JPH0250788B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は電気集塵機の荷電方法、特に集塵効
率を高めるように荷電方式を選択して運転を行な
わせる電気集塵機の荷電方法に関するものであ
る。

「従来の技術」 乾式電気集塵機においては、放電電極と集塵電
極間に電圧を荷電することによりコロナ放電を起
させて電荷を作り、ダストを含んだガスを流入し
てダストに帯電させ集塵電極に静電的にダストを
付着させる。このようにしてガスに含まれて送り
込まれるダストが乾式電気集塵機によつて捕集さ
れる。

この場合ダストの見掛け上の電気抵抗値が10¹⁰
〜10¹¹Ω・cmを越えると、集塵電極に捕集された
ダスト層内の電位勾配が大きくなり、ダスト層内
で絶縁破壊を生じダスト層より正のイオンが供給
されるという逆電離現象が発生することがある。
このような逆電離現象が発生すると集塵に寄与す
る負のイオンが正のイオンによつて中和されるた
めに、放電電流の大部分が無効電流となり、集塵
効率が大幅に低下すると共に電気集塵機における
消費電力も増大する。

第１図は電気集塵機の電極に印加される二次電
圧Ｖを横軸に、その時に得られる二次電流Ｉを縦
軸にとつて示した二次電圧と二次電流間の関係曲
線で、図中曲線Ａは電気集塵機内に空気のみを流
した場合に得られる関係曲線である。この状態か
ら電気集塵機内に処理対象ガスを流入させて得ら
れる二次電圧と二次電流の関係曲線は第１図でＢ
に示すように空気のみを流入させた場合に比して
同一の二次電圧に対して二次電流が増大する傾向
が認められる。又第１図に示す関係曲線Ｃは運転
中の電気集塵機に逆電離現象が発生した場合にお
ける二次電圧と二次電流の関係曲線であり、比較
的小さな所定の二次電圧値で二次電流値が急激に
過大値に達するような傾向が認められる。

一般に電気集塵機を連続荷電方式で作動させて
いる状態で逆電離現象が発生した場合に放電電極
と集塵電極間の二次電圧の荷電方式を間歇荷電方
式に切換えて運転すると、電気集塵機での消費電
力を減少させ、且つその集塵効率の低下を阻止す
ることができることが知られている。

しかしこれは運転中の電気集塵機に顕著な逆電
離現象が発生し、完全な逆電離状態下での運転が
行なわれている場合に言えることである。過大な
無効電流が流れるような顕著な逆電離現象が発生
していない状態で間歇荷電方式を採用すると、電
気集塵機の集塵効率が連続荷電方式を採用した場
合よりも低下することがある。従来はどのような
運転条件下で間歇荷電方式を採用すると集塵効率
を向上させ、又消費電力を低下させ得るかという
ことは定量的には把握されていない。

従つて電気集塵機の運転を常時監視していて第
１図の曲線Ｃで示すような二次電圧と二次電流と
の関係が明白に認められる運転状態を確認して、
間歇荷電方式に切換えて運転することはできる。
しかしその切換えの条件を定量的におさえること
ができないので、荷電方式を切換えるべき逆電離
現象の発生条件を迅速正確に確認することは困難
である。又電気集塵機の出口側のダスト濃度を連
続的に監視していて、この濃度の変化によつて間
歇荷電方式に切換えることも可能であるが、この
場合にも完全な定量的な関係の把握は困難であ
り、且つ検出の工程が複雑となる。

従来はこのために電気集塵機の荷電方式を間歇
荷電方式に切換えてもその切換え時にはすでに長
時間集塵効率の低い状態ので運転が継続されてい
て無駄な電力消費が行なわれた後であつて切換え
の効果が上らなかつたり、或は過大な無効電流が
流れる顕著な逆電離現象が発生しない前に電気集
塵機の荷電方式を間歇荷電方式に切換えてしまつ
て集塵効率を低下させてしまうことがあつた。

