電部７の電極に供給される約＋１１ｋＶの高電圧により帯電部７の電極と帯電部７の接地極の空間に正コロナ放電が発生し、正コロナ放電空間に電流が流れる。このとき、帯電部７を通過した粉塵に正電荷が与えられ粉塵は正側に帯電される。（粉塵は帯電し正電荷を帯びる。）高圧発生盤Ｔ１から集塵部８に供給される約＋５．５ｋＶの高電圧を荷電極板に印加し高電界空間を形成させている。この並行平板により構成される高電界空間を正電荷を帯びた粉塵が通過するときに、高電界が粉塵の正電荷に作用し、クーロン力により粉塵は接地極板に捕集される。この時の電気集塵機３の通過風速（処理風速）は７ｍ／ｓ、酸性ガス吸収剤５のＬＶ値（通過風速）は約１ｍ／ｓ、ＳＶ値（体積速度）は約１９０００［１／ｈ］としている。電気集塵機３を通過して粉塵が除去されたトンネルの排気空気が、酸性ガス吸収剤５を通過するときにトンネルの排気空気中のＮＯ２とごく一部のＮＯが、酸性ガス吸収剤５に含有される活性炭に吸着する。そして、担持されているアルカリＫＯＨと反応して、ＫＮＯ２、ＫＮＯ3という中性の個体の塩になり除去される。上流側粉塵濃度センサ２、下流側粉塵濃度センサ４として用いたものは、ＳＰＭ（浮遊粒子状物質）のうちで粒径が０．３ミクロンメーター近傍の粒子のカウント数を、リアルタイムで計測するのに適した光散乱方式のデジタル粉塵計であり、計測した粉塵濃度（粒子のカウント数）を電気信号で出力する機能を有している。
【００２４】
図２の正コロナ放電の電流制御機能を備えた高圧発生盤の回路図に示すように、高圧発生盤Ｔ１に低圧電源が供給され、遮断器９、開閉器１０を経て、位相制御サイリスタ１１に至る。位相制御サイリスタ１１は帯電部出力電圧制御回路１２から位相制御され位相制御サイリスタ１１の出力電圧が制御される。帯電部出力電圧制御回路１２は外部からアナログ信号を受け付け、位相制御サイリスタ１１の出力電圧を制御し、位相制御サイリスタ１１の出力電圧はトランス１３で昇圧され整流器１４で正電圧に整流され、電気集塵機３の帯電部７に電圧が供給される。そして、整流器１４の出力側には電流検出１５と電圧検出１６ができる機能を有している。
【００２５】
図３の粉塵濃度センサを用いた演算制御回路図に示すように、電気集塵機３の上流側粉塵センサ２と下流側粉塵センサ４からの電気信号がリアルタイムで制御盤Ｓ１に取り込まれ、粉塵除去率算出手段１７により、直ちに現時点での粉塵除去率Ａが算出される。次に粉塵除去率設定手段１８により、制御盤Ｓ１に予め粉塵除去率の目標基準レベルを設定する機能として付いている粉塵除去率設定値Ｂを入力する。そして、粉塵除去率判断手段１９により粉塵除去率Ａとの差を比較し、Ａ−Ｂが零未満の時、即ち粉塵除去率Ａが粉塵除去率設定値Ｂを下回っているときは、電圧制御手段２０から帯電部出力電圧ΔＶ上昇指令２１により、帯電部７の出力電圧を微小電圧ΔＶ（３０Ｖ）だけ上昇させるアナログ信号を、高圧発生盤Ｔ１の帯電部出力電圧制御回路１２に対して出力し、ＮＯ２脱硝システムとして最低限必要な粉塵除去率に近づける制御（除去率を一定にする制御）を行う。
【００２６】
また、粉塵除去率判断手段１９によりＡ−Ｂが零を上回っている時、即ち現時点での粉塵除去率Ａが粉塵除去率設定値Ｂを上回っているときは、電圧制御手段２０から電気集塵機３の帯電部７で必要以上に正コロナ放電電流が流れ、空気中のＮＯをＮＯ２に余分に酸化して、ＮＯ２脱硝システムによるＮＯ２除去性能の低下を招くことを防止するため、帯電部出力電圧ΔＶ下降指令２２により、帯電部７の出力電圧を微小電圧ΔＶ（３０Ｖ）だけ下降させるアナログ信号を高圧発生盤Ｔ１の帯電部出力電圧制御回路１２に対して出力し、ＮＯ２脱硝システムとして最低限必要な粉塵除去率に近づける制御を行う。これらにより粉塵除去率を粉塵除去率の目標基準レベル（粉塵除去率一定）に保つ制御をおこなう。
【００２７】
