JPH03502179A - 湿式静電集塵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 鋤■１ 本発明は、湿気及び埃（はこり）を帯びたガスを浄化するための湿式静電集塵装 置であって、セパレータユニットと、該セパレータユニットと一体化された冷却 凝縮器と、冷却構造体を通って延在している複数のコレクタ電極内に配置された エミフシヲン電極とを備えた形式の湿式静電集塵装置の改良技術に関する。

例えば静電集塵装置は、特に、硫酸製造工程、金属精錬工程、石炭燃焼プラント 及び廃棄物焼却プラントから生じる埃を帯びたガスの浄化に使用されている。

湿気及び埃を帯びたガスが所与の水分を含んでいる場合には、水分飽和ガスによ る侵食（腐食）の問題があるため、いわゆる湿式静電集塵装置と呼ばれている形 式の静電集塵装置を使用するのが好ましい。

例えば、水分が飽和したプロセスガスやＣＦ、Ｆ　−、Ｓ０１％５０ｓ等及びそ の他の高侵食性成分を含む煙道ガスの処理に使用される湿式静電集塵装置の場合 には、これ迄、侵食作用を受ける特定のコンポーネンツ及び部品を鉛又はプラス チック材料で製造する必要があった。これらの材料は、多くの場合、侵食の点で は満足できるものであることが判明しているが、残念なことに明らかな制限を有 している。すなわち、これらの材料は、集塵装置の機能を決定する他の特性及び 特徴を満たし得るかという点ではきわめて不適当なものである。鉛やプラスチッ ク材料を用いた場合には種々の問題が生じるが、その−例として、クランクが形 成されるという問題がある。他の問題例として、集塵装置の部品の表面がプラス チック材料で作られている場合には、水をはじく作用（疎水性）のために、例え ばコレクタ電極上での液膜の均一な分散形成ができないことである。

機能的な観点からすれば、ｔｍ＜スチール）は欠点のない長所を有している。ａ 構造体は、耐摩耗性がありかつ寸法的に安定しており、容易に検査及び試験を行 うことができる。更に、鋼材は、良好な電気的特性及び親水性のある表面特性（ すなわち、これらの特性は、例えば湿式静電集塵装置の機能的特徴及び性能を直 接決定するものである）を有している。

例えば湿式静電集塵装置に高合金ステンレス鋼を使用することは、該ステンレス 鋼が、水分飽和ガス及び高温により形成される有害な作動環境に対し、極く早期 に侵食されることなく耐え得るものである場合に限定される。高合金成分からな る成る種のステンレス鋼を選択することにより、耐侵食性を改善することができ る。しかしながら、このような高合金鋼であっても、飽和ガスの温度が例えば４ ０〜６０℃以上になると侵食作用を受け、多くの場合、許容し難い程に高度の侵 食作用を受ける。

鋼に対する侵食環境を改善する上で特に適していることは、凝縮冷却装置を静電 集塵装置の実際の集塵ユニット内に一体化することである。煙道ガスが静電集塵 装置のセパレータユニ７トに流入する前に該煙道ガスを冷却するための別の装置 を設けることは、経済的な観点からしてかなり高価な解決方法である。

残念なことに、一体形凝縮冷却装置を備えた湿式静電フィルタに関しては、過酷 な侵食の問題が経験されている通りである。これは、ホットガスの冷却の不均一 性が変化するため、コレクタ電極（該コレクタ電極はエミッション電極を包囲し ており、例えば中空チューブ状に構成することができる）の内表面が、静電集塵 装置で浄化すべき湿気を帯びたガスから凝縮した液体を吸収することによる。

従って、本発明の目的は、湿式静電集塵装置の一体形冷却装置内で均一にガスを 冷却できる簡単で有効な構造を提供することにある。本発明の他の目的は、侵食 速度を小さくすることにより、特に侵食性のある雰囲気を受ける構造エレメント に高合金鋼の使用を可能にする構造及び／又は安価で低品位の鋼すなわち低合金 成分（ｌｏｗ　ａｌｌｏｙ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ）をもつ鋼の使用を可能にする構 造を提供することにある。この目的は、請求の範囲に記載した特徴をもつ構造に より達成される。

