JPS6190758A - 電気集塵機の逆電離検出方法 - 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、電気集塵機の集塵極に発生する逆電離現象
を自動的に検出する電気集塵機の逆電離検出方法に関す
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１０１０〜１０１１Ω−
ｃｍｆ：超えると、電気集塵機の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
破壊を生じる。このようにダスト層内での絶縁破壊が生
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。

逆電離現象が生じると、集塵作用に寄与する負のイオン
が逆電離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
生を検知した場合には早い時期に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。

このためには、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、逆電離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、逆電離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。

電気集塵機の逆電離現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５８−
５５０６１　「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、電気集じん装置の二次電圧、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」 電気集塵機の逆電離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　　　１塵機の
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、
バタン認識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。

この発明はこれら従来提案されている各種の電気集塵機
の逆電離現象の検出方法での欠点を解決し、電気集塵機
の二次電圧と二次電流の関係曲線を基にして、簡単な検
出方法で迅速正確に逆電離現象を自動的に検出しようと
するものである。

「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
線とが同一の直交座標系上に表示される。この同一の直
交座標系上に表示された第１の曲線及び第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、それぞれ第１及び第２の関係曲線との交点を
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Ｍ線を予め設定した一
定の比率で分割するようにそ扛ぞれの直線に対して分割
点が求められる。これらの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。

この発明では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と、判定曲線より求められる被
検二次電圧値と同一の判定二次電圧値の対応する判定二
次電流値との大小から乾式電気集塵機の逆電離状態を検
出する。

「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。

一般に乾式電気集塵機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
電流間に得ら扛る関係曲線は互に異なっている。

従ってこれらの諸因子ヲハ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■との関係を正常荷電の試運転時において運転二次
電圧Ｖｉ変化させ、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両者の関係曲＃Ｉを求める
と第１図ＡｏＡ！Ａ２・・・・・・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Ａ。

Ａ、Ａ２Ａ３・・・・・・で得られた関係曲線群から別
の曲線群に変化する。

この発明では、後述の判定向ａｋ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扛る二次
電圧と二次電流との関係は第１図のＢｏＢＩＢ２Ｂ３に
　　　ゞ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Ａ。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Ｂｏｆｆｉ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Ａ。Ｂｏ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、それぞ扛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３図に示す例は三種の二次電流を使用したものであシ
、第１の関係曲線Ａ、と第２の関係曲線Ｂｏに対して二
次電流ｉ１　、Ａ２及びＡ３に対応する＠線り＋Ｄ２及
びＤａ　’Ｌ引き、第１及び第２の関係曲線ＡｏＢｏと
の交点ｄ１　　＋　ｄ２　　＋　’３及びｅｌ　、Ｃ２
、Ｃ３を求める。二次電流１１．１□。

１３は第１及び第２の関係曲１ｆｌＪ　Ａ　ｏ及びＢ。

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＋　ｄ
１’　＋　Ｃ２ｄ２　、ｅａ　ｄ３’　ｋ一定の比率で
分割して分割点ＣｌＩＣ２，Ｃ３に求める。

第３図に示す例では、それぞ扛 に分割点を設定している。発明者等の検討の結果前述の
分割点Ｃ１、Ｃ２＋ｃａｔ求めるだめの比率設定におい
ては、 〜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２の関係曲線Ａ。

Ｂｏが互に最も接近した状態で選定し得た場合に対して
ｉｌｔ　ｎ′−１に設定すると望ましい結果が得ら扛る
。

これらの分割点を通るが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直間の関係を示す判定面
ｔｊ！ヲ求める。

第３図に示す例では、分割点ｃｌ　　ｅｃ２　　＊ｃ３
を通る二次画一として二次方程式を解くことにより判定
曲１１ｃ＝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ｉＩｉ！Ｉｃ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
流値との大小が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４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
示す作動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Ｖｄ
と同一の判定二次電圧値Ｖｄに対応する判定二次電流値
は判定曲線Ｃ＝ｆ（■）においてＶ−Ｖｄとしてｆ（ｖ
ｄ）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
Ｉｄ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電流値ｆ　（Ｖ
ｄ　）の大小が判定される。

（１）の状態では電気集塵機は逆電離発生状態にあると
判定され、（２）の状態では電気集塵機は正常荷電運転
状態にあると判定される。

第１及び第２の関係臼？ＨＡ　ｏ　Ｂ　ｏがらすでに述
べた方法によって判定向＊ＣＶ求め、この判定的ａｋ電
気集塵機の二次電圧−二次電流の直交座標系中に運転者
が目視可能な状態で表示させておき、この判定曲線を監
視して逆電離現象の発生を検知することも可能である。

この場合には運転者が電気集塵機の運転状態においてそ
の被検二次電圧値とこれと対応する二次電流値を読み取
り、被検二次電圧値と同一の判定二次電圧値に対応する
判定二次電流値を表示曲線Ｃから読み取り、読み取りで
得られた判定二次電流値と電気集塵機の二次電流値の大
小を比較して逆電離現象の発生を判定することが出来る
。

