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技術 円板形高効率ダスト電離装置

出願人 コリアインスティチュートオブエナジーリサーチ
発明者 ソンジャエ-イクパークヨウン-オククーチェオル-オーリムジェオン-フワンキムサン-ドーチョイホー-キュンキムホン-ヨンクォンピル-ヒェオン
出願日 1998年9月16日 (22年9ヶ月経過) 出願番号 1998-261882
公開日 2000年2月29日 (21年4ヶ月経過) 公開番号 2000-061352
状態 特許登録済
技術分野 静電分離
主要キーワード パイプリング 誘導円 組立形態 ステンレス材質 パイプ形態 部分装置 絶縁部位 絶縁支持台
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この項目の情報は公開日時点(2000年2月29日)のものです。
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図面 (4)

課題

微細ダスト粒子に対する集塵効率を高めて、濾過布圧力損失を減少させ、濾過布の寿命延長させることができ、最小の電力消費で最大のダスト電離効率が達成できる放電極及び接地極で構成された円板形高効率ダスト電離装置を提供する。

解決手段

既存の濾過布集塵装置ダスト流入口に設置空間を追加する必要なく容易に付着できるようパイプの内部に円板形放電極を配置して、円板形放電極は、接地極との間隔を一定に形成して均一な電気場を形成させ低電力消費でも電流密度を高められるようにし、円板形放電極による遊動攪乱を最小化させながら円板形放電極を遊動方向に多数配置させて、ダスト粒子が反復的に電離されるようにすることによりダストの電離効率を最大化できるようにして構成される。

概要

背景

ダスト排出量が多量な業種では、排出ダストを捕集除去するため大部分電気集塵装置濾過布集塵装置が広く使用される。この中で一般的に微粉炭火力発電所のように大容量の燃焼気体を処理する工程では主に電気集塵装置が使用され、中/小容量の燃焼気体及び含塵気体を処理する産業体では主に濾過布集塵装置が使用される。

しかし、電気集塵装置は、大気汚染規制値満足させるため燃料の使用が漸次低硫黄燃料転換されることで排出されるダストは大きい非抵抗を持つようになり、逆電離現象の発生により電気集塵適合する条件の維持を不可能にし電気集塵による集塵性能が急激に低下される。したがって、このような電気集塵装置とは異なるダストの電気的特性に依存しない安定的で高集塵効率の維持が可能な集塵装置である濾過布集塵装置が開発され、最初に1973年からアメリカペンシルニアパワーアンドライト社のサンベリー発電所で適用し、ヒュストンライティングアンドパウズパリッシュ発電所とコロラドコマチェ発電所等でも電気集塵装置を濾過布集塵装置に代替適用した。

このような濾過布集塵装置は、初期には多くの問題点が発生していたが、高集塵性能が維持され高い信頼性が認められて、従来の電気集塵装置を充分に代替できる可能性が認められた。しかし、濾過操作が進行されることにより濾過布に捕集されるダスト層が厚くなって圧力損失が多くなると正常な運転が不可能になる。よって、周期的な脱塵操作(クリーニング)により濾過布表面に捕集されたダストを脱塵する必要がある。

脱塵操作は主に物理的な運動または強いエネルギが加わって濾過布表面に捕集されたダスト層を脱塵する操作である。この時、入口ダスト濃度が濃いか濾過速度高速である場合、またはダスト層があまり脱塵されない運転条件では大部分装置の運転を持続させるため脱塵操作頻度を増加させるか脱塵用高圧縮空気を多量に噴射して脱塵操作を実行している。

しかし、このような脱塵条件の適用から濾過布の細孔が大きくなってダスト粒子がその細孔を通過することにより集塵効率を低下させる要因になっている。また、頻繁な脱塵操作から濾過布と濾過布支持わく(bag cage)との接触衝突により濾過布が磨耗破損されて濾過布の寿命を短縮させる。また、濾過速度を高速で設計すると装置の規模が小さくなる利点があるが、圧力損失が急激に増加するため低速の濾過速度の適用が不可避であった。