従って、本発明の構造によれば、経済的な特徴をもつ重要な利益を得ることがで きる。なぜならば、本発明の構造により、例えば、エミッション電極を包囲して おりかつ例えば管状構造に作られているコレクタ電極を成る種の所与の合金鋼で 作った場合には、湿式静電集塵装置の技術的寿命を延長できるからである。また 、本発明の構造により、別の経済的利益を得ることができる。すなわち、コレク タ電極の製造に低合金鋼を選択でき、かつ良好な耐侵食性が得られ、コレクタ電 極の技術的有効寿命を延長することができる。更に、本発明の構造により、例え ば鉛又はプラスチック構造（これらの構造には関連する欠点がある）を用いるこ となくして、鋼構造では処理できなかった問題点の多い煙道ガスを有効に浄化す ることが可能になる。

以下、本発明を具現化した図示の実施例に関連して、本発明を更に詳細に説明す る。添付図面において、ｌ上口は、湿気を帯びたガスを浄化する本発明の静電集 塵装置すなわち凝縮冷却構造体が一体化されたいわゆる湿式静電集塵装置の一部 を透視して示す斜視図である。ｔｍは、本発明により構成された湿式静電集塵装 置を概略的に示す縦断面図である。第１回は、第２の■−■線に沿う断面図であ る。１土皿は、第２図のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。１工］は、第２図に Ｖで示す部分の拡大図である。

第１図には、一体形凝縮冷却構造体が設けられた湿式静電集塵装置の形態をなす 静電集塵装置１が示されている０図示の湿式静電集塵装置１は、高電圧発生源２ と、フレーム構造体を介して複数のエミッション電極４を支持しているアイソレ ータ３とを有している。各エミッション電極４は、適当な管状構造をなしている コレクタ電極５により包囲されている。高電圧発生源２は、エミッション電極４ とこれを包囲するコレクタ電極５との間に電位差を発生させ、これにより、両電 極４．５の間の領域６内に電界を発生させるようになっている。湿気及び埃を帯 びたガスは領域６を通って流れる。これにより、埃及び水分の微粒子が電界の作 用を受けて、最初にコレクタ電極５の内表面（すなわち、チューブの内表面）上 に堆積するため、ガスは、これが集塵装置から排出されるときには、水分及び埃 の微粒子が本質的に除去された状態になっている。湿式静電集塵装置１内に流入 する湿気及び埃を帯びたガスの流れが矢印８で示されており、集塵装置１から排 出される浄化されたガスの流れが矢印９で示されている。

前述のように、湿気及び埃を帯びたガスは、管状のコレクタ電極５を通って上昇 し、コレクタ電極５とエミッション電極４との間に生じる電位差（直流電圧によ る電位差が好ましい）によりグロー放電及びコロナ放電が発生する。これにより 、ガスにより運ばれる水分及び埃の個々の微粒子に最大の分離作用、従って最大 の浄化作用が及ぼされる。水分及び埃の微粒子は、本質的にチューブ（コレクタ 電極）５の内表面上に収集されて、集塵装置）ｌｆｌから矢印１０で示すように 落下する。

第２図においても、第１図のコンポーネンツと同じものについては、同じ参照番 号が使用されている。

本発明によれば、湿式静電集塵装置１の集塵ユニットすなわちセパレーションユ ニット２０が凝縮冷却構造体２１を有しており、該凝縮冷却構造体２１は冷却媒 体２３の入口２２を備えている。

冷却媒体２３は、例えば水のような液体冷却側が好ましい、冷却構造体（凝縮冷 却構造体）２１には、冷却媒体の出口２４も設けられている。冷却構造体２１は 、その外部構造が、金属のシェルプレート２５、底プレート２６及び頂プレート ２７により形成されている。底プレート２６及び頂プレート２７には、管状のコ レクタ電極５を通す孔が設けられており、これらのコレクタ電極５と両プレート ２６．２７との間には、冷却媒体の漏洩を防止する連結部（例えば溶接連結部） が設けられている。従って、第２図〜第４図に示すように、チューブ５の外表面 と冷却器（冷却構造体）２１の外側ケーシングとの間に形成される空間は、循環 する冷却媒体２３により充満される。前記外側ケーシングは、シェルプレート２ ５と、底プレート２６と、頂プレート２７とにより形成される。