ここで、本制御を行った場合と、従来制御の場合のＮＯ２脱硝システムのＮＯ２除去率の２４時間連続計測の結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
このように、電気集塵機３の粉塵除去率を一定値にする制御を設けることにより、粉塵除去率を必要最小限の値に保つことができ最小の放電電流で電気集塵機３を運転できるので、システム内部において不必要に高い濃度のＮＯ２の増加発生を招くことはなく、システムとして高いＮＯ２除去率を達成することができる。
【００３０】
尚、図１では、通風路の外に高圧発生盤と制御盤を設置しているが、通風路の内部に設置してもよい。また、通風路は、暗渠であっても、カルバートであっても、ダクトであっても、また他の管路であっても、外気との密閉性が保たれた構造体であれば特に制限はない。また、電気集塵機として二段式電気集塵機を使用しているが、その他の形式の電気集塵機であってもよい。
【００３１】
尚、図１では、電気集塵機の帯電部の放電極に放電線を使用したが、その他の形状の放電極であってもよい。また、電気集塵機の帯電部の放電線の線径は、コロナ放電が可能な線径であれば如何なる値でもよい。また、電気集塵機の帯電部の電極と帯電部の接地極の間に印加される高電圧は、コロナ放電が可能な電圧であれば如何なる値でもよい。また、電気集塵機の集塵部の電圧とクリアランスは、集塵が可能な電圧であれば如何なる値でもよい。また、電気集塵機の通過風速は、集塵が可能な風速であれば如何なる値でもよい。
【００３２】
尚、酸性ガス吸収剤に担持するアルカリとしてＫＯＨを使用しているが、他のアルカリＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｂａ（ＯＨ）２であってもよい。また、酸性ガス吸収剤のＬＶ値、ＳＶ値に特に制限はなく、如何なる値でもよい。また、酸性ガス吸収剤は、活性炭を含有する酸性ガス吸収剤を使用しているが、活性炭系の吸着材であってもよい。また、酸性ガス吸収剤の開口率に特に制限はなく、如何なる値でもよい。
【００３３】
尚、図１では、ファンは最も下流側に配置しているが、最も上流側に配置してもよいし、電気集塵機と酸性ガス吸収剤の間に配置してもよい。通風できればどの位置でもよい。また、電気集塵機の下流側の粉塵濃度センサの配置位置は電気集塵機の直近の下流側としたが、酸性ガス吸収剤の下流側に配置してもよい。
【００３４】
尚、粉塵濃度センサとして光散乱方式のデジタル粉塵計を用いたが、リアルタイムで計測ができるのであればいかなる方式の粉塵濃度センサでもよい。
【００３５】
尚、図１では、制御盤と高圧発生盤を設置しているが、制御盤と高圧発生盤の機能を合体した盤を用いてもよい。
【００３６】
尚、図２では、高圧発生盤の帯電部の回路のみが記載してあるが、集塵部の回路も同様である。
【００３７】
尚、図３では、２台の粉塵濃度センサからの信号の演算処理結果を時間平均する回路を用い、この時間平均処理する時間を１分間としたが、他の値でもよい。また、微小電圧ΔＶの値は３０Ｖに限るものではなく、微小電圧ΔＶは１０Ｖ〜１００Ｖの範囲にあれば制御上問題ない。また、帯電部の出力電圧を微小電圧ΔＶだけ上昇下降する回路としたが、高圧発生盤における帯電部の電流検出を制御盤にフィードバックさせ、微小電流ΔＩだけ上昇下降させる回路としてもよい。
【００３８】
次に、図４は本発明の他の第二実施例について図面に基づいて説明する。図４は本発明の第二実施例によるＮＯ２脱硝システムを示す構成図、図５は同ＮＯ２脱硝システムのＮＯ濃度センサを用いた演算制御回路図、図６は同ＮＯ２脱硝システムの集塵機をマイナスに印加した場合を示す構成図である。尚、上記実施例で説明した部材と同一機能を有する部材には同一番号を付して説明を省略する。
【００３９】