このような濾過布集塵装置の問題点を根本的に解決し高効率を維持するためには、流入されるダスト粒子に静電気力を加え微細ダスト粒子捕集効率を上昇させて、濾過布表面に形成されたダスト層の空隙率最大限大きく維持し圧力損失を低下させる技術開発が必要である。濾過布集塵装置に流入されるダストに静電気力が加わると、ダスト層はダスト粒子間の電気的な力により濾過布の表面に多孔質樹木状構造で形成される。

このように形成されたダスト層は空隙率が高いため圧力損失を減少させて濾過布内へのダスト粒子浸透を減少させる。また、ダスト粒子の捕集による遮断または慣性衝突の他に電気的引力が追加されることで微細ダスト粒子に対する捕集効率が高まる効果がある。このようなダスト電離による濾過布集塵装置の性能向上効果を利用し、現在までに開発された集塵装置とダスト電離装置組合わされた濾過布方式集塵器のダスト電離装置としては、電極の形態及び位置によって、1979年L.G.Felix等により開発されたプリシピテータチューブ(precipitator tube) 形ダスト電離装置(APITRON) 、1982年D.W.Vanosdell等により開発された濾過布支持わく形ダスト電離装置(ESFF)、R.P.Donovan等により開発された流入ダクト設置形ダスト電離装置、1984年Vanosdell等により開発された織造放電極形ダスト電離装置、1986年A.S.Viner等が開発した内部放電極挿入形ダスト電離装置(A-ESFF)、1991年D.J.Helfritch等により開発されたホッパー内部設置用スクリーンタイプダスト電離装置等があった。

概要

微細ダスト粒子に対する集塵効率を高めて、濾過布の圧力損失を減少させ、濾過布の寿命を延長させることができ、最小の電力消費で最大のダスト電離効率が達成できる放電極及び接地極で構成された円板形高効率ダスト電離装置を提供する。

既存の濾過布集塵装置のダスト流入口に設置空間を追加する必要なく容易に付着できるようパイプの内部に円板形放電極を配置して、円板形放電極は、接地極との間隔を一定に形成して均一な電気場を形成させ低電力消費でも電流密度を高められるようにし、円板形放電極による遊動攪乱を最小化させながら円板形放電極を遊動方向に多数配置させて、ダスト粒子が反復的に電離されるようにすることによりダストの電離効率を最大化できるようにして構成される。

目的

従来の電気濾過布集塵装置は、微細ダストの集塵効率を高めて濾過布での圧力損失を減少させる等の効果があるが、ダスト電離装置の構造が複雑で、既存の濾過布集塵施設を新たな施設に代置する必要があるため多くの設置費が所要されるという欠点があった。したがって、本発明はこのような問題点を解決するため案出されたもので、その目的は、既存の電気集塵と濾過布集塵技術の原理を結合させた新たな集塵装置である電気濾過布集塵装置で、微細ダスト粒子に対する集塵効率を高め、濾過布の圧力損失を減少させ、濾過布の寿命を延長させることができ、最小の電力消費で最大のダスト電離効率が達成できる放電極及び接地極で構成された高効率ダスト電離装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

円板形高効率ダスト電離装置を構成するにおいて、既存の濾過布集塵装置ダスト流入口に設置空間を追加する必要なく容易に付着できるようパイプの内部に円板形放電極を配置して、前記円板形放電極は、接地極との間隔を一定に形成して均一な電気場を形成させ、低電力消費でも電流密度を高められるようにし、前記円板形放電極による遊動攪乱を最小化させながら前記円板形放電極を遊動方向に多数配置させて、ダスト粒子が反復的に電離されるようにすることによりダストの電離効率を最大化できるようにしたことを特徴とする円板形高効率ダスト電離装置。

請求項2

前記円板形放電極の挿入により圧力損失を減少させてダストの堆積を防止し、最大のダスト電離効率を達成できるようにしたダスト電離装置の長さは1000mm、放電極の直径は50mm、放電極間の距離は15mm、接地極と放電極との間隔は25mmであることを特徴とする請求項1記載の円板形高効率ダスト電離装置。

