JPS61107961A - 電気集塵機の荷電方法 - 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】 「産業上の利用分野」 この発明は電気集塵機の荷電方法に関するものである。

「従来の技術」 乾式電気集塵機では不平等電界を用いてコロナ放電を発
生させて荷電を作り、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ダストを集めてガス中のダス
トを捕集している。この場合に、集塵電極に集められる
ダストの見掛は上の電気抵抗が１０１６〜１０１１Ω−
（２）を趙えると、電気集塵機の集ａｔ極に捕集された
ダスト層内の電位勾配が太き（なり、ダスト層内で絶縁
破壊を生しる。このようにダスト層内での寒色様破壊が
生じるとダスト層より正のイオンが供給されて所謂逆電
離現象が発生する。

逆電離現象が生しると、集塵作用に寄与する負のイオン
が逆電＃ｌ現象により発生した正のイオンによって中和
され、放電電流の大部分が無効電流となり集塵効率が大
幅に低下してしまう。

この集塵効率の低下を防止するために、逆電離現象の発
生を検知して早い時期に電気集塵機のガス中の湿度を増
加させて見掛は上の電気抵抗を低下させる手段を取った
り、或は定期的に一定時間だけ電気集塵機に対する荷電
を停止する間歇荷電の手段をとることにより、逆電離状
態への完全な移行を阻止することが従来から行なわれて
いる。

しかし、ガス中の湿度を増加させる方法も又間歇荷電の
手段も別途に制御用の装置を付加構成することが必要で
装置の構成が複雑となり操作も簡単でなくなるという欠
点がある。又どのような条件下でどのような間歇荷電方
式に切換えればよいか定置的条件が確認されていないの
で、間歇荷電方式に切換えても必ずしも効果的でないこ
とがある。

如何なる方法をとるにしても、電気集塵機を集塵効率よ
く運転するためには電気集塵機の集塵極に発生する逆電
離現象をその初期の段階で検出することが必要である。

電気集塵機の集塵極に発生する逆電離現象をガス中の含
塵量の測定を行なうことなく検出するために、従来から
各種の方法が提案されている。

これらの方法は大別して、゛逆′７４ｊｉｌ！検出専用
電極を使用する方法と、電気集塵機の二次電圧値と二次
電流値に基づいて検出する方法に別けられる。

これらの内、電気集塵機の二次電圧値と二次電流値とに
基づいて、逆ｔｌｉｌ現象を検出する方法の方が逆電離
検出専用電極を使用する方法よりも検出精度及び信頼性
の点で優れているために広く用いられている。

電気集ｒａｍの逆５ｕＩＡ象を二次電圧値と二次電流値
に基づいて検出する方法として代表的なものは特公昭５
８−５’５０６１ｒ電気集じん装置における逆電離検出
方法」に示されるように、電気集しん装置の二次電圧、
二次電流の変化率を演算し、この演算値を使用して電気
集塵機の逆電離現象を検出する方法がある。一方、電気
集塵機の二次電圧及び二次電流の波形パタンに基づいて
逆電離の発生を検知して電気集塵機の逆電離現象を検出
する方法も提案されている。

「発明が解決すべき問題点」 電気集塵機の逆ｔＷａ現象を二次電圧及び二次電流の変
化率を演算して検出する方法では、電気集ｍ機の二次電
圧及び二次電流波形に生ずるスパーク波形による誤演算
が行なわれ易く、この誤演算による誤検出を防止するた
めには、スパーク波形を弁別する複雑な回路を付加する
必要があり、検出方法が複雑なものとなる。

一方電気集塵機の二次電圧及び二次電流の波形パタンに
基づいて電気集塵機の逆電離現象を検出する方法では、
パタンＬＷｍのために回路構成が複雑となり検出動作も
複雑であって、検出方法としては望ましくない。