図４に示すように、道路トンネルの排気空気が、通風路１の流れに沿って、上流側ＮＯ濃度センサ２３、電気集塵機３、下流側ＮＯ濃度センサ２４、酸性ガス吸収剤５、ファン６の順に機器等が設置されている。また通風路１の外には、制御盤Ｓ２が設置され、上流側ＮＯ濃度センサ２３と下流側ＮＯ濃度センサ２４が接続されている。その他の高圧盤等の部分については、第一実施例と同様の構成になっている。ここで、ＮＯ濃度センサとして用いたものは２台の化学発光方式のセンサであり、空気中のＮＯ濃度をリアルタイムで計測し、この計測値を電気信号で出力する機能を有している。
【００４０】
次に、動作について図４、図５を用いて説明する。
【００４１】
図５のＮＯ濃度センサを用いた演算制御回路図に示すように、電気集塵機３の上流側ＮＯ濃度センサ２３と酸性ガス吸収剤５の下流側の下流側ＮＯ濃度センサ２４からの電気信号がリアルタイムで制御盤Ｓ２に取り込まれ、ＮＯ除去率算出手段２５により、直ちに現時点でのＮＯ除去率Ｃが算出される。次にＮＯ除去率設定手段２６により、制御盤Ｓ２に予めＮＯ除去率の目標基準レベルを設定する機能として付いているＮＯ除去率最大値設定Ｄを入力する。そして、ＮＯ除去率判断手段２７により、ＮＯ除去率Ｃの値を見て、Ｃが零未満の時、即ちＮＯが増加しているときは、電圧制御手段２０から、帯電部出力電圧ΔＶ上昇指令２１により、帯電部の出力電圧を微小電圧ΔＶ（３０Ｖ）だけ上昇させるアナログ信号を高圧発生盤Ｔ１の帯電部出力電圧制御回路１２に対して出力し、ＮＯ２脱硝システムとして最低限守らなければならないＮＯ除去率が零以上となる制御を行う。
【００４２】
また、ＮＯ除去率判断手段２７により、Ｃ−Ｄが零を上回っている時、即ちＮＯ除去率ＣがＮＯ除去率最大値設定Ｄを上回っているときは、電気集塵機３の帯電部７において必要以上に正コロナ放電電流が流れ、空気中のＮＯをＮＯ２に余分に酸化して、ＮＯ２脱硝システムにおけるＮＯ２除去性能の低下を招くことになる。これを防止するため、電圧制御手段２０から、帯電部出力電圧ΔＶ下降指令２２により、帯電部の出力電圧を微小電圧ΔＶ（３０Ｖ）だけ下降させるアナログ信号を高圧発生盤Ｔ１の帯電部出力電圧制御回路１２に対して出力し、ＮＯ２脱硝システムとして最低限必要なＮＯ除去率を０〜Ｄ％の間に保つ制御を行う。
【００４３】
ここで、本制御を行った場合と、従来制御の場合のＮＯ２脱硝システムのＮＯ２除去率の２４時間連続計測の結果を表２に示す。
【００４４】
【表２】
このように、ＮＯ２脱硝システムにおいて、従来の制御方式によるＮＯ除去率の変動幅は−１０．１〜１．９％であったものが、ＮＯ除去率を一定値に近づける制御を設けることにより、ＮＯ除去率の変動幅が−０．９〜１．０％へと狭まり、９０％以上という高いＮＯ２除去率を維持しつつ、ＮＯ除去率を大幅に改善することができる。
【００４６】
尚、図４では、通風路の外に高圧発生盤と制御盤を設置しているが、通風路の内部に設置してもよい。また、通風路は、暗渠であっても、カルバートであっても、ダクトであっても、また他の管路であっても、外気との密閉性が保たれた構造体であれば特に制限はない。また、電気集塵機として二段式電気集塵機を使用しているが、その他の形式の電気集塵機であってもよい。また、電気集塵機の帯電部の放電極に放電線を使用したが、その他の形状の放電極であってもよい。
【００４７】
尚、電気集塵機の帯電部の放電線の線径は、コロナ放電が可能な線径であれば如何なる値でもよい。また、電気集塵機の帯電部の電極と帯電部の接地極の間に印加される高電圧は、コロナ放電が可能な電圧であれば如何なる値でもよい。また、電気集塵機の集塵部の電圧とクリアランスは、集塵が可能な電圧であれば如何なる値でもよい。また、電気集塵機の通過風速は、集塵が可能な風速であれば如何なる値でもよい。
【００４８】