「発明の解決すべき問題点」 この発明は乾式電気集塵機の運転において逆電
離現象が荷電方式の切換えを行なうべき条件下で
発生していることを迅速正確に把握して、荷電方
式の切換えを適切な運転時期において行なわせる
ことを可能とする電気集塵機の荷電方法を提供し
ようとするものである。

電気集塵機のダストの電気抵抗logPを横軸に
とり、二次電圧もしくは二次電流を縦軸にとり、
これら間の関係を示すと第２図に示す関係曲線が
得られる。図中Ｄは正常放電域、Ｅはコロナ放電
抑止域、Ｆは逆電離域と呼ばれている。従来は逆
電離域Ｆにおいてのみ間歇荷電による電気集塵機
の集塵効率を向上させ得るとされていたが、発明
者等の研究の結果、逆電離域Ｆ以外の領域におい
ても所定の判定条件を満足していると電気集塵機
の集塵効率を向上させ得ることが可能であること
を見出した。

この発明により前述の目的とする課題が解決さ
れ、この発明で与えられる特定の判定条件を満た
すか否かを確認することにより、乾式電気集塵機
の連続荷電と間歇荷電を判定条件に対応させて切
換えて運転させて常に最適の集塵効率下での運転
が可能となる。

「発明の構成」 この発明では乾式電気集塵機の運転中におい
て、所定の判定操作時間だけ放電電極に荷電する
電圧の荷電方式を、連続荷電方式と荷電率γの間
歇荷電方式の内現在荷電していない荷電方式に切
換える。この切換えの前後における連続荷電方式
での消費電力要素値PW(C)から得られるPW(C)γ
と間歇荷電方式での消費電力要素値PW（Ｉ）と
が比較される。

この比較によつてPW（Ｉ）＜PW(C)・γと判定
されると連続荷電方式が選択され、PW（Ｉ）＞
PW(C)・γと判定されると間歇荷電方式が選択さ
れて電気集塵機に対する荷電が行なわれ電気集塵
機の運転が継続される。

「実施例」 以下この発明の電気集塵機の荷電方法を実施例
に基づき図面を使用して詳細に説明する。

第４図はこの発明の電気集塵機の荷電方法の実
施に使用される回路の例を示すもので、商用交流
電源１１の出力信号がサイリスタ１２を介して変
圧器１３の一次側に印加される。変圧器１３の二
次側は整流器１４を介して放電電極１５に接続さ
れ、この放電電極１５は電気集塵機の集塵電極１
６に対向して配設され、集塵電極１６はアースさ
れている。

変圧器１３の二次側には二次電圧計１７及び二
次電流計１８がそれぞれ接続され、二次電圧及び
二次電流の検出が可能な構成となつている。又商
用交流電源１１の出力端子には電力計１９が接続
されている。一方間歇荷電制御回路２０の出力が
サイリスタ制御回路２１に与えられ、サイリスタ
制御回路２１の出力はサイリスタ１２の制御端子
２２に印加されている。

商用交流電源１１の出力信号は変圧器１３によ
り20〜100KVに昇圧され、この昇圧された出力
信号が放電電極１５と集塵電極１６間に荷電され
コロナ放電が誘起される。

この発明に用いる電気集塵機は連続荷電方式及
び間歇荷電方式での運転が切換え可能な構成とさ
れていて、その切換えは後述するように間歇荷電
制御回路２０、サイリスタ制御回路２１及びサイ
リスタ１２により行なわれる。

第３図ａ，ｂはそれぞれこの発明の電気集塵機
の荷電方法における間歇荷電時の電圧波形及び電
流波形を示す図であり、横軸は時間軸であり、周
期時間Ｔごとに間歇荷電が行なわれる。

