JPS6231614B2

JPS6231614B2 -

Info

Publication number: JPS6231614B2
Application number: JP153383A
Authority: JP
Inventors: Makoto Shimoda; Tsugita Yukitake; Kazuichi Saito; Shoichi Sawahata; Keizo Ootsuka; Juji Tsuda; Tadashi Oora; Hiroshi Yamada; Akio Akasaka
Original assignee: Hitachi Plant Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-01-08
Filing date: 1983-01-08
Publication date: 1987-07-09
Also published as: JPS59127658A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電気集じん装置（以下、EPと称する
ことがある。）に係り、特にボイラ負荷の変動に
拘らず電気集じん装置の集じん性能を一定に維持
できる電気集じん装置の運転方法に関する。

従来の電気集じん装置の運転制御方法は「化学
装置」1980年８月号に述べられているように、火
花放電の発生回数を検出して、この発生回数を一
定に制御する方法がとられている。この方法では
火花放電が発生すると、荷電電圧は０近くまで低
下するが、その後火花放電の再点弧やアーク放電
等への移行を防ぐため1/2〜１サイクル荷電を休
止、再荷電時にも数10ｍ secの間に荷電電圧を
上昇する。このため、火花放電の発生から次に荷
電電圧が発生しコロナ放電を開始して集じん作用
が行なわれるまでには約0.1sec程度の時間がかか
る。この時間は高い集じん性能を要求される電気
集じん装置にとつては大きい損失である。例え
ば、石炭火力発電所などに設置されている電気集
じん装置の規模を示す指数として用いられている
荷電時間は十数秒とられているが、火花放電がこ
の荷電時間のうちに５回生じたとすると、約
0.5sec程度の無荷電時間が生じ、この間は集じん
作用が行なわれないことになる。その結果、99％
以上の高い集じん性能を要求される電気集じん装
置では、必要な最小限の装置の大きさよりも約
2.5％大きな装置を必要とすることになる。

また、最近の公開特許公報によると、電気集じ
ん装置の入口煙道内や出口煙道内のばいじん濃度
を検出して、電気集じん装置の運転制御、すなわ
ち、印加電圧や放電電流を制御しようとする傾向
がある。この方法の欠点は現在のところ、ON―
Lineで煙道中のばいじん濃度を検出する装置の
存在にかかつていることである。すなわち、現
在、ON―Lineで使用できるばいじん濃度検出装
置としては、光の透過度でばいじん濃度を検出す
る装置やばいじんに光をあて、その散乱光からば
いじんの粒子径、粒子濃度を検出して、ばいじん
濃度を算出する装置が有力であるが、前者の場合
にはばいじん濃度の微小な変化を検出することは
難しく、特に、電気集じん装置出口ばいじん濃度
のように数十mg/m³Ｎ程度のばいじん濃度の変化
を検出することは困難である。後者は集じん装置
入口煙道のようにばいじん濃度が十数ｇ/m³Ｎ程
度と大きい場合には、検出上限である十mg/m³Ｎ
程度まで約1000倍の希釈装置が必要となり、出口
煙道でも10倍程度の希釈装置が必要となるが、こ
の希釈装置の精度やセンサーの汚れなどのために
信頼性が低いという問題点がある。この他の測定
器はばいじん濃度の測定が間欠的であるため、電
気集じん装置の制御をON―Lineで行うには適さ
ない。

本発明の目的はボイラ負荷の変動に伴うばいじ
ん性状の変化に対応して、電気集じん装置の制御
を行うための運転方法を提供することにある。

本発明は石炭ボイラから排出される排ガス中の
ばいじんを電気集じんする際に、前記排ガス中の
酸素濃度又は一酸化炭素濃度を検出し、この検出
結果によつて、電気集じん装置の印加電圧及び又
は放電電流を制御することを特徴とする。本発明
を想到するに至つた技術的背景の大略は次のとお
りである。

一酸化窒素対策として、燃料である石炭に対す
る酸素量を低く抑える傾向にあり、その結果、発
生するばいじんの性状が変化することが考えられ
た。そこで、排ガス中の酸素濃度及び一酸化炭素
濃度とばいじん濃度、ばいじん性状、特に粒径及
び未燃分との関係を測定した。その結果、第１図
のような関係を得た。（図中横軸は排ガス中の酸
素濃度及び一酸化炭素濃度を示し縦軸は、ばいじ
ん濃度を示している。）すなわち、ばいじん濃度
は酸素濃度の低下に伴い、また、一酸化炭素の増
加に伴い増加することは明らかである。このとき
のばいじんの性状を分析した結果を第２図に示
す。（図中横軸は粒子径、縦軸は未燃分を示して
いる。）第２図から酸素濃度が低くなるにつれ
て、発生するばいじんの粒子径が小さくなり、こ
の小さな粒子径ほど未燃分が多くなつていること
がわかる。このような微粒子が増加した場合の電
気集じん装置の影響には、次の３つのことが考え
られる。１つは微粒子が増加することにより、集
じん性能が低下すること、他の１つは微粒子が増
加することにより、単位処理量当りの放電電流が
減少し、その結果、ばいじんを帯電させる電荷量
が不足して、集じん性能が低下すること、最後の
１つは未燃分を多く含む微粒子ではばいじんの電
気抵抗率が低下し、集じん極に捕集されたばいじ
んが、電気抵抗率が低いために持つていた電荷を
すぐに放出するために再飛散して、集じん極から
再び排ガスに同伴され、集じん率が低下すること
である。

