JPH0470060B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気集塵装置に関する。

従来公知の電気集塵機においては、例えば第１
図回路図に示すように、サイリスタ、リアクタ、
高圧変圧器、整流器、制御回路を具え、手動又は
自動で０〜100％のアナログ信号に対応した位相
角αを有するパルスを発信する制御回路とか、火
花頻度制御のように火花頻度を一定とするような
位相角αを有するパルスを発信する制御回路等に
よるサイリスタの制御により、リアクタ、高圧変
圧器、整流器を介して商用周波数電源より直流高
電圧を得、これを集塵電極に印加するようにして
いる。

しかしながら、このような電気集塵機は原理的
に集塵できる煤塵はその比抵抗ρdが大略10⁴〜
10¹¹Ωcmの範囲に限られるので、ρdが10¹¹〜10¹³Ω
cmの範囲の煤塵に対しては集塵性能が非常に低下
するという欠点がある。

また前記連続的に電流を流す方式の他にもパル
ス電圧を数ｍｓの周期で印加するパルス方式電気
集塵装置が提案されている。このパルス方式によ
ればパルス電圧の最大値を連続荷電式の直流電圧
と較べて上昇させることができるため集塵性能を
連続荷電式のものより高めることができるとされ
ている。しかしながらこのパルス方式においても
ρdが著しく高い場合に発生する逆電離を防止す
ることは不可能であつた。何故ならば放電極と集
塵極間の静電容量と大きなコロナ放電の抵抗によ
り電圧が平順化されるため、パルスの尖頭電圧を
高めるためには多量の電流を供給しなければなら
ず、その電流によつて逆電離が発生してしまうか
らである。

さらにまたこれら従来方式を改良するために例
えば特開昭52−156473号公報に記載された如く集
塵極と放電極との間に主電界を形成するための可
変直流高圧電圧を印加する可変直流高圧電源を接
続し、且つこれと直列に重畳して前記両電極間に
周期的な時間的変動を行う大きさ、波形巾、くり
返し周期等が可変の可変変動電圧を印加して集塵
を行うパルス荷電型電気集塵装置が提案されてい
るが、この装置では前記の如き２組の電源を必要
とし、且つサイリスタを使用したパルス電源を主
電界の直流高電圧のレベルで使用しなければなら
ないので、パルス電源の絶縁が大きな問題であ
り、またその制御入力変成器等の絶縁も必要にな
つて装置が大型、高価になると共に制御部が高電
圧になるから操作上の危険を伴い易い。

本発明が解決しようとする課題は (1) サイリスタ制御による間欠荷電では、荷電時
間の最小値が電源周波数の１サイクルの1/2の
時間（50Hzの場合10ｍsec、60Hzの場合8.3ｍ
sec）となるが、高抵抗ダストによつては、こ
の時間内に逆電離が発生してしまい、間欠荷電
の効果を十分に得ることができない場合があ
る。

(2) サイリスタ制御による間欠荷電では、荷電休
止時間が長くなると、この間での槌打によるダ
スト最飛散量が多くなり、結果として、間欠荷
電による逆電離抑制（集じん性能の改善）効果
を低減してしまう。

という問題である。

このような公知の電気集塵機の集塵性能の低下
は集塵機内で逆電離が生起することに起因するの
であるが、本発明者は長年研究の結果、逆電離現
象の発生には１秒程度の時定数が存在することを
発見した。この特性を利用して、従来、連続的に
電流を流していたのを間欠的に電流を流し、逆電
離現象発生の手前で電流を切断すればρdが10¹¹〜
10¹³Ωcmの範囲の煤塵に対しても集塵性能の低下
することのない電気集塵機を得ることが考えられ
る。

ところで前述のように時定数に対応した１秒程
度の期間に荷電電流の流通期間を制限すれば逆電
離現象発生の手前でそれを阻止することができる
が、電圧が特定のレベルに低下するまでに或程度
の時間が必要であり、停止時間が短いと前後のパ
ルスが重畳して連続荷電になつてしまう。この特
定レベルに低下する時間としては0.01秒程度が必
要である。

したがつて間欠荷電周期は少なくとも上記0.01
秒以上は必要である。一方、荷電電流の流通期間
は前述のように１秒以下にする必要があるが、そ
の際の停止期間をあまり大きくすると集塵効率を
低下させることになる、そこで荷電周期の上限は
１秒程度が適当である。

前記した逆電離の特定数はを平均コロナ電
流、Edsをダスト層の絶縁破壊電界強度、ρdをダ
スト層の見掛け抵抗率とするとき、 ＜Eds／ρd の条件において即ち、コロナ電流の一定値を維持
する限り、電流を高くするか、あるいは低くする
かに拘らず、逆電離現象を生起しない時間であ
る。