即ち周期時間Ｔの始点から荷電時間t₁の間二次
電圧Ｖが放電電極１５と集塵電極間に荷電され、
その後荷電休止時間t₂の間は二次電圧Ｖの荷電は
停止される。電気集塵機内へ流入される処理ガス
やダストの物理的及び化学的条件、例えばガス組
成、ガス圧、ガス温度、ダスト粒度などに応じて
この周期時間Ｔ及び二次電圧の荷電時間t₁が選定
され、間歇荷電方式においてはこの周期時間Ｔご
とに間歇荷電が行なわれる。この場合荷電時間中
の平均二次電圧及び平均二次電流は、荷電時間t₁
中での平均二次電圧及び平均二次電流を表わし、
荷電率γはγ＝t₁／t₁＋t₂で表わされ、連続荷電状 態ではγ＝１となる。

第４図の間歇荷電制御回路２０からは電気集塵
機の運転条件に応じた所定の周期時間Ｔ及び荷電
時間t₁を有する制御信号がサイリスタ制御回路２
１に与えられる。このサイリスタ制御回路２１の
出力信号が制御端子２２に与えられてサイリスタ
１２が制御され、変圧器１３の二次側から整流器
１４を介して第３図ａに示すような二次電圧信号
が得られ、この二次電圧信号が電気集塵機の放電
電極１５に印加される。

連続荷電時の消費電力要素値をPW(C)、間歇荷
電時の消費電力要素値をPW（Ｉ）、荷電率をγと
すると荷電時間t₁中の平均二次電圧をＶ、平均二
次電流をＩとしてそれぞれ次式が得られる。

PW(C)＝Ｖ・Ｉ ……(1) PW（Ｉ）＝Ｖ・Ｉ・γ ……(2) 発明者等は各種の荷電率において電気集塵機の
運転を行なわせ、それぞれの場合に得られる消費
電力量、消費電力要素値、集塵効率の関係につい
て研究を進め、実測を行なつて解析を進めた結
果、消費電力要素値は消費電力量に比例し、集塵
効率ηと荷電率γとの間には、第５図ａ，ｂ，ｃ
にそれぞれ示す三状態があることが判明した。こ
の場合の集塵効率ηは電気集塵機の入口及び出口
側において測定されるガス中のダストの含有量の
比率で定義される。

第５図ａ，ｂ，ｃは電気集塵機をそれぞれ荷電
率γが0.25に設定された場合と連続荷電でγが
1.0に設定された場合で運転させ、それぞれの場
合について集塵効率ηを測定したものである。第
５図ａは連続荷電方式での運転の場合が荷電率が
0.25での間歇荷電方式での運転の場合よりも集塵
効率ηが高く、第５図ｂでは連続荷電方式での運
転の場合が荷電率が0.25での間歇荷電方式での運
転の場合よりも集塵効率ηが低い。又第５図ｃで
は連続荷電方式での運転の場合と荷電率が0.25で
の間歇荷電方式での運転の場合とで集塵効率が変
化しない。

これは第２図において正常放電域Ｄ、コロナ放
電抑止域Ｅ及び逆電離域Ｆの境界附近のダストの
電気抵抗値によつて放電状態が微妙に影響を受け
ることによるものであることが発明者等の実測及
び実測データの解析の結果明らかにされている。

一方第６図は発明者等により実測された荷電率
に対する消費電力要素値の関係であり、連続荷電
状態γ＝1.0での運転時の平均二次電圧及び平均
二次電流により消費電力要素値PW＝Ｖ・Ｉを測
定して第６図ａ乃至ｃのＰ点が得られる。次いで
このＰ点と座標系の原点を結んでそれぞれ直線を
作成する。これらの直線は連続荷電での条件をそ
のまま維持させて実現可能な理論的なVIγを表示
する直線である。即ち現在連続荷電方式で運転中
の電気集塵機を間歇荷電方式に切換えて運転を行
なえば、理論的にはこの時の消費電力要素値PW
はこれらの直線上に乗るはずである。実際に運転
中の電気集塵機を荷電率0.25の間歇荷電方式での
運転に切換えて得られる消費電力要素値PW（Ｉ）
はそれぞれ第６図ａ，ｂ，ｃにおいてＳ点とな
る。