最初の項目は、電気集じん装置では１μｍ以下
のサブミクロン粒子の捕集性能が低いことは、現
在までの研究や経験によつて明らかである。次の
項目は一般に次式で示されることより明らかであ
る。

Ｉ：電流、Ｅ：電界強度Ｉ＝Ｋ_１Ｅ^２／１＋Ｋ_２ＳＳ：ばいじんの比表面積 K₁，K₂：係数すなわち、同じばいじん濃度であつても、微粒
子が増加するほど放電電流は減少し、ばいじんの
帯電量が減少するために集じん性能は減少する。
この関係を第３図、第４図に示す。第３図は放電
電流の減少率（縦軸）とばいじん濃度（横軸）と
の関係を示したもので、微粒子が増加するほど、
放電電流が減少することを示している。第４図は
本発明者らが見い出した関係であり、同一の燃焼
条件のもとで発生した場合の電気集じん装置の集
じん性能を表わす粒子の見掛移動速度比と集じん
フアクタCFの関係を示す。縦軸の粒子の見掛け
移動速度比は実機EPのある条件での粒子の見掛
け移動速度ωを100とした場合の、他の条件の実
機EP又はモデルEPでの粒子の見掛け移動速度ω
の比を示したものであり、この速度比が大きいほ
ど集じん性能が向上することを示す。また、横軸
の集塵フアクタCFは集じん性能に影響を及ぼす
諸因子によつて算出される指数であり、図中に示
したCFの算出式において、各記号は次を意味す
る。

：ばいじんの平均粒子径（μｍ）Ｅ：EPの平均電界強度（KV/cm）ｉ：EPの単位集塵面積当りの放電電流（mA/
m²）Ｄ：実機EPの集塵極間隔（cm） D₀：モデルEPの集塵極間隔（cm）ａ，ｂ：実験的に求められる定数（−）この第４図から集塵フアクタCFを大きくすれ
ば集じん性能が向上すること、集塵フアクタCF
を大きくするためには平均電界強度Ｅや放電電流
ｉを大きくすればよいことがわかる。

また、同一印加電圧のもとでも放電電流が減少
したり、ばいじんの粒子径が小さくなると集じん
性能が低下することが理解できる。

最後の項目は、未燃分が特に多く含まれる微粒
子、すなわち、気相析出のスートを多く含み、こ
のスートは主成分が炭素であるために、電気抵抗
率が低く、電気集じん装置のいわゆる再飛散を生
ずる電気抵抗率程度であるために再飛散を生じ、
集じん性能の低下を生じる。

本発明は上述のように、石炭ボイラの排ガス中
のばいじんの濃度や性状が、排ガス中の酸素濃度
や一酸化炭素濃度に密接な関係があるという知見
に基づき、酸素濃度や一酸化炭素濃度の検出結果
によつて、電気集じん装置の印加電圧及び又は放
電電流を制御し、集じん性能を一定に保つように
したものである。

以下、本発明の一実施例を第５図、第６図を用
いて説明する。ボイラ１から出た排ガスは、排ガ
ス分析計２により、酸素濃度及び一酸化炭素濃度
を検出され、エアヒータ３を通つて電気集じん装
置４に導入され、電気集じん装置で、ばいじんを
除去された後煙突より排出される。この電気集じ
ん装置４には、高電圧電源５により高電圧が印加
されている。この高電圧電源５には、排ガス分析
計２からの出力によつて、高電圧電源の電圧、電
流を制御できるように比較制御器６が接続されて
いる。この比較制御器６には、ボイラ１の特性で
ある酸素濃度あるいは一酸化炭素濃度とばいじん
特性であるばいじん量及びばいじんの粒径変化を
示す第１図と第６図（横軸：粒子径、縦軸、累積
重量割合）の関係が入力されている。第６図は排
ガス中の酸素濃度が２％と５％のときのばいじん
の粒子径分布の傾向を例示したものである。すな
わち、縦軸の累積重量割合は横軸の粒子径以下の
粒子の累積重量を全体の重量で除した値を意味す
る。したがつて、本図の場合、酸素濃度２％の場
合には、５％の場合よりも微粒子が多いことがわ
かる。これらの量の変化に対応して、電気集じん
装置に印加する電圧及び電流を制御するようにな
つている。この制御の方法としては前掲第４図に
示した指数（集じんフアクタCF）が一定となる
ようにする。こうすることによつて、ばいじんの
量だけでなく、ばいじんの質の変化にも対応でき
るような電気集じん装置の制御が可能となる。

