(57)【要約】【課題】数日間ＥＰが停止する機会を利用し、固着した石炭灰の層を効果的に集じん極から剥離し、これによって集じん効率を著しく回復させることが可能な電気集じん器の集じん極槌打方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、集じん極１５０と放電極１６０との間でコロナ放電を生じさせることにより、集じん極１５０と放電極１６０との間を吸引ファン１８０によって流れる排ガス中の石炭灰を荷電させ、集じん極１５０に集じんする電気集じん器１００の集じん極１５０を槌打する、電気集じん器の集じん極槌打方法において、荷電を停止し、荷電が再開される直前の時間帯Ｔにわたって集じん極１５０を槌打して、集じん極１５０に堆積した石炭灰を剥離することを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集じん極と