この発明は電気集塵機の二次電圧と二次電流との関係曲
線を基にして逆電離現象の発生を検知し、荷電方式での
二次電圧もしくは二次電流を所定の　　、条件下で変化
させるだけで常に最適の集塵効率での電気集塵機の運転
を実現させる定量的方法を提案することをその課題とす
る。

「発明の構成」 この発明では、乾式電気集塵機の正常荷電運転状態にお
ける運転二次電圧と運転二次電流との関係を示す第１の
関係曲線と、その乾式電気集塵機の逆電離運転状態にお
ける二次電圧と二次電流との関係を示す第２の関係曲線
とが同一の座標系上に表示される。この同一の座標系上
に表示された第１及び第２の曲線に対して、互に異なる
少なくとも三種の二次電流値を示す直線を引き、それぞ
れの直線と第１及び第２の関係曲線との交点をそれぞれ
求める。

各二次電流値を示す直線と第１及び第２の曲線とのそれ
ぞれの交点間を結んで得られる各直線を予め設定した一
定の比率で分割するようにそれぞれのｉｆｆ線に対して
分割点が求められる。このようにして得られた分割点を
通るか、もしくはその近傍を通るように判定二次電圧値
と判定二次電流値間の関係を示す判定曲線が描かれる。

この発明においては運転時における電気集ｍ機の被検二
次電圧値が読み取られ、この被検二次電圧値に対応する
二次電流値が判定曲線から得られる被検二次電圧値と同
一の判定二次電圧値に対応する判定二次電流値とが比較
される。こ”の比較によって、被検二次電圧値に対応す
る二次１ｉ流値が判定曲線より得られる判定二次電流値
を越える場合には、被検二次電圧値に対応する二次電流
値に対する判定二次電流値の比率が予め設定した値以下
になるように運転二次電圧もしくは運転二次電流を選定
して電気集塵機に対する荷電を行なわせる。

「実施例」 以下、この発明を実施例に基づき図面を使用して詳細に
説明する。

乾式電気集塵機の正常荷電運転状態における運転二次電
圧と運転二次電流との関係を示す第１の関係曲線と、乾
式電気集塵機の逆電離運転状態における二次電圧と二次
電流との関係を示す第２の関係曲線とが同一直交座標系
上に表示される。

一般に乾式電気集ｍｓにおいては流入ガス及び流入ガス
中のダストの物理的及び化学的特性、例えばガスの化学
的組成、ガス圧、ガス温度、ダストの化学的組成、ダス
ト濃度、ダスト粒径などにより運転時の二次電圧と二次
電流間に得られる関係曲線は互にその勾配及び形状が異
なっている。

従ってこれらの諸刃子をパラメータとして得られる運転
時の二次電圧と二次電流との関係曲線を求めると一つの
曲線群が得られる。

乾式電気集塵機における正常荷電運転状態において、例
えば流入ガスとそこに含まれるダストの種類を定め他の
物理的条件をパラメータとして運転二次電圧■と運転二
次電流■との関係をそれぞれの運転二次電圧に対して流
れる運転二次電流を測定して求めると第１図Ａｓ　、Ａ
＋　、Ａｘ　、・・・・・・に示す曲線群がそれぞれ得
られる。

このようにして得られる曲線群は正常荷電運転状態に対
応するものであり、逆電離運転状態では二次電圧と二次
電流の間には別の関係曲線群が存在する。即ち、この正
常荷電運転状態から、電気集塵機の運転状態が逆電離運
転状態に移行すると、二次電圧と二次電流との関係曲線
は、第１図のＡｏ。

Ａ＋　、ＡＩ　、Ａｓ　、・・・・・・で得られた関係
曲線群から別の曲線群に移行する。

この発明では、後述の判定曲線を得るために、同一の電
気集塵機を、正常荷電運転状態の場合と同様に流入ガス
及びガスに含まれるダストの種類を定め、他の物理的条
件を変化させて実際に逆電離が発生している逆電離運転
状態でも運転させ、この時の二次電圧と二次電流との関
係曲線を測定する。この逆電離運転状態で得られる二次
電圧と二次電流との関係は第１図のＢｓ　、Ｂ＋　、Ｂ
ｚ　。