技術分野

0001

本発明は重油燃焼工程、廃棄物焼却炉工程、製鉄製鋼業及び発電所微粉炭燃焼工程等のダスト発生工程から排出されるダスト粒子を効果的に捕集するため濾過布集塵装置に流入されるダスト粒子に静電気的引力を付与して濾過布で微細ダスト粒子捕集効率を上昇させ、濾過布表面に空隙率が大きいダスト層形成を誘導圧力損失を低減させるダスト電離装置係り低電力消費高速流速条件でも微細ダストの電離効率を高めることができるダスト電離装置の放電極接地極設計及びその構造に関する。

背景技術

0002

ダスト排出量が多量な業種では、排出ダストを捕集除去するため大部分電気集塵装置と濾過布集塵装置が広く使用される。この中で一般的に微粉炭火力発電所のように大容量の燃焼気体を処理する工程では主に電気集塵装置が使用され、中/小容量の燃焼気体及び含塵気体を処理する産業体では主に濾過布集塵装置が使用される。

0003

しかし、電気集塵装置は、大気汚染規制値満足させるため燃料の使用が漸次低硫黄燃料転換されることで排出されるダストは大きい非抵抗を持つようになり、逆電離現象の発生により電気集塵適合する条件の維持を不可能にし電気集塵による集塵性能が急激に低下される。したがって、このような電気集塵装置とは異なるダストの電気的特性に依存しない安定的で高集塵効率の維持が可能な集塵装置である濾過布集塵装置が開発され、最初に1973年からアメリカペンシルニアパワーアンドライト社のサンベリー発電所で適用し、ヒュストンライティングアンドパウズパリッシュ発電所とコロラドコマチェ発電所等でも電気集塵装置を濾過布集塵装置に代替適用した。

0004

このような濾過布集塵装置は、初期には多くの問題点が発生していたが、高集塵性能が維持され高い信頼性が認められて、従来の電気集塵装置を充分に代替できる可能性が認められた。しかし、濾過操作が進行されることにより濾過布に捕集されるダスト層が厚くなって圧力損失が多くなると正常な運転が不可能になる。よって、周期的な脱塵操作(クリーニング)により濾過布表面に捕集されたダストを脱塵する必要がある。

0005

脱塵操作は主に物理的な運動または強いエネルギが加わって濾過布表面に捕集されたダスト層を脱塵する操作である。この時、入口ダスト濃度が濃いか濾過速度が高速である場合、またはダスト層があまり脱塵されない運転条件では大部分装置の運転を持続させるため脱塵操作頻度を増加させるか脱塵用高圧縮空気を多量に噴射して脱塵操作を実行している。

0006

しかし、このような脱塵条件の適用から濾過布の細孔が大きくなってダスト粒子がその細孔を通過することにより集塵効率を低下させる要因になっている。また、頻繁な脱塵操作から濾過布と濾過布支持わく(bag cage)との接触衝突により濾過布が磨耗破損されて濾過布の寿命を短縮させる。また、濾過速度を高速で設計すると装置の規模が小さくなる利点があるが、圧力損失が急激に増加するため低速の濾過速度の適用が不可避であった。

0007

このような濾過布集塵装置の問題点を根本的に解決し高効率を維持するためには、流入されるダスト粒子に静電気力を加え微細ダスト粒子の捕集効率を上昇させて、濾過布表面に形成されたダスト層の空隙率を最大限大きく維持し圧力損失を低下させる技術開発が必要である。濾過布集塵装置に流入されるダストに静電気力が加わると、ダスト層はダスト粒子間の電気的な力により濾過布の表面に多孔質樹木状構造で形成される。

0008

このように形成されたダスト層は空隙率が高いため圧力損失を減少させて濾過布内へのダスト粒子浸透を減少させる。また、ダスト粒子の捕集による遮断または慣性衝突の他に電気的引力が追加されることで微細ダスト粒子に対する捕集効率が高まる効果がある。このようなダスト電離による濾過布集塵装置の性能向上効果を利用し、現在までに開発された集塵装置とダスト電離装置が組合わされた濾過布方式集塵器のダスト電離装置としては、電極の形態及び位置によって、1979年L.G.Felix等により開発されたプリシピテータチューブ(precipitator tube) 形ダスト電離装置(APITRON) 、1982年D.W.Vanosdell等により開発された濾過布支持わく形ダスト電離装置(ESFF)、R.P.Donovan等により開発された流入ダクト設置形ダスト電離装置、1984年Vanosdell等により開発された織造放電極形ダスト電離装置、1986年A.S.Viner等が開発した内部放電極挿入形ダスト電離装置(A-ESFF)、1991年D.J.Helfritch等により開発されたホッパー内部設置用スクリーンタイプダスト電離装置等があった。