機械的強度上の理由から、シェルプレート２５同士の間には、ドローロンド（ｄ ｒａｗ　ｒｏｄｓ）を設けるのが好ましい。

上記のように、本発明による集塵ユニット（セパレーションユニット）２０は、 コレクタ電極５と、該コレクタ電極に対して同心状にその中心に配置されたエミ ッション電極４と、１１縮冷却構造体２１とを有している。

特に、煙道ガス中に存在する酸及びイオン含有エアロゾルは管状のコレクタ電極 ５内に堆積するため、これらのコレクタ電極５は、高価な高合金鋼又は耐侵食性 に優れた材料で構成することが必要とされ、これが、湿式静電集塵装置１の製造 コストを比較的高価なものとしている理由である。従って、上記のようにチュー ブ５をその外側から冷却すれば、チューブ５の温度が低下してチューブ５の内表 面上での凝縮作用を高めることができる。このため、チューブ５の内表面上に形 成される侵食促進凝縮層の結果としてチューブ５が侵食される速度を低下させる ことができる０本発明によれば、全ての管状コレクタ電極５を均一に冷却すると いう目的を達成するための特別な構造が提供される０本発明の構造によれば、集 塵ユニット２０の電極を包囲している全てのチューブ５を均一に冷却することが でき、これは、例えば、集塵ユニット２０の上端部及び下端部の両方に設けた複 数の分散パイプ５０．６０の形態をなす手段を設けることにより達成される。

分散パイプ５０．６０の数は、コレクタ電極５の数に基づいて定められ、第２図 〜第５図に示す実施例の場合には、集塵ユニット２０の上端部及び下端部の両方 に、分散パイプが３つずつ設けられている。

第４図から明らかなように、集塵ユニット２０の下端部には入口分散パイプ５０ が設けられている。好ましくは、これらの入口分散パイプ５０は互いに平行に連 結しておき、入口２２に流入する冷却媒体が、分散チャンネル５１を介して全て の入口分散パイプ５０に対して平行に分散されるようにする。入口分散パイプ５ ０の自由端部５２は閉鎖すなわちシールされており、また、入口分散パイプ５０ の上面に沿って複数の冷却媒体出口孔５３が設けられている。

第３図には出口分散バイブロ０が示されている。出口分散バイブロ０の自由端部 ６２は閉鎖すなわちシールされており、また、それぞれの出口分散バイブロ０の 底面に沿って複数の入口孔６３が分散配置されている。これらの出口分散バイブ ロ０はチャンネル６１に連通しており、該チャンネル６１は冷却媒体出口２４に 連通している。

冷却媒体人口２２及び冷却媒体出口２４は、コレクタ電極５から取り出された熱 エネルギを回収できるように、外部冷却回路に連通しており、この回収された熱 エネルギは何らかの有効な目的に使用することができる。

第５図の拡大図から、出口分散バイブロ０の一端６２が閉鎖すなわちシールされ ているところが理解されよう、もちろん、この構造は、入口分散パイプ５０及び 出口分散バイブロ０の両方に適用できるものである。

理解できるであろうが、分散パイプ５０，６０の数は変えることができる。また 、それぞれの分散パイプ５０．６０の長さに沿って孔５３．６３の寸法を変える ことにより、再分散パイプ５０．６０内に生じる圧力降下を補償して、再分散パ イプ５０．６０の全長に沿って液体が均一に流入及び流出できるように構成する ことができる。

液体人口（冷却媒体入口）２２を集塵ユニソ）２０の下部に配置し、液体出口（ 冷却媒体出口）２４を集塵ユニット２０の上部に配置した場合には、熱媒体の移 動に伴う協働作用が生じるため、特に優れた効果が得られる。しかしながら、入 口２２と出口２４とを逆に配置することも本発明の範囲内であることを理解され たい。

また、分散パイプ５０，６０に設けられる孔すなわち開口部５３．６３が互いに 異なる方向に向くようにして、冷却構造体２１内で冷却媒体が最適に分散される ように構成できることも理。

解されよう。

本発明により冷却媒体の分散の均一性が改善されると、その二次的効果として、 エネルギ発生量（ｅｎｅｒｇｙ　ｙｉｅｌｄ）も改善される。

従って、本発明の構造によれば、全てのコレクタ電極５を特に効率良くかつ均一 に冷却でき、このため、これらのコレクタ電極５の内表面上に凝縮物が形成され る結果、コレクタ電極５の侵食速度を大幅に低下させることができる。このため 、湿式静電集塵装置の有効寿命を長くでき及び／又はコレクタ電極５を、従来の ものより少ない合金成分をもつ安価な合金鋼で作ることができる。