尚、酸性ガス吸収剤に担持するアルカリとしてＫＯＨを使用しているが、他のアルカリＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｂａ（ＯＨ）２であってもよい。また、酸性ガス吸収剤のＬＶ値、ＳＶ値に特に制限はなく、如何なる値でもよい。また、酸性ガス吸収剤は、活性炭を含有する酸性ガス吸収剤を使用しているが、活性炭系の吸着材であってもよい。
【００４９】
尚、酸性ガス吸収剤の開口率に特に制限はなく、如何なる値でもよい。
【００５０】
尚、図４では、ファンは最も下流側に配置しているが、最も上流側に配置してもよいし、電気集塵機と酸性ガス吸収剤の間に配置してもよい。通風できればどの位置でもよい。また、酸性ガス吸収剤の後流側のＮＯ濃度センサの配置位置は酸性ガス吸収剤の直近の後流側としたが、ファンの後流側に配置してもよい。
【００５１】
尚、ＮＯ濃度センサとして化学発光乱方式のものを用いたが、リアルタイムでＮＯ濃度計測ができるのであればいかなる方式のＮＯ濃度センサでもよい。
【００５２】
尚、図４では、制御盤と高圧発生盤を設置しているが、制御盤と高圧発生盤の機能を合体した盤を用いてもよい。
【００５３】
尚、図５では、２台のＮＯ濃度センサからの信号の演算処理結果を時間平均する回路を用い、この時間平均処理する時間を１分間としたが、他の値でもよい。また、微小電圧ΔＶの値は３０Ｖに限るものではなく、微小電圧ΔＶは１０Ｖ〜１００Ｖの範囲にあれば制御上問題ない。また、帯電部の出力電圧を微小電圧ΔＶだけ上昇下降する回路としたが、高圧発生盤における帯電部の電流検出を制御盤にフィードバックさせ、微小電流ΔＩだけ上昇下降させる回路としてもよい。
【００５４】
図６は本発明の他の第３実施例について説明をおこなう。
【００５５】
図６は、ＮＯ２脱硝システムの集塵機をマイナスに印加した場合を示す構成図、図７は同ＮＯ２脱硝システムの正コロナ放電と負コロナ放電の切替機能を備えた高圧発生盤の回路図、図８は同ＮＯ２脱硝システムの正コロナ放電と負コロナ放電の切替え機能を有する演算制御回路図である。尚、上記実施例で説明した部材と同一機能を有する部材には同一番号を付して説明を省略する。
【００５６】
図６および図７に示すように、道路トンネルの排気空気が、通風路１の流れに沿って、上流側ＮＯ濃度センサ２３、電気集塵機３、下流側ＮＯ濃度センサ２４、酸性ガス吸収剤５、ファン６の順に機器等が設置されている。
【００５７】
また通風路１の外には、制御盤Ｓ３が設置され、電気集塵機３の入口側２８に設けた上流側ＮＯ濃度センサ２３と酸性ガス吸収剤５の下流側に設けた下流側ＮＯ濃度センサ２４が接続され、高圧発生盤Ｔ３に接続されている。高圧発生盤Ｔ３から、二段式電気集塵機の電気集塵機３の前段の帯電部７と後段の集塵部８に配線接続して構成されている。また、高圧発生盤Ｔ３は、位相制御サイリスタ１１の出力電圧がトランス１３で昇圧され、正コロナ側整流器２９と負コロナ側整流器３０を備え、正コロナ・負コロナ切替回路３１の切替により、電気集塵機３の帯電部７に、正または負の電圧が供給される構成になっている。
【００５８】
次に、動作に関する部分ついて図７、図８を用いて説明する。
【００５９】
図７のＮＯ２脱硝システムの正コロナ放電と負コロナ放電の切替機能を備えた高圧発生盤の回路図に示すように、高圧発生盤Ｔ３に低圧電源が供給され、遮断器９、開閉器１０を経て、位相制御サイリスタ１１に至る。位相制御サイリスタ１１は帯電部出力電圧制御回路１２から位相制御され位相制御サイリスタ１１の出力電圧が制御される。帯電部出力電圧制御回路１２は外部からアナログ信号を受け付け、位相制御サイリスタ１１の出力電圧を制御する機能を有している。位相制御サイリスタ１１の出力電圧はトランスで昇圧され、開閉器（１）側と開閉器（３）側とに分岐される。開閉器（１）開閉器（２）のペア側に切り替えられると、電気集塵機３の正コロナ放電運転を行うため、正側整流器２９で正電圧に整流され帯電部７に正の電圧が印加される。また、開閉器（３）開閉器（４）のペア側に切り替えられると、電気集塵機３の負コロナ放電運転を行うため、負側整流器３０で負電圧に整流され、電気集塵機３の帯電部７に負の電圧が印加される。また、電流検出１５と電圧検出１６ができる機能を有している。