発明が解決しようとする課題

0009

しかし、従来のプリシピテータチューブ形ダスト電離装置(APITRON) は、濾過布とダスト電離装置が直列に結合された形態で、商業的に実用化段階にある装置ではあるが装置の構造が複雑で濾過布の交替及び故障時の修理のような維持及び保守が困難であった。また、脱塵時ダスト粒子がプリシピテータチューブ内に再付着するという問題も発生した。

0010

濾過布支持わく形ダスト電離装置(ESFF)は、電極が濾過布支持わくの構造物と組合わされて濾過布の内側に位置する形式で、濾過布支持わくの構造物と電極を連結する絶縁部位とが燃焼ガス条件と脱塵時の衝撃に脆弱し、また、濾過布の損傷を防止するためそれ以上の強い電界を形成させることができないという欠点があった。

0011

また、流入ダクト設置形ダスト電離装置は、濾過布集塵装置の含塵気体流入口にワイヤ形態の放電極を挿入した方式で、脱塵時に粒子再付着のおそれがなく、既存の装置を活用でき、容易な構造で設置費が低廉であり、維持及び保守が便利だという利点はあるが、ダスト電離装置から濾過布までの距離が遠いため濾過布近傍でダスト電離率が減少するという欠点があった。

0012

織造放電極形ダスト電離装置は、ステンレス材質の電極を濾材内に包含させ繊維のように織造した形態で、既存の濾過布に比べて3倍程度高価であり、オイル燃焼によるショットまたは酸の凝集が発生するとダスト電離による効果が減少する等の濾過性能がダストの種類によって敏感である。また、繊維を損傷させるおそれがあるため加わる電界をより大きくすることができないという欠点があった。

0013

内部放電極挿入形ダスト電離装置(A-ESFF)は、濾過布の中心部にステンレスワイヤ形態の放電極を設置する方法で、装置の構造が容易で追加設置面積が不必要であるが、高電圧印加による頻繁な破損と維持及び保守の難しさ等の欠点があった。ホッパー内部設置用スクリーンタイプダスト電離装置は、濾過布集塵装置のホッパー内部にワイヤスクリーン接地極に向かっている一連尖端で構成されたスクリーン形態の放電極を挿入した形式で、ダスト電離装置が濾過布とホッパーとの中間に設置されるため脱塵時、ダストがダスト電離装置を通過するとダストが積層されて放電効率が低下されるという問題点があった。

0014

従来の電気濾過布集塵装置は、微細ダストの集塵効率を高めて濾過布での圧力損失を減少させる等の効果があるが、ダスト電離装置の構造が複雑で、既存の濾過布集塵施設を新たな施設に代置する必要があるため多くの設置費が所要されるという欠点があった。したがって、本発明はこのような問題点を解決するため案出されたもので、その目的は、既存の電気集塵と濾過布集塵技術の原理を結合させた新たな集塵装置である電気濾過布集塵装置で、微細ダスト粒子に対する集塵効率を高め、濾過布の圧力損失を減少させ、濾過布の寿命を延長させることができ、最小の電力消費で最大のダスト電離効率が達成できる放電極及び接地極で構成された高効率ダスト電離装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0015

前記の目的を達成するための特徴によるに、本発明によるダスト電離装置は、低エネルギ消費で濾過布集塵装置の集塵性能を向上させて、設置面積を最小化できる構造及び設計技術で構成される。また、ダスト電離装置内部に均一な電気場を形成させるための円板形放電極の構造、配置及び組立技術、ダスト電離装置の外壁構造役割とともに接地極の役割をする円筒形接地極形状、低電力消費で高密度の電気場を形成させて高電離効率を達成するための放電極と接地極の財源遊動攪乱を最小化するための放電極入口形状、放電極の支持と接地極との絶縁のための支持台構造等とで構成される。