前述の如く電気集じん装置の運転電圧は印加で
きる最高の電圧にとられているのが一般的であ
る。すなわち、火花放電直前の電圧が印加されて
いるために、電圧を変化することにより、電気入
力、すなわち、ばいじんの荷電量を変化させるこ
とは困難である。そこで本発明のような制御方法
を取り得る方法として以下に述べる方法がある。
一般に、電気集じん装置に印加する電圧波形は第
７図ａ（横軸：時間、縦軸：印加電圧）のような
波形であるのに対し、入力している電圧波形は第
７図ｂ（横軸：時間、縦軸：１次電圧）のような
波形である。すなわち、第７図ａは電気集じん装
置の静電容量のために波形が変化しているのであ
る。そこで、制御するための波形としては、第７
図ｂをもとに説明する。印加電圧を一定、すなわ
ち、実効電圧を一定にしておき、入力側の制御素
子の導通角を変化させることにより、電流を制御
し、ばいじんの変化に対応して、電気入力を一定
に保とうとするものである。例えば、通常の運転
の時には、導通角をＡのように電流を抑えてお
き、ボイラの負荷が変化しばいじんの状態が変化
し、ばいじんを帯電させるための電荷が不足する
状態になつたときには、すなわち、電流が小さく
なつたときには導通角ＡをＢの位置まで徐々に拡
げて、第４図に示した指数を一定に保つように制
御することにより電気集じん装置の集じん性能を
一定に保つことができる。この制御方法は、負荷
変動に伴うばいじんの物性の変化だけでなく、石
炭火力用電気集じん装置に生ずる経時変化、すな
わち、運転初期の集じん性能が運転時間の経過と
ともに低下する現象の場合にも適用可能である。
この場合は、この経時変化の理由としては、集じ
ん極に付着したばいじんが槌打によりはくりしな
いで残つているために生じるものであり、印加電
圧が一定のもとでも放電電流が減少し、第４図で
示した指数が減少し、集じん性能が低下するもの
であるために、本発明の制御方法は適用可能であ
る。

また、第７図ｂに示した波形は全波整流の波形
であるが、石炭焚ボイラに使用される石炭によつ
ては、発生するばいじんの電気抵抗率が高くて、
高抵抗障害や逆電離現象があらわれることが考え
られるので、炭種の変更に対応させるためには、
第７図ｂの波形を半波整流も可能にしておくとよ
い。つまり、高抵抗障害や逆電離現象の場合には
一般的に異常電流が流れて、実際に集じん作用に
関与する電流以外の無効な電流が流れることにな
るため、これらの現象を抑えるためには、半波整
流にして、導通角Ａを制御することにより、放電
現象を発生させない時間を設けることは有効であ
る。

以上述べたように、本発明によれば、ばいじん
の量及び質の変化及び放電電流の変化に対応して
電気集じん装置の集じん性能を一定に保ち得ると
いう効果がある。

本発明によれば、ボイラの負荷変動や排ガス性
状の変化に対応して電気集じん装置の集じん性能
を一定に保持できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は酸素濃度及び一酸化炭素濃度とばいじ
ん濃度の関係、第２図は粒子径と未燃分の関係、
第３図はダスト濃度と放電電流減少率との関係、
第４図は集じんフアクタCFと粒子の見掛け移動
速度比との関係、第５図は本発明の構成、第６図
は粒子径分布、第７図は本発明の制御原理を示す
図である。１…ボイラ、２…排ガス分析計、３…エアヒー
タ、４…電気集じん装置、５…高電圧電源、６…
比較制御器。

Claims

【特許請求の範囲】

１石炭ボイラから排出される排ガス中のばいじ
んを電気集じん装置によつて捕集する際に前記排
ガス中の酸素濃度又は一酸化炭素濃度を検出し、
酸素濃度が低くなるかもしくは一酸化炭素濃度が
高くなるにつれて、前記電気集じん装置の印加電
圧及び又は放電電流が増大するように制御し、前
記酸素濃度が高くなるか、もしくは一酸化炭素濃
度が低くなるにつれて、前記電気集じん装置の印
加電圧及び又は放電電流が減少するように制御す
ることを特徴とする電気集じん装置の運転方法。