Ｂ、に示すような曲線群として得られる。

この発明においては、正常荷電運転状態で得られた運転
二次電圧と運転二次電流との関係曲線群の中で、同一の
運転二次電流値に対して運転二次電圧値が最も小さい値
をとる関係曲線Ａ０を選択して第２図に示すように第１
の関係曲線Ａｏ　として直交座標系上に表示する。

又逆電離運転状態で得られた関係曲線群の中で、同一の
二次電流値に対して二次電圧値が最も大きな値をとる関
係曲線Ｂ、を第２の関係曲線として選択°して、第２図
に示すように第１の関係曲線と同一の直交座標系上に表
示する。従って第１及び第２の関係曲線Ａｏ、Ｂｅを選
定するためには、一般に電気集塵機に対して成る程度の
試運転調整期間が必要である。

このようにして作成された直交座標系上で互に異なる少
なくとも三種の二次電流値を示す直線と第１及び第２の
関係曲線との交点を求め、それぞれの二次電流値に対応
する交点間を結んで得られる各直線を予め設定した一定
の比率で分割してそれぞれの分割点を求める。

第２図に示す例は三種の二次電流を使用したものであり
、第１の関係曲線Ａ、と第２の関係曲線Ｂ、に対して二
次電流ｊｌ＋１！及びＩ、に対応する直線Ｄ１．Ｄｔ及
びり、を引き、第１及び第２の関係曲線Ａ＠、ＢＯとの
交点ｄ、　、ｄ、、ｄ。

及び８１．６＊　＋　　ｅ３を求める。二次電流１１　
。

ｊｘ＋ｊｓは第１及び第２の関係曲線Ａ、及びＢｏの両
方が存在する領域において所定の間隔をもって設定する
ことが望ましい。

それぞれの二次電流に対応する交点を結ぶ直線ｅ＋ｄｌ
＋　１ｌｔｄ＊＋　ｅ３ｄ３を一定の比率で分割して分
割点Ｃ１、Ｃ！　、Ｃｓを求める。第２図に示す例では
、各直線の中点に分割点を設定している０発明者等の検
討の結果前述の分割点’ｌ＋　　！＋　　ＣＭを求める
ための比率設定においては、 −ｘ　−ｍ　　　　　＝　ｎとして、ｎのｃ、ｄ、　　
　　ｅ鵞ｄ、　　　　ｃ、ｄツ値は１１５〜５程度に設
定すると望ましい結果が得られることが確認された。通
常第１及び第の関係曲線Ａｅ、Ｂｏが互に最も接近した
状態で選定し得た場合に対してはｎ中１に設定すると望
ましい結果が辱られる。

これらの分割点を通るかもしくは分割点の近傍を通り、
判定二次電圧値と判定二次電流値間の関係を示す判定曲
線を求める。

第３図に示す例では、分割点ＣＩ　＋　　ＣＭ　＋　　
Ｃ３を通る二次曲線として二次方程式を解くことにより
判定曲線Ｃ−ｆ　（Ｖ）を求めている。一般には二次電
流値を４種以上選定して、最小自乗法により、これらの
与えられた分割点の近傍を通る曲線として判定曲線Ｃ−
ｆ　（Ｖ）を求めることが出来る。

電気集塵機の運転時における被検二次電圧値に対する二
次電流値と判定曲線Ｃより得られるこの被検二次電圧値
と同一の判定二次電圧値に対応する判定二次電流値との
大小から乾式電気集塵機の逆電離発生状態を検出する。