例えば、冷却構造体２１の外部のシェルプレート２５は、非合金鋼のプレートで 作ることができる。

次に、本発明により得られる利点を示す実施例について説明するが、この例は本 発明を制限するものではない。

例えば、上流側の洗浄塔内に形成されて下流側の湿式静電集塵装置に流入するエ アロゾルの小滴は、例えば非常に高い硫酸濃度になることがある。

一方、エアロゾル中の液体／ＨｔＳＯ，の量は小さく、１　ｇ／Ｎｍ’であると 仮定する。

湿式静電集塵装置は、１時間当り約２０．００ＯＮｓ＋”のガスを処理できるも のと仮定する。このことは、１時間当り、管状のコレクタ電極の内表面上に堆積 する３５％のＨｔＳＯ，を含む２０．０ＯＯＸ０．００１＝２０ｋｇの液体を処 理できることを意味する。

ガスが冷却されると、フィルタユニットの冷却表面／壁上には水蒸気が凝縮する 。このようにして凝結される水蒸気の量は、通常５００〜１．５００７！／ｈの 範囲にある。

ガスの飽和温度が６０℃であり、毎時間１．０００　ｔのガスが冷却されるもの と仮定する。

次に、更にｉ、ｏｏｏ　ｚの水で硫ＩＩＩ　（２０ｋｇ　Ｘｏ、３５−７．０　 ｋｇ）を希釈する。

これにより、実際の硫酸濃度は、３５％から、７　ｋｇ／ｌ、０１３ｋｇ−約０ ．７％に低下する。

この冷却／凝縮工程は、コレクタ電極の鋼の新しい動作点（ｏｐ−ｅｒａｔｉｎ ｇ　ｐｏｉｎｔ）が移動されることを意味し、この移動が生じる理由の一部は、 鋼が低温であること、他の一部は酸濃度が急激に変化することによる。また、こ れにより、鋼の侵食速度が低下する。

上記説明から、コレクタ電極の均一かつ効率的な冷却を行うための本発明に従っ て設けられる手段によれば、非常に重要な利点が得られること、前記手段の構造 は集塵ユニットの構造に容易に適用できるものであること、従って前記手段は、 コレクタ電極の数、形態及び形状に基づくものではないことが理解されよう。

これらの場合において、例えば、集塵ユニット２０を円形の輪郭すなわち横断面 形状をもつものとして構成したい場合には、冷却構造体２１のシェルプレート２ ５を比較的大きなチューブに代えるのが好ましい、また、少なくとも成る数の分 散パイプ５０．６０は、上記円形輪郭に適合する曲率をもつものにするのが好ま しい。

本発明は以上図示しかつ説明した実施例に限定されるものではなく、請求の範囲 内において種々の変更を行うことができるＦ″７Ｇ、仔 国際調査報告 国際調査報告　　　ＰＣＴ／ＳＥ　８９１００６１７

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．湿気及び埃を帯びたガスを浄化する湿式静電集塵装置（１）の構造であって 、前記湿式静電集塵装置（１）が、該装置（１）の集塵ユニット（２０）と一体 化された凝縮冷却構造体（２１）を有しており、該凝縮冷却構造体（２１）を通 って延在している複数のコレクタ電極（５）内にはエミッション電極（４）が配 置されており、ガスが前記コレクタ電極（５）を通って前方に流れるように構成 された湿式静電集塵装置（１）の構造において、前記コレクタ電極（５）同士の 間の領域には分散パイプ（５０、６０）が配置されていて、前記コレクタ電極（ ５）の外表面に沿って冷却媒体を均一に分散できるように構成したことを特徴と する湿式静電集塵装置の構造。
2. ２．前記分散パイプ（５０、６０）には、それらの長さ方向に沿って複数の開口 部（それぞれ５３、６３）が設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項 に記載の構造。
3. ３．前記分散パイプ（５０、６０）は、それらのそれぞれの一端（それぞれ５２ 、６２）が閉鎖すなわちシールされていることを特徴とする請求の範囲第１項又 は第２項に記載の構造。