本発明は以上の事情に鑑みて提案されたもの
で、ρdが10¹¹〜10¹³Ωcmの範囲の煤塵でも性能を
低下することなく集塵することができ、且つ装置
が簡単、安価であるとともに安全に操作し得る電
気集塵装置を提供することを目的とするものであ
つて、本発明による電気集塵装置は、 入力側が商用電源に接続されたサイリスタと、
一次側が上記サイリスタの出力側に接続された高
圧変圧器と、入力側が上記高圧変圧器の二次側に
接続され、出力側が電気集塵装置の放電極に接続
された高圧整流器と、荷電時間を間欠的に制御し
て上記電気集塵装置の放電極に直流高電圧を荷電
制御するサイリスタの制御回路と、 荷電時間及び荷電休止時間を調整するととも
に、少なくとも荷電電圧がベース電圧の何れか一
つを調整するための手動及びマイクロコンピユー
タ手段と、両手段のいずれかに切換える切換装
置、 を具えたことを特徴とする。

本発明の一実施例を図面について説明すると、
第２図はそのサイリスタ制御回路を示すブロツク
線図、第３図は第２図の間欠制御回路の拡大回路
図、第４図は第３図のインバータの特性図、第５
図Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ第３図のＧ，Ｂ，Ｃ点に
おける電圧波形図、第６図は電気集塵機の正常電
離と逆電離との関係を示す電圧電流特性図、第７
図Ａは本発明の一実施例の電気集塵装置における
位相角、電流、電圧の各時間に対する変化を示す
図、第７図Ｂは第１図に示した公知の電気集塵機
における位相角、電流、電圧の各時間に対する変
化を示す図である。

まず、第２図及び第３図において、１はサイリ
スタ２の位相制御を行なう間欠制御回路で、切換
スイツチ３により、自動回路４又は手動５の何れ
か一方に接続されるようになつている。Ｃはコン
デンサ、D₁，D₂，D₃，D₄はそれぞれダイオー
ド、R₁，R₂，R₃，R₄はそれぞれ可変抵抗器、
R₅，R₆，R₇はそれぞれ抵抗、TR₁はトランジス
タ、IV₁，IV₂はそれぞれ第４図に示すような入
出力特性を有するCMOSICインバータである。

このような回路において、Ｇ点の電圧V_Aは第
５図Ａに示すようになり、荷電時間すなわちパル
ス巾T₁及び荷電休止時間すなわち後続パルスと
の間隔T₂はそれぞれ可変抵抗R₁及びR₂により自
由に設定されるとともに荷電電圧すなわちパルス
の高さA₁及びベース電圧すなわちパルスのベー
スの高さA₂はそれぞれ可変抵抗R₃及びR₄により
自由に設定することができる。

自動のときは、例えば可変抵抗R₃すなわちパ
ルス高さA₁を火花頻度制御の出力で調節するか、
または例えばマイコンで可変抵抗R₁〜R₄の最適
制御を行なうことができる。そのときのアルゴリ
ズムは、例えば後記するV_P×V_AVを最大とするこ
と等がある。

Ｅ点の電圧はＡ点の電圧とほとんど同一であ
り、トランジスタTR₁はエミツタフオロワとして
電流増巾とインピーダンス変換のために挿入され
ており、Ｇ点の出力はＥ点及びＦ点のORゲート
の出力となり何れか大なる一方が選択されて出力
される。

本発明によれば、このような制御回路をもつて
サイリスタを制御することにより、商用周波数電
源を用いて集塵電極に略0.01〜１秒の周期の範囲
で可変の直流高電圧を間欠的に印加し、これによ
つて煤塵の集塵作用を行なうものである。

ここで電気集塵作用の基本的性質を略説する
と、煤塵が正常電離を行なつているときの電圧電
流特性は第６図に示す実線のようになるが、逆
電離を行なうとその特性は破線のようになる。
集塵効率は電圧・電流何れも大である程大である
が、逆電離が生起すると、電流は破線に沿つて
変化することになるので、電流を流しても電圧は
上らず、この状態では無駄な電流が流れることに
なる。

集塵効率の高低は電圧のピーク値V_Pと電圧の
時間的平均値V_AVの積V_P×V_AVに比例し、V_P×
V_AVが大である程集塵効果は大となる。

因みに前記した従来のパルス荷電方式は、もと
もと逆電離を抑制防止することを目的としたもの
ではなく、急峻なパルスを短時間かけることによ
り火花閃絡電圧を従来の直流連続荷電方式の場合
より上昇させることができることを利用してV_P
が大きくなり従つてV_P×V_AV∝ηが上昇すること
のみ目的としたものである。