例えば第３図に示すように、逆電離発生状態が検出され
る電気集塵機の運転時において、電気集塵機が図中りで
示す動作点で運転されているとする。この場合には、電
気集塵機の被検二次電圧はＶｄであり、この二次電圧に
対応する二次電流はＩｄである。この被検二次電圧値Ｖ
ｄと同一の判定二次電圧値Ｖｄに対応する判定二次電流
値は判定［１ｔＣ−ｆ（Ｖ）においてＶ−Ｖｄとしてｆ
　（Ｖｄ）として求められる。

この発明では被検二次電圧値Ｖｄに対応する二次電流値
１ｄと判定曲線Ｃより得られる被検二次電圧値Ｖｄと同
一の判定二次電圧値に対応する判定二次を流４ｔ！ｆ　
（ｖｄ）の大小が判定される。

ｆ　（Ｖｄ） ｆ　（Ｖｄ） この発明においては、（２）式の条件が満足した場合に
は、正常荷電状態で運転されていると判定す■ を取って示した関係曲線であり、第４図中直線ＮＯがこ
の正常荷電状態での運転に対応する境界線を■ うな運転状態例えば曲ｖＡＣ、に示す運転状態は正常荷
電運転状態であると判定される。

前代ｉｌ１式の条件が得られ、正常荷電運転状態でない
ことが検出されると、現在の荷電状態で運転を続けると
電気集塵機が完全に逆電離状態に移行するものであるか
どうかの判定を行なう。

このために、被検二次電圧値に対応する二次電流値と判
定曲線より求められるこの被検二次電圧値と等しい判定
二次電圧値に対応する判定二次電流値とが比較される。

このようにして得られた判定二次電流値が被検二次電圧
値に対応する二次電流の所定の比率を越えている場合に
は、この比率が予め設定した所定値以下になるように電
気集塵機に対する運転二次電圧もしくは運転二次電流が
選定制御される。

発明者等の研究及びこれに基づく実測の結果■ □工３であれば、現在の荷電条件を変化させｒ　　（ｖ
） る必要はないことが確認された。

第４図及び第５図は、これらの関係を示すもので、第４
図の曲線Ｃ，は電気集塵機に逆電離が発生した状態での
運転を示すもので、荷電状態を二次電流がＩ、である８
１点から二次電流を増加させるように変化させて運転を
行なわせ、二次電流が１！であるＢ！点に達するまでは
第５図の曲線Ｋａに示すように電気集塵機のＳ塵効率η
は緩かに上昇して行＜、シかしＢｔ点を越えて二次電流
値をさらに増加させて行くと、第５図の曲線Ｋａに示す
ようにＢ、点を境にして集塵効率ηは次第に低下してし
まう。

■ 第４図及び第５図の点Ｂ２の運転条件を超えて二次電流
が増大することはないことが確認された。

機の二次電圧もしくは二次電流が制ｍされる。

、この監視制御を自動的に行なうには、第６図にその構
成を示すような逆電離検出装置が使用される。

即ち商用交流電源ｔｉの出力信号は、サイリスク１２を
介して変圧器１３の一次側端子に接続される。変圧器１
３の二次側端子は整流器１４を介して放電電極１５に接
続されている。この放ｔ１ｉ極１５に対向して集塵電極
１６が設けられ、この集塵電極１６はアースされる。整
流器１４から電流用分流器１７によって二次電流が導き
出される。

又同様にして整流器１．４から電圧用分流器１８によっ
て二次電圧が導き出される。

これらの二次電圧及び二次電流はコンピュータシステム
１９に人力され、この発明の判定演算が行なわれる。

電流用分流器１７の出力信号はＡＤ変換器２Ｉでディジ
タル信号に変換され、平均化回路２２で平均化される。

一方電圧用分億器１８の出力信号はＡＤ変換器２３でデ
ィジタル信号に変換され、平均化回路２４で平均化され
る。この平均値を用いて、コンピュータシステム１９に
記憶されている判定曲線の関数式を使用して判定電流値
ｆ　（Ｖ）が第１の演算回路２５で演算される。