【００６０】
図８のＮＯ２脱硝システムの正コロナ放電と負コロナ放電の切替え機能を有する演算制御回路図に示すように、電気集塵機３の上流側ＮＯ濃度センサ２３と酸性ガス吸収剤５の下流側ＮＯ濃度センサ２４からの電気信号がリアルタイムで制御盤Ｓ３に取り込まれ、ＮＯ除去率算出手段３２より、直ちに現時点でのＮＯ除去率Ｇが演算される。次にＮＯ除去率設定手段３３により、制御盤Ｓ３に予めＮＯ除去率の目標基準レベルを設定する機能として付いているＮＯ除去率最大値設定Ｈを入力する。そして、ＮＯ除去率判断手段３４により、ＮＯ除去率Ｇの値を見て、Ｇが零未満の時、即ちＮＯが増加しているときは、電圧制御手段３５から、帯電部出力電圧ΔＶ上昇指令３６により、帯電部の出力電圧を微小電圧ΔＶ（３０Ｖ）だけ上昇させるアナログ信号を高圧発生盤Ｔ３の帯電部出力電圧制御回路１２に対して出力し、ＮＯ２脱硝システムとして最低限守らなければならないＮＯ除去率が零以上となる制御を行う。
【００６１】
また、ＮＯ除去率判断手段３４により、Ｇ−Ｈが零を上回っているの時、即ち現時点でのＮＯ除去率ＧがＮＯ除去率最大値設定入力Ｈを上回っているときは、電気集塵機３の帯電部７において必要以上に正または負のコロナ放電電流が流れ、空気中のＮＯをＮＯ２に余分に酸化してしまい、ＮＯ２脱硝システムにおけるＮＯ２除去性能の低下を招くことになる。これを防止するため、電圧制御手段３５から、帯電部出力電圧ΔＶ下降指令３７により、帯電部の出力電圧を微小電圧ΔＶ（３０Ｖ）だけ下降させるアナログ信号を高圧発生盤Ｔ３の帯電部出力電圧制御回路１２に対して出力し、ＮＯ２脱硝システムとして最低限必要なＮＯ除去率を０〜Ｈ％の間に保つ制御を行う。
【００６２】
一方、前記ＮＯ除去率を０〜Ｈ％の間に保つ制御をおこなっている中で、電気集塵機３の入口側２８のＮＯ濃度に応じた最適な制御を以下に説明する。
【００６３】
電気集塵機３の上流側ＮＯ濃度センサ２３からの電気信号はＮＯ濃度算出手段３８より、時間平均回路により１０分間の時間平均処理された後に、入口ＮＯ濃度Ｅが決定される。次に、ＮＯ濃度設定手段３９により、負コロナ放電可能ＮＯ濃度下限値設定Ｆを入力する。そして、使用可能判断手段４０により、入口ＮＯ濃度Ｅと予め設定された任意の設定値（例えば１ｐｐｍ）との差であるＥ−Ｆが−０．５ｐｐｍより小さい時、即ち、入口ＮＯ濃度Ｅが負コロナ放電可能ＮＯ濃度下限値設定Ｆより０．５ｐｐｍ小さい場合は、電気集塵機３によって、ＮＯがＮＯ２に酸化される量をできるだけ減らす。つまり、トンネルの排気空気が電気集塵機３を通過しても、ＮＯ２が多く増加しなければ酸性ガス吸収剤５によりＮＯ２除去率を高く維持することがより可能となるため、電圧切替手段４１にて、電気集塵機３の正コロナ放電用の正電圧を高圧発生盤Ｔ３から出力させるべく、正コロナ側切替指令４３を高圧発生盤Ｔ３の正コロナ・負コロナ切替回路３１に対して出力する。
【００６４】
また、Ｅ−Ｆが０．５ｐｐｍより大きい時、即ち、入口ＮＯ濃度Ｅが負コロナ放電可能ＮＯ濃度下限値設定Ｆより０．５ｐｐｍ大きい時の制御を以下に述べる。
【００６５】
この時、入り口のＮＯ２濃度も高い値となっており、電気集塵機３で、ＮＯ２が多少増加しても、システム全体のＮＯ２除去率への影響は少ない。むしろ、電気集塵機３の酸化能力を負コロナ放電にすることにより増して、ＮＯ濃度を減らした方が、ＮＯ除去率を安全側にする（負にしない）ことができる。従って、電圧切替手段４１にて、電気集塵機３の負コロナ放電用の負電圧を高圧発生盤Ｔ３から出力させるべく、負コロナ側切替指令４２を高圧発生盤Ｔ３の正コロナ・負コロナ切替回路３１に対して出力する。