第６図ａは荷電率0.25の間歇荷電方式での運転
時η消費電力要素値が荷電率1.0である連続荷電
方式での運転時の消費電力要素値に荷電率を乗じ
て得た値以下となる場合である。ｂは荷電率0.25
の間歇荷電方式での運転時の消費電力要素値が荷
電率1.0である連続荷電方式での運転時の消費電
力要素値に荷電率を乗じて得た値よりも大きな場
合であり、Ｃは荷電率0.25の間歇荷電方式での運
転時の消費電力要素値が荷電率1.0である連続荷
電方式での運転時の消費電力要素値に荷電率を乗
じて得られる値にほぼ等しい場合である。

発明者等の研究及びそれに基づく実測の結果、
第６図ａ，ｂ，ｃのそれぞれの状態に対応して、
連続荷電方式での運転時及び間歇荷電方式での運
転時に得られる電気集塵機の集塵効率の間には一
定の関係があることが確認された。即ち各荷電方
式での運転時に得られる電気集塵機の集塵効率η
を示す第５図と各荷電方式での運転時における消
費電力要素値を示す第６図との間には、両図の
ａ，ｂ，ｃがそれぞれ互に対応していることが明
らかにされた。発明者等により荷電率が0.1乃至
0.5の範囲においてはこの対応条件が満足するこ
とが確認されている。

従つてこの発明によると電気集塵機の運転中に
おいて、連続荷電方式での運転時における消費電
力要素値を基にして得られる理論的な間歇荷電方
式での運転時における消費電力要素値と間歇荷電
方式での運転時に得られる実際の消費電力要素値
とを比較することにより、いずれの荷電方式で運
転させた方が集塵効率が優れているかを判定する
ことができる。従つてこの判定結果に基づいて現
在運転中の電気集塵機の荷電方式を高い集塵効率
が得られる荷電方式に切換えて運転させることが
できる。

即ち連続荷電方式で電気集塵機を運転中には、
その運転を短時間だけ間歇荷電方式での運転に切
換え、切換前後でのそれぞれの荷電方式での消費
電力要素値PW(C)及びPW（Ｉ）を測定する。次い
で連続荷電方式での運転時に得られる消費電力要
素値からPW(C)γを求め、これを間歇荷電方式で
の運転時に得られる消費電力要素値と比較して、
PW（Ｉ）＜PW(C)γであるのか、PW（Ｉ）＞PW(C)
γであるのかを判定する。

この結果PW（Ｉ）＜PW(C)γの判定結果が得ら
れ、第６図ａに対応する状態と判定されれば、こ
の場合には第５図ａにより連続荷電方式での運転
の方が集塵効率が高いことになるので、従来の運
転状態である連続荷電方式での運転を行なわせ
る。

判定結果がPW（Ｉ）＞PW(C)γとなり、第６図
ｂに対応する状態と判定されれば、第５図ｂによ
り間歇荷電方式での運転の方が集塵効率がよいこ
とになるので、間歇荷電方式での運転を行なわせ
る。この場合には、消費電力要素値の比較を行な
うために行なつた切換状態をそのまま維持させ
て、電気集塵機の運転を行なわせる。

判定結果がPW（Ｉ）＝PW(C)・γである場合に
は処理ガスの条件や電気集塵機の作動条件により
間歇荷電方式での運転の方が集塵効率がよい場合
と、連続荷電方式での運転の方が集塵効率がよい
場合とがある。この場合は電気集塵機の試運転時
においてPW（Ｉ）＝PW(C)の場合にいずれの荷電
方式での運転の方が高い集塵効率が得られるかを
処理ガス条件や電気集塵機の作動条件にそれぞれ
対応させて予め設定しておく。