第２の演算回路２６には、平均化回路２２の出力と第１
の演算回路２５の出力とが人力され、判■ 判定定数にの判定が判定回路２７で行なわれ、Ｋ＜１で
あることが確認されると、完全な逆電離状態に移行する
おそれのない正常運転状態であると判定して、正常表示
器２８が点灯する。一方、判定回路２７でＫ＞１である
ことが確認されると、完全な逆電離状態に移行するおそ
れのある運転状態であると判定して、警報器２９が作動
する。

同時に、駆動器３０から駆動信号が発せられ、■ に−−一≦−３の条件を満足するように例えばｆ　（Ｉ
ｔ） 二次電圧が制御される。

この制御は予め判定曲線を求めておき、監視員がこの判
定曲線を使用して、現在運転中の電気集塵機の二次電圧
及び二次電流から判定電流値を求が３以下となるように
運転中の電気集塵機の二次電圧又は二次電流を制御する
という手動操作の方法でも行ない得る。

「発明の効果」 この発明ではこのように判定曲線から得た判定電流と運
転中の二次電流Ｉとを比較して、判定定のおそれがある
と判定されると、判定定数Ｋが所定値以下になるように
二次電圧又は二次電流を制御するという簡単な操作で逆
電離状態への完全な移行を防止し且つ高集塵率での運転
を行なわせることが出来る。

第５図の集塵効率ηと二次電流ｌとの関係曲線は、−ｉ
には、ガス及びダストの物理的及び化学的条件さらには
、電気集塵機の運転条件に依存して第５図Ｋｂ　、Ｋｃ
に示すように変化する。

しかし、発明者等の研究及び実測の結果、所定の運転状
態での二次電流Ｉと判定電流ｆ　（Ｖ）　とのを満足す
るようにさえ制御すれば、すべての運転条件にそれぞれ
対応して、集塵効率が最大の条件に実現されることが確
認された。

■ □工３の条件を満足させるための制御は、ｆ　　（Ｖ） 電気集塵機の二次電圧もしくは二次電流の一方を制御さ
せることで簡単に実現され得る。

この発明を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２０００００■３／Ｈの乾式電気集塵
機に対して通用して得た結果は以下の通りであ。

電気集塵機の運転中において、ガス温度は装置の入口側
でほぼ２２０℃、ダスト濃度は６〜１２８／ＩＩ３程度
であった。

このガス及びダストの条件下で試運転を行なって得られ
る正常荷電状態での二次電圧と二次電流の関係曲線中、
同一の二次電圧に対して二次電流が最大となる曲線Ｆ、
を第７図に示すように直交座標上に表示する。

一方、逆電離が発生している状態で電気集塵機を運転し
て得られる二次電圧と二次電流との関係曲線中で、二次
電圧に対して二次電流が最小となる曲線Ｆ！を第７図に
示すように直交座標上に表示する。

第７図の曲線Ｆ＋、Ｆｚに対して二次電流値１−３０．
６０，１２０及び１８０ｍＡの直線を引き、それぞれの
曲線ＦＩ　、Ｆ！　との交点Ａ＋　、Ａｔ　。

Ａ、、Ａ、及びＢ＋　、Ｂｚ　、Ｂｓ　、Ｂｇ　を求め
る。

次いでＡ＋Ｂ＋、＾２Ｂ１．＾ｌ、及びＡ＃Ｂ、を二等
分する点Ｃ１，Ｃｚ　、Ｃｓ及びＣ１を求め、これらの
近傍を遣る二次曲線を小自乗法で求めると次式が得られ
る。

１−１．５３９２５Ｖ”　　−１５１，３７３Ｖ　＋３
７４９．０６−ｆｉ＋＋１１式で示される判定曲線が第
７図のＣ曲線である。

この場合判定定数にの許容最大値を３に設定する。電気
集塵機の運転中において、二次電圧及び二次電流を求め
て、それぞれ５１ｋＶ及び１６０ｍＡが得られた。この
二次電圧５１に、Ｖと同一の判定電圧に対する判定電流
を判定曲線から求めると３５ＲＩＡが得られる。