【００６６】
ここで、Ｅ−Ｆが−０．５ｐｐｍから０．５ｐｐｍの範囲内にある時は、現在使用している正または負のコロナ放電電圧状態を現状維持する制御を行なうものとする。
【００６７】
ここで、正コロナ側切替指令または負コロナ側切替指令が発せられた瞬間には、ＮＯ除去率Ｇの時間平均回路をリセットし、この時点よりＮＯ除去率Ｇを決定するため１分間のタイムラグを設けるものとする。
【００６８】
本制御を行った場合と、従来制御の場合の、ＮＯ２脱硝システムのＮＯ２除去率の２４時間連続計測の結果を表３に示す。
【００６９】
【表３】
このように、ＮＯ２脱硝システムにおいて、従来の制御方式によるＮＯ除去率の変動幅は−１３．１〜２．０％であったものが、ＮＯ除去率を一定値に近づける制御を設けることにより、ＮＯ除去率の変動幅が０．５〜０．９％へと狭まり、９０％以上という高いＮＯ２除去率を維持しつつ、ＮＯ除去率が負の値にならないように大幅な改善を行うことができる。即ち正コロナ放電方式のＮＯ２除去率をより大きくすることができるというメリットと、負コロナ放電方式のＮＯの増加現象抑制効果というメリットとを有効に引き出し、ＮＯを増加させることなく高いＮＯ２除去率を維持できる、ＮＯ２脱硝システムとすることが確認できた。
【００７１】
尚、図６では、風路系の外に高圧発生盤と制御盤を設置しているが、風路系の内部に設置してもよい。また、通風路は、暗渠であっても、カルバートであっても、ダクトであっても、また他の管路であっても、外気との密閉性が保たれた構造体であれば特に制限はない。また、電気集塵機として二段式電気集塵機を使用しているが、その他の形式の電気集塵機であってもよい。また、電気集塵機の帯電部の放電極に放電線を使用したが、その他の形状の放電極であってもよい。
【００７２】
また、電気集塵機の帯電部の放電線の線径は、コロナ放電が可能な線径であれば如何なる値でもよい。また、電気集塵機の帯電部の電極と帯電部の接地極の間に印加される高電圧は、コロナ放電が可能な電圧であれば如何なる値でもよい。また、電気集塵機の集塵部の電圧とクリアランスは、集塵が可能な電圧であれば如何なる値でもよい。また、電気集塵機の通過風速は、集塵が可能な風速であれば如何なる値でもよい。
【００７３】
尚、酸性ガス吸収剤に担持するアルカリとしてＫＯＨを使用しているが、他のアルカリＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｂａ（ＯＨ）２であってもよい。また、酸性ガス吸収剤のＬＶ値、ＳＶ値に特に制限はなく、如何なる値でもよい。また、酸性ガス吸収剤は、活性炭を含有する酸性ガス吸収剤を使用しているが、活性炭系の吸着材であってもよい。また、酸性ガス吸収剤の開口率に特に制限はなく、如何なる値でもよい。
【００７４】
尚、図６では、ファンは最も下流側に配置しているが、最も上流側に配置してもよいし、電気集塵機と酸性ガス吸収剤の間に配置してもよい。通風できればどの位置でもよい。また、酸性ガス吸収剤の下流側のＮＯ濃度センサの配置位置は酸性ガス吸収剤の直近の下流側としたが、ファンの下流側に配置してもよい。また、ＮＯ濃度センサとして化学発光乱方式のものを用いたが、リアルタイムでＮＯ濃度計測ができるのであればいかなる方式のＮＯ濃度センサでもよい。
【００７５】
尚、図６では、制御盤と高圧発生盤を設置しているが、制御盤と高圧発生盤の機能を合体した盤を用いてもよい。
【００７６】
尚、図８では、２台のＮＯ濃度センサからの信号の演算処理結果を時間平均する回路を用い、この時間平均処理する時間を１分間としたが、他の値でもよい。