従つて判定の結果PW（Ｉ）＝PW(C)が得られた
場合には、予め設定しておいた条件に対応させて
電気集塵機を連続荷電方式もしくは間歇荷電方式
のいずれで運転させるかを決定し、その荷電方式
での運転を行なわせる。

このようにして電気集塵機の運転時の荷電方式
を運転中に判定操作時間だけ切換え、切換前後に
おける異なる荷電方式での運転、即ち連続荷電方
式と間歇荷電方式とでの運転時における消費電力
要素値を求め、これらから得られるPW（Ｉ）と
PW(C)γとを比較していずれの荷電方式で運転す
るのが高集塵効率が得られるかを判定して、いず
れかの選択された荷電方式での運転を行なわせ
る。この場合間歇荷電方式での運転を行なわせる
場合には、判定操作時に測定に使用した荷電率で
の運転を行なわせる。

この荷電方式を変化させて行なう判定操作の間
隔は処理ガスの条件、電気集塵機の作動条件に対
応して定められる。発明者等の研究及びこれに基
づく実測によると処理ガスの条件や電気集塵機の
作動の条件が余り変化しない状態では、１〜２時
間ごとに判定操作を行なえば充分であることが確
認された。しかし処理ガスの条件が激しく変動す
るような場合には、10〜30分ごとに判定操作を行
なわせる必要がある。

又荷電方式を切換えて消費電力要素値を求め、
これに基づいて判定操作を行なうための判定操作
時間は荷電状態が安定するまで最低１秒位は必要
であり、荷電方式の切換を頻繁に行なう場合には
数秒間は必要である。この判定操作時間を余り長
くすると、この判定操作中に電気集塵機の集塵効
率が低下してしまうことがあるので、10秒以上の
判定操作時間は避けることが必要である。

判定操作に使用する荷電率γの値は0.1〜0.5が
用いられる。荷電率γがγ＜0.1では集塵効率を
最適状態に維持できないことが多く、γ＞0.5で
は省エネルギ効果が得られないことがある。又高
圧変圧器のヒステリシス曲線で片側飽和を避ける
ために取扱い得る最小単位は半サイクルである
が、この発明においては荷電時間t₁と荷電休止時
間t₂とは、交流１サイクル又はその整数倍を単位
として取扱うことが可能である。

この発明における以上の荷電方式の切換運転、
二次電圧、二次電流の測定による消費電力要素値
の演算、連続荷電方式での消費電力要素値からの
PW(C)γの演算、切換前後において得られるPW
（Ｉ）とPW(C)γとの比較演算、その比較演算結
果に基づく判定による荷電方式の選択などの諸動
作はマイクロコンピユータシステムを使用して行
なわせることができる。

例えばドロマイト焼成キルンから発生する排ガ
スを処理する処理能力200000m³／Ｈの乾式電気集
塵機に対してこの発明を適用した実際の運転状態
は以下のようであつた。

この場合ガスの温度は入口側でほぼ220℃、ダ
スト濃度は６〜12ｇ／m³であつた。γ＝1.0の連
続荷電方式での運転時における二次電圧、二次電
流はそれぞれ54.2KV、266ｍＡであり、この場合
PW(C)＝14.4VAとなる。

電気集塵機の連続荷電方式での運転中において
３秒間γ＝0.25の間歇荷電方式に荷電方式を変更
して運転を行なわせた所、二次電圧及び二次電流
はそれぞれ50.4KV及び421.7ｍＡとなつた。この
場合PW（Ｉ）＝50.4×421.7×0.25＝5.31VAとな
り、PW(C)×γ＝14.4×0.25＝3.6VAとなる。こ
の両者を比較するとPW（Ｉ）＞PW(C)γが得られ
るので、それ以降は荷電率γ＝0.25の間歇荷電方
式での運転を行なわせた。