これらから判定定数を求めると、 ｆ　（ＩＩ）　　　　３５ 容量大値３を越えていることが確認される。この判定結
果に基づいて電気集塵機の二次電圧を低下させて行き４
９ｋＶに達した時点で、二次電流が３２ｍＡとなり、こ
れに対応する判定電流は２７ｍ八となり、正常運転状態
にあることが確認されたので、以降はこの荷電状態で高
集塵効率の運転を行なわせることが可能となった。

以上詳細に説明したように、この発明によると、運転時
の二次電圧及び二次電流を測定し、その二次電圧に等し
い判定電圧に対応する二次電流を求め、これらから判定
定数を求めて、逆電離運転状態に完全に移行するおそれ
のある状態が検出され、この状態が検出された場合には
判定定数が所定値・以下になるように二次電圧又は二次
電流を制御するという簡単な操作で逆電１１１ｉ１転状
態への移行のおそれのない運転状態で且つ最大集塵率が
得られろ運転を行なわせることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１及び第２の関係曲線を示す図、第２図は第
１及び第２の関係曲線に基づいて判定曲線を作成する方
法を示す図、第３図は判定曲線を用いて判定定数を演算
し、運転状態の判定を行なう方法を示す図、第４図は逆
電離発生状態及び正関係を示す図、第５図は逆電離発生
状態での二次電流と集塵効率との関係を示す図、第６図
はこの発明の実施例に用いる逆電離発生装置の構成を示
す図、第７図はこの発明を適用した実施例における判定
曲線の作成法を示す図である。 Ａｏ　：第１の関係曲線、Ｂ、：第２の関係曲線、Ｃ＋
　、Ｃｚ　、Ｃｘ　　’分割点、Ｃ：判定曲線、η：集
塵効率、１１：商用交流電源、１２：サイ１ノスタ、１
３：変圧器、１４：整流器、１５：放＠電極、１６：集
塵電極、１７：電流用分流器、１８：電圧用分流器、１
９：コンピュータシステム、２１．２３：ＡＤ変換器、
ｚｚ、ｚｔ：平均化回路、２５：演算回路、２６：第１
の演算回路、２８：正常表示器、２９：警報器、３０二
駆動器。 特許出願人　住友金属鉱山株式会社 代　　理　　人　　草　　　野　　　　　　　　水片１
口 坩　２図 ｙ　　　　　　　　ＫＶ 第３口 第４圓 牛５０ −一一！

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 乾式電気集塵機の正常運転状態における運転二次電圧と
   運転二次電流との関係を示す第１の関係曲線と前記乾式
   電気集塵機の逆電離運転状態における二次電圧と二次電
   流との関係を示す第２の関係曲線とを同一座標系上に表
   示し、この座標系上において互に異なる少なくとも三種
   の二次電流値を示す直線と前記第１及び第２の関係曲線
   との交点をそれぞれ求め、それぞれの二次電流値に対応
   する交点間を結んで得られる各直線を予め設定した一定
   の比率で分割してそれぞれの分割点を求め、これらの分
   割点を通るかもしくはその近傍を通り、判定二次電圧値
   と判定二次電流値間の関係を示す判定曲線を求め、前記
   乾式電気集塵機の運転時における被検二次電圧値に対応
   する二次電流値が前記判定曲線より得られる前記被検二
   次電圧値と同一の判定二次電圧値に対応する判定二次電
   流値を越える場合には、前記被検二次電圧値に対応する
   二次電流値に対する前記判定二次電流値の比率が予め設
   定した値以下になるように運転二次電圧もしくは運転二
   次電流を制御して前記乾式電気集塵機に対する荷電を行
   なわせることを特徴とする電気集塵機の荷電方法。