【００７７】
尚、制御盤の演算制御部に設けた負コロナ放電可能ＮＯ濃度下限値設定入力Ｆに予め設定する値は、１ｐｐｍである必要はなく、他の値でもよい。
【００７８】
尚、図８では、Ｅ−Ｆの値の判断基準を、−０．５ｐｐｍと０．５ｐｐｍとにしたが、負コロナ側切替指令正の判断基準の数値が、正コロナ側切替指令正の判断基準の数値より大きい値であれば他の数値でもよい。また、入口ＮＯ濃度を求めるための時間平均処理時間は１０分間としたが、他の値でもよい。また、微小電圧ΔＶの値は３０Ｖに限るものではなく、微小電圧ΔＶは１０Ｖ〜１００Ｖの範囲にあれば制御上問題ない。また、図８では、帯電部の出力電圧を微小電圧ΔＶだけ上昇下降する回路としたが、高圧発生盤における帯電部の電流検出を制御盤にフィードバックさせ、微小電流ΔＩだけ上昇下降させる回路としてもよい。また、ひとつの高圧発生盤に正コロナ放電用の回路と負コロナ放電用の回路とを設けたが、ひとつの風路系に電気集塵機が複数台設置されていて、高圧発生盤が複数台ある場合は、正コロナ放電専用の高圧発生盤と負コロナ放電専用の高圧発生盤とを別々に設け、制御盤から各高圧発生盤の出力電圧制御を行う方法でもよい。また、ひとつの高圧発生盤に正コロナ放電用の回路と負コロナ放電用の回路とを設けたが、ＮＯ濃度が常に高い処理対象となる空気中を処理する場合は、負コロナ放電専用の高圧発生盤を用いてもよい。
【００７９】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように本発明によれば、吸収剤の上流側に設けた電気集塵機の粉塵除去率を排ガス負荷に応じて一定値になるようなフィードバック制御を設けることにより、軽負荷時に高電圧を印加することなく適正な印加電圧で集塵できる等のため、不必要に大きいＮＯ２の増加を招くことはなく、高いＮＯ２除去率を維持できるＮＯ２脱硝システムとすることができる。
【００８０】
また、ＮＯ除去率を所定範囲に入る制御を設けることにより、ＮＯ除去率が極端に悪くならないＮＯ２脱硝システムとすることができる。
【００８１】
また、正コロナ放電と負コロナ放電との切り替え機能を設けて、正での能力ＮＯ除去率が負の値にすることなく、即ちＮＯを増加させることなく、高いＮＯ２除去率を維持できるＮＯ２脱硝システムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例によるＮＯ２脱硝システムを示す構成図
【図２】 同ＮＯ２脱硝システムの正コロナ放電の電流制御機能を備えた高圧発生盤の回路図
【図３】同ＮＯ２脱硝システムの粉塵濃度センサを用いた演算制御回路図
【図４】本発明の第二実施例によるＮＯ２脱硝システムを示す構成図
【図５】同ＮＯ２脱硝システムの濃度センサを用いた演算制御回路図
【図６】同ＮＯ２脱硝システムの集塵機をマイナスに印加した場合を示す構成図
【図７】同ＮＯ２脱硝システムの正コロナ放電と負コロナ放電の切替機能を備えた高圧発生盤の回路図
【図８】同ＮＯ２脱硝システムの正コロナ放電と負コロナ放電の切替え機能を有する演算制御回路図
【符号の説明】
２ 上流側粉塵濃度センサ
３ 電気集塵機
４ 下流側粉塵濃度センサ
５ 酸性ガス吸収剤
６ ファン
７ 帯電部
１７ 粉塵除去率算出手段
１８ 粉塵除去率設定手段
１９ 粉塵除去率判断手段
２０ 電圧制御手段
２３ 上流側ＮＯ濃度センサ
２４ 下流側ＮＯ濃度センサ
２５ ＮＯ除去率算出手段
２６ ＮＯ除去率設定手段
２７ ＮＯ除去率判断手段
３２ ＮＯ除去率算出手段
３３ ＮＯ除去率設定手段
３４ ＮＯ除去率判断手段
３８ ＮＯ濃度算出手段
３９ ＮＯ濃度設定手段
４０ 使用可能判断手段
４１ 電圧切替手段
Claims (5)