電流が増加して逆電離現象が生起すると、電圧
電流特性は実線から破線に変わるが、これに
は約１秒の時間遅れがある。

ところで、第６図において、V_P×V_AVの値を比
較すると、従来の集塵機ではV² _bとなるのに対し、
本発明ではV² _a×V_AVとなり、T₁，T₂，A₁，A₂の
選定如何により、例えばV² _b＝100に対しV² _a×V_AV
≒130というようにV² _b＜V_a2×V_AVとすることがで
きるので、集塵効果は大となる。

その際、本発明では短時間に実線に沿つて電
流a₁a₂のようにパルス的に流れ、平均電流値は
小であるから、破線に沿つて電流が流れることは
ないが、従来の集塵機では電流が増すと逆電離が
生起して破線に沿つて電流が増し、ｂ点になれ
ば、それ以上電圧を増すことができず、すなわち
実線のa₂点にはならない。

実測結果によれば、本発明による集塵効果は従
来のものに比べて10〜20％増加することが報告さ
れている。

第７図Ａ，Ｂは本発明装置と従来の集塵機の特
性を比較したもので、Ａは本発明装置の位相角、
電流、電圧を、Ｂは従来の集塵機のそれを示し、
第７図Ａの電圧分布は第６図の実線に沿つて生
じたものである。

本発明装置と従来の集塵機とのエネルギを比較
すると、エネルギ＝VIであるから、従来の集塵
機では、例えば30kV（平均電圧）×1600ｍＡ（平均
電流）＝48kWに対し、本発明では21kV×400ｍ
Ａ＝8.4kWとなり、本発明では従来の集塵機の
17.5％のエネルギで集塵効果を奏することができ
ることが分かる。

本発明の電気集塵装置は、荷電時間T₁及び荷
電休止時間T₂を調整するとともに、少くとも荷
電電圧A₁かベース電圧A₂のいずれか一つを調節
するための手動およびマイクロコンピユータ手段
と、両手段のいずれかに切換える切換装置を備え
ているので、例えば手動に切換えることにより試
運転時での微調整や、運転時での処理ガスの性状
変化に適切に対応する微調整を行なうことができ
る。

又点検時には、マイクロコンピユータ手段を点
検するには、手動手段に切換えることにより、手
動手段を点検するには、マイクロコンピユータ手
段に切換えることにより、運転を止めることなく
作業を安全に行なうことができる。

又異状運転発生時には、マイクロコンピユータ
運転の状態から荷電時間T₁および荷電休止時間
T₂を調整するとともに、少くとも荷電電圧A₁が
ベース電圧A₂の調整のうちいずれか一つを、順
次手動に切換えて異常の有無を確認することによ
り制御装置を取り外すことなく、実機を運転しな
がら、いずれのマイクロコンピユータ回路に故障
があるかを容易に発見することができる。その
上、荷電電圧A₁のレベルを調整することにより
（例えば現状よりダスト層の電界強度の上昇をお
さえ逆電離を抑制する場合には、荷電電圧A₁を
下げることにより）集塵効率を上げることができ
る。

又ベース電圧A₂のレベルを調整することによ
り（例えば現状よりも荷電休止時間中のダスト保
持力を上げる場合には、ベース電圧A₂を上げる
ことにより）槌打による再飛散量を減少すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の電気集塵機の回路を示すブロツ
ク線図、第２図は本発明の一実施例を示すサイリ
スタ制御回路のブロツク線図、第３図は第２図の
間欠制御回路の拡大回路図、第４図は第３図のイ
ンバータの特性図、第５図Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ
第３図のＧ，Ｂ，Ｃ点における電圧波形図、第６
図は電気集塵機の正常電離と逆電離との関係を示
す電圧電流特性図、第７図Ａは本発明の一実施例
の電気集塵装置における位相角、電流、電圧の各
時間に対する変化を示す図、第７図Ｂは第１図に
示した公知の電気集塵機における位相角、電流、
電圧の各時間に対する変化を示す図である。 １……間欠制御回路、２……サイリスタ、３…
…切換スイツチ、４……自動回路、５……手動。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力側が商用電源に接続されたサイリスタ
   と、一次側が上記サイリスタの出力側に接続され
   た高圧変圧器と、入力側が上記高圧変圧器の二次
   側に接続され、出力側が電気集塵装置の放電極に
   接続された高圧整流器と、荷電時間を間欠的に制
   御して上記電気集塵装置の放電極に直流高電圧を
   荷電制御するサイリスタの制御回路と、 荷電時間及び荷電休止時間を調整するととも
   に、少なくとも荷電電圧かベース電圧の何れか一
   つを調整するための手動及びマイクロコンピユー
   タ手段と、両手段のいずれかに切換える切換装
   置、 を具えたことを特徴とする電気集塵装置。