発明を実施するための最良の形態

0016

以下、添付図面を参照して本発明の構成及び作用について詳細に説明する。図1は本発明による円板形高効率ダスト電離装置の構造を概略的に示す組立図、図2は円板形高効率ダスト電離装置の絶縁部と放電極の組立形態を示す断面図、図3は円板形高効率ダスト電離装置の放電極及び絶縁部を構成する部品図である。

0017

図1に示されるように、本発明の円板形高効率ダスト電離装置は、既存の濾過布集塵装置のダスト流入口に設置空間を追加する必要なく容易に付着できるようパイプの内部に円板形コロナ放電極を配置して、円板形コロナ放電極は、円筒形接地極との間隔を一定に形成して均一な電気場を形成させ低電力消費でも電流密度を高められるようにし、円板形放電極による遊動の攪乱を最小化させながら円板形コロナ放電極を遊動方向に多数配置させて、ダスト粒子が反復的に電離されるようにすることによりダストの電離効率を最大化できるようにして構成される。

0018

ここで、円板形コロナ放電極の挿入により圧力損失を減少させてダストの堆積を防止し、最大のダスト電離効率を達成するようにしたダスト電離装置の長さは1000mm、円板形コロナ放電極の直径は50mm、円板形コロナ放電極間の距離は15mm、円筒形接地極と円板形コロナ放電極との間隔は25mmである。前記円板形高効率ダスト電離装置は、図示されるように、多数のステンレス材質の円板が組合わされた円板形コロナ放電極とパイプ形態の円筒形接地極、円板形コロナ放電極の支持及び円筒形接地極との絶縁のための絶縁支持台、遊動の攪乱を減少させるためダスト電離装置入口に位置した遊動誘導円錐とで構成される。

0019

既存のパイプ形ダスト電離装置は、パイプの内部に一つのワイヤになった放電極を挿入した形態で、電気場内の電流強度が弱い上に電力消耗も多かった。また、放電極と接地極との間の距離を一定に維持するため一定の張力を加える必要があり、これによる放電極の破損が頻繁であった。しかし、図2に示されるように本発明の円板形高効率ダスト電離装置は、図1のA−A’線に沿って切断した断面図のようにパイプ内にテフロン材質の絶縁体図3参照)6個で支持された中心棒SUS材質の円板を図1のB−B’線に沿って切断した断面図のようにパイプの中心に沿って多数装着した構造である。

0020

中心棒に装着されたSUS円板の間隔は図3放電極間調節用パイプリング(pipe ring) により調節され固定される。円筒形接地極の中心に円板形の円板形コロナ放電極を挿入すると、前記放電極と前記接地極との間隔が一定に形成されることにより前記放電極と前記接地極との間に一定な電流密度の電気場が形成できる。また、圧力損失があまり大きくない範囲内で該放電極の直径を拡大させ該放電極と該接地極との間の間隔を狭くするとコロナ開示電圧が低くなることにより、低電力消耗でも大きい電流密度が得られ、流速が増加して電離したダストが該接地極表面に電気的引力により付着される現状を防止できる。

0021

このような形態の円板形コロナ放電極を流体の流れ方向に多数配置することにより、装置に流入されたダストは数十回にわたって電気場を通過しながら反復的に電離されて、高速の高速条件でも微細ダスト粒子の電離効率が高まる。

発明の効果

0022

以上のように本発明による円板形高効率ダスト電離装置は、構造が容易で、既存の濾過布集塵施設をそのまま利用できるため追加設置費が不必要な上設置空間が減少して、低電力消費でもダスト電離効率が高いため経済的かつ、濾過布の寿命延長が可能である。

0023

また、本発明による装置は、装置の構造的システム構成技術と低電力で微細ダスト粒子の電離効率を高められるため構造側面において高効率ダスト電離装置技術開発として最初の技術である。

図面の簡単な説明

0024

図1円板形高効率ダスト電離装置の構造を概略的に示す組立図である。
図2円板形高効率ダスト電離装置の絶縁部と放電極の組立形態を示す断面図である。
図3円板形高効率ダスト電離装置の放電極及び絶縁部を構成する部品図である。

--

0025

1遊動誘導円錐
2,25,31円板形コロナ放電極
3,23円筒形接地極
4絶縁支持台
5,24,32放電極間隔調節用パイプリング
高電圧入線
21 絶縁支持台
22中心棒
33 絶縁体

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