この判定結果に基づいて、電気集塵、機が逆電離発生状
態にあることが検出されると、ガス中への調湿用の水量
を増大させ或は電気集塵機に対する印加電圧を減少させ
るなどの手段をとることによって逆電離への完全移行を
防止することが出来る。

運転者の監視による判定に代えて電気集塵機の逆電離発
生の判定を自動的に行なわせるためには第５図にその構
成を示すような自動検出装置が用いられる。

電気集塵機においては商用交流電源１１の一端がサイリ
スタ１２を介して変圧器１３の一次巻線の一端に接続さ
扛、商用交流電源１１の他端がこの一次巻線の他端に接
続さ扛る。変圧器１３の二次巻線が整流器１４に接続さ
れ、この整流器１４の端子ｔ１から電気集塵機１５の放
電電極１６に二次電圧が印加され、この放電電極１６　
に対向して集塵電極１７が配設さ扛ている。

端子１１からの二次電圧信号が分圧器１８．ヲ介して電
圧用分流器１９がら取り出される。一方二次電流信号が
端子ｔ２から電流用分流器２０に介して取り出される。

これらの二次電圧信号及び二次電流信号が逆電離発生の
判定を行なうコンピュータシステム２１に入力される。

二次電圧信号はＡ−Ｄ変換器２２によりディジタル信号
に変換されて平均化回路２３で平均化され、判定曲線計
算回路２４に入力される。一方、端子ｔ２からの二次電
源信号Ｉ′ｉＡＤ変換器２５に入力されてディジタル信
号に変換され、平均化回路２６で平均化されて、判定曲
線計算回路２４に入力される。

最初に自動検出装置全第１及び第２の関係曲線作成モー
ドで作動させる。

このために電気集塵機を正常荷電運転状態で運転し、正
常荷電運転状態で得られる二次電圧値及び二次電流値が
判定曲線計算回路２４内の記憶回路に記憶される。一方
、電気集塵機は逆電離運転状態でも運転さ扛、逆電離運
転状態で得られる二次電圧値及び二次電流値が判定曲線
計算回路２４内の記憶回路に同様にして記憶される。

判定曲線計算回路２４では、記憶回路に記憶されている
そ扛ぞれの関係曲線群中から、第２図のＡｏ及びＢｏに
相当する第１及び第２の関係曲線を選択し、これらの関
係曲線を使用して予め設定された分割比で分割点全設定
し、得られた分割点に基づいて判定曲線Ｃを作成し、こ
の判定曲線が記憶回路に記憶される。

この第１及び第２の関係曲線作成モードでの作動は電気
集塵機の駆動の度に行なわせて、常にその駆動時に対応
した第１及び第２の関係曲線及び判定曲線全作成し、こ
れらのデータに基づいて逆電離検出を行なうことが出来
る。又、電気集塵機に対してその試運転時において自動
検出装置を第１及び第２の関係曲線作成モードで作動さ
せ、その時に得られた第１及び第２の関係曲線及び判定
曲線に関するデータを記憶回路に記憶しておき、以降は
この記憶回路に記憶さ扛ているデータ全そのまま使用す
ることも出来る。

次に自動検出装置を逆電離検出モードで作動させる。

このモードでは、現在の運転状態から被検出二次電圧値
Ｖｄが判定曲線計算回路２４に取り込まれ、この被検出
二次電圧値と同一の判定電圧値に対応する二次電流値が
Ｃ＝ｆ（Ｖｄ）の演算を行なうことにより求められる。

この二次電流値信号Ｃ＝ｆ（Ｖｄ）と被検出二次電圧値
信号Ｖｄに対応する二次電流値信号Ｉｄとが割算回路２
７に入力さ扛、割算回路２７におい　　　２ｆ（Ｖｄ） 割算回路２７で演算された判定指数Ｋが判定回路２８で
判定され、Ｋ≧１であると電気集塵機が逆電離発生状態
にあると判定し、Ｋ＜１であると、正常荷電運転状態に
あると判定する。

逆電離発生状態にあると判定されると、例えばガス中へ
の調湿用水の水量を自動的に増加させ、もしくは、電気
集塵機に対する印加電圧を自動的に減少させるような手
段を自動検出装置に接続して設けた構成とすることが出
来る。このような構成にすることによって逆電離の発生
を初期状態で検知し電気集塵機の運転状態を逆電離状態
に完全に移行させないようにすることが可能となる。

この発明の方法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２０００００ｍ’／ｈｒの乾式
電気集塵機に適用した場合について説明する。

この乾式電気集塵機の運転中におけるガス温度は入口側
において約２２０℃であり、ガス中のダスト濃度は６〜
１２８／−である。電気集塵機の試運転において得ら扛
た正常荷電運転状態における運転二次電圧と運転二次電
流との関係を示す関係曲線中、所定の二次電圧に対応す
る二次電流値が最大な第１の関係曲線を求めると第６図
Ａｏに示すような曲線として得られた。同様にして、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
す関係曲線中、同一の二次電圧に対して二次電流値が最
小な第２の関係曲線を求めると、第６図Ｂｏに示すよう
な曲線が得られた。