- 自動車から排出され拡散した窒素酸化物のうち、ＮＯ２を重点的に除去することができる道路トンネルの排気ガスの浄化、沿道・交差点近傍の空気浄化に用いる電気集塵機と、電気集塵機の後流側に配置した酸性ガス吸収剤と、ファンと、電気集塵機の正コロナ放電の電流制御機能を有する高圧発生装置を備えたＮＯ２脱硝システムであって、前記電気集塵機の上流側および下流側の粉塵濃度を計測する粉塵濃度センサと前記粉塵濃度センサによる粉塵濃度差から粉塵除去率を算出する粉塵除去率算出手段と、粉塵除去率の目標基準レベルを設定する粉塵除去率設定手段と、前記粉塵除去率と前記粉塵除去率の目標基準レベルとの偏差量を比較演算し、前記目標基準レベルへの到達度合を判断する粉塵除去率判断手段と、前記粉塵除去率判断手段からの出力に基づき電気集塵機の帯電部への出力を変動させる電圧制御手段とを備え、粉塵除去率を一定に保つ機能を有することを可能とするＮＯ２脱硝システム。
- 電気集塵機の上流側および下流側の粉塵濃度を計測するに際し、一対の粉塵濃度センサとしたことを特徴とする請求項１記載のＮＯ２脱硝システム。
- 自動車から排出され拡散した窒素酸化物のうち、ＮＯ２を重点的に除去することができる道路トンネルの排気ガスの浄化、沿道・交差点近傍の空気浄化に用いる電気集塵機と、電気集塵機の後流側に配置した酸性ガス吸収剤と、ファンと、電気集塵機の正コロナ放電の電流制御機能を有する高圧発生装置を備えたＮＯ２脱硝システムであって、
前記電気集塵機の上流側および前記酸性ガス吸収剤の下流側のＮＯ濃度を計測するＮＯ濃度センサと、
これらのＮＯ濃度センサによるＮＯ濃度測定値の差からＮＯ除去率を算出するＮＯ除去率算出手段と、
ＮＯ除去率の上限基準レベルを設定するＮＯ除去率設定手段と、
前記ＮＯ除去率と前記ＮＯ除去率の上限基準レベルとの偏差量を比較演算し、前記上限基準レベルへの到達度合を判断するＮＯ除去率判断手段と、
前記ＮＯ除去率判断手段からの出力に基づき電気集塵機の帯電部の出力を変動させる電圧制御手段とを備え、
ＮＯ ２ を除去し、かつ、システム全体のＮＯ単独の除去率が負の値にならない機能を有することを可能とするＮＯ２脱硝システム。 - 電気集塵機の上流側および下流側のＮＯ濃度を計測するに際し、一対のＮＯ濃度センサとしたことを特徴とする請求項３記載のＮＯ２脱硝システム。
- 自動車から排出され拡散した窒素酸化物のうち、ＮＯ２を重点的に除去することができる道路トンネルの排気ガスの浄化、沿道・交差点近傍の空気浄化に用いる電気集塵機と、電気集塵機の後流側に配置した酸性ガス吸収剤と、ファンと、電気集塵機の正コロナ放電の電流制御機能と負コロナ放電の電流制御機能を有する高圧発生装置を備えたＮＯ２脱硝システムであって、前記電気集塵機の上流側および下流側のＮＯ濃度を計測するＮＯ濃度センサと前記ＮＯ濃度センサによるＮＯ濃度差の大きさからＮＯ除去率を算出するＮＯ除去率算出手段と、ＮＯ除去率の上限基準レベルを設定するＮＯ除去率設定手段と、前記ＮＯ除去率と前記ＮＯ除去率の上限基準レベルとの偏差量を比較演算し、前記上限基準レベルへの到達度合を判断するＮＯ除去率判断手段と、前記ＮＯ除去率判断手段からの出力に基づき電気集塵機の帯電部の出力を変動させる電圧制御手段とを有し、前記電気集塵機の上流側ＮＯ濃度を計測するＮＯ濃度センサからの信号を受けＮＯ濃度値を算出するＮＯ濃度算出手段と、負コロナ放電の使用可能なＮＯ濃度値を設定するＮＯ濃度設定手段と、前記ＮＯ濃度値と負コロナ放電の使用可能なＮＯ濃度設定値とを比較演算し、前記ＮＯ濃度値が前記負コロナ放電の使用可能領域にあるかどうかを判断する使用可能判断手段と、前記使用可能判断手段からの出力に基づき前記電気集塵機の帯電部に対して正コロナ放電と負コロナ放電の切り替えをおこなう電圧切替手段を備えたことを特徴とするＮＯ２脱硝システム。
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