同様の電気集塵機をγ＝0.25の間歇荷電方式で
運転中に得られた二次電圧、二次電流はそれぞれ
55KV、256ｍＡであつた。この場合PW（Ｉ）＝55
×256×0.25＝3.52VAであり、３秒間γ＝1.0とし
て連続荷電方式で運転を行なわせると、二次電
圧、二次電流がそれぞれ56KV、225ｍＡとなつ
た。

この場合PW(C)＝18.2VAとなり、PW(C)γ＝
18.2×0.25＝4.55が得られ、切換前後のPW(C)γと
PW（Ｉ）とを比較するとPW（Ｉ）＜PW(C)×γと
なるので、以降は連続荷電方式で電気集塵機の運
転を行なわせる。

「発明の効果」 この発明によると運転中の乾式電気集塵機での
荷電方式の切換えが必要な顕著な逆電離現象の発
生を定量的に把握して、いずれの荷電方式での運
転が高集塵効率を得られるかを判定し、集塵効率
の高い状態で電気集塵機を運転させることができ
る。

この判定操作は運転中に短時間だけ電気集塵機
の荷電方式を現在の運転中とは異なる方式に切換
えて運転を行ない、切換前後の消費電力要素値に
基づいて得られる値を比較演算するという簡単な
操作であり、この判定操作でいずれの荷電方式で
の運転が集塵効果がよいかが直ちに判定される。
この判定結果により荷電方式を選択することによ
つて集塵効果のよい荷電方式での運転を行なわせ
ることが可能であり、その消費電力をも減少させ
ることができる。

以上詳細に説明したように、この発明によると
運転中の電気集塵機に対してその荷電方式を変更
させて判定操作を行なわせ、その判定操作に基づ
いて集塵効率の優れた荷電方式を選択して高集塵
効率及び低消費電力の条件下で電気集塵機を運転
させることが可能な電気集塵機の荷電方法を提供
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気集塵機における運転時の二次電圧
と二次電流との関係曲線を示す図で、Ａは空気の
みを流通させた状態で得られる関係曲線、Ｂはガ
スを流入させた状態で得られる関係曲線、Ｃは逆
電離現象発生状態で得られる関係曲線、第２図は
電気集塵機におけるダストの電気抵抗値と二次電
圧及び二次電流との関係を示す図、第３図ａ，ｂ
はそれぞれ電気集塵機の間歇荷電時の二次電圧波
形及び二次電流波形を示す図、第４図はこの発明
の実施に用いる制御回路の一例を示すブロツク
図、第５図ａ，ｂ，ｃは荷電率と集塵効率との関
係を示す図、第６図ａ，ｂ，ｃは荷電率と消費電
力要素値との関係を示す図である。 １１：商用交流電源、１２：サイリスタ、１
３：変圧器、１４：整流器、１５：放電電極、１
６：集塵電極、１７：二次電圧計、１８：二次電
流計、１９：電力計、２０：間歇荷電制御回路、
２１：サイリスタ制御回路、Ｔ：周期時間、t₁：
荷電時間、t₂：荷電休止時間、γ：荷電率、PW
(C)：連続荷電時の消費電力要素値、PW（Ｉ）：間
歇荷電時の消費電力要素値。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 乾式電気集塵機の運転中において放電電極と
   集塵電極間に荷電される電圧の荷電方式を連続荷
   電方式と荷電率γの間歇荷電方式の内の現在荷電
   されていない荷電方式に切換え、この切換の前後
   における連続荷電方式での消費電力要素値PW(C)
   から得られるPW(C)・γと間歇荷電方式での消費
   電力要素値PW（Ｉ）とを比較し、PW（Ｉ）＜PW
   (C)・γでは連続荷電方式を選択し、PW（Ｉ）＞
   PW(C)・γでは荷電率γの間歇荷電方式を選択し
   て前記乾式電気集塵機の荷電を行ない運転を継続
   させる電気集塵機の荷電方法。