これら第１及び第２の関係曲線を同一直交座標系に表示
し、二次電流値が３０．６０，１２０゜１８０（ｍＡ）
の直線と第１及び第２の関係曲線ＡｏＢｏとのそれぞれ
の交点ｄｌ　ｅｌ　ｌｄ２　ｅ２１ｄ３ｅａ　、ｄ４　
ｅ４’ｌ：求める。それぞれの交点を結ぶ直線ｅ１ｄｔ
　Ｉｅ２　ｄｚ　Ｉｅ３　ｄａ　ｌｅ４　ｄ４ｆ４ｆ比
１士分割して分割点ｃ１　　ｇ　ｃ２　　＋　ｃ３　　
ｒ　ｃ４が得られる。

これらの分割点の近傍を通る判定曲線Ｃを二次曲線とし
て最小自乗法で求めると（３）式が得られる。

Ｃ＝ｆ（Ｖ）＝１．５３９２５Ｖ２−１．５］、３７３
Ｖ＋３７４９．０６　　　・・・・・・　（３）電気集
塵機の運転開始後安定運転状態に達した直後での逆電離
検出時における被検電圧となる運転二次電圧はＶ＝６０
ＫＶであり、これに対応する運転二次電流Ｉ＝９３ｍＡ
である。この時判定、曲線Ｃから求めた判定二次電圧１
５ＱＫＶとする判定二次電流は２０８　ｍｋとなる。

あり、電気集塵機は正常荷電運転状態であることが検出
されたので、そのま＼荷電を続けて電気集塵機を運転さ
せた。

運転継続後はぼ１時間後において被検電圧となる運転二
次電圧はＶ＝５１．５ＫＶ、運転二次電流はＩ−ｌ−１
２Ｑとなった。この状態では判定曲線Ｃに基づいて判定
二次電圧５１．５ＫＶに対しての判定二次電流を求める
と３７ｍＡとなり、判定逆電離現象が発生していること
が検出される。

従ってこの場合には、自動検出装置からの判定出力によ
り直ちにガス中への調湿用水の水量を増加させ、或は電
気集塵機に対する印加電圧を減少させる制御を行なわせ
ることにより、電気集塵機の逆電離運転状態への移行を
防止することが出来た。

「発明の効果」 この発明によると、乾式電気集塵機の正常荷電運転が継
続され、ダストの見掛は上の電気抵抗値が１０１０〜１
０１１Ω−ｍを超えた状態となってダスト層内での絶縁
破壊が生じ、逆電離の発生状態になると直ちにそ′ｎを
定量的に精度よく検出し、その検出結果に基づいて逆電
離発生の判定を正しく行なうことが可能となる。

従ってこの判定結果に基づいて流入ガス中の調湿用水の
水量を増加させたり、電気集塵機に対する印加電圧を減
少させたり、或は荷電方法を間歇荷電に切換えるなどの
手段をとらせて電気集塵機の逆電離運転状態への完全移
行を防止し、集塵効率を向上させ、消費電力の節減を行
なわせることが可能となる。　　　　　　　　　　　　
　　　　　　１以上詳細に説明したように、この発明に
よると電気集塵機の運転中において、ダストの見掛は上
の電気抵抗値が所定値を越えて生ずる逆電離発生状態を
定量的に検出して判定し、電気集塵機の逆電離運転状態
への完全移行を防止する措置を取らせ、集塵効率を向上
させ消費電力の節減をはかることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は正常荷電運転状態及び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曲線を示す図、第２
図はこの発明における第１及び第２の関係曲線を示す図
、第３図はこの発明における判定曲線の作図法を示す図
、第４図はこの発明の実施例における逆電離検出方法を
示す図、第５図はこの発明の実施例に適用される自動検
出装置による逆電離電離検出を示す図、第６図はこの発
明の実施例をドロマイト焼成キルンの排ガス処理に適用
した例を示す図である。 Ａｏ、　Ａ！、　Ａ２．、、　、、、　：第１の関係曲
線、Ｂｏ、Ｂ１゜Ｂ２・・・・・べ第２の関係曲線、Ｄ
、　、　Ｂ２．　Ｂ３：直線、’１　＋　ｄ２　＋　’
３　＋ｅｌ　＋　ｅ２　＋　ｅ３　：交点、ＣＩ　＋　
０２　＋Ｃａ：分割点、ｃ＝ｒ（ｖ）：判定曲線、１１
：商用交流電源、１２：サイリスタ、１３：変圧器、１
４：整流器、ｉｌ、１２：端子、１５：電気集塵機、１
６：放電電極、１７：集塵電極、１９：電圧用分流器％
２０：電流用分流器、２１：コンピュータシステム、２
４：判定曲線計算回路、２７：割算回路、２８：判定回
路。 特許出願人　　住友金属鉱山株式会社 代　理　　人　　　草　　野　　　　　卓７１−１　　
図 ″）ｆ′７２　図 →■ オ　３７ ′″！＋４　７ ｖａ　　　　　　　　　ｙ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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直交座標
   系上に表示し、この直交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と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
   次電流値との大小から前記乾式電気集塵機の逆電離状態
   を検出することを特徴とする電気集塵機の逆電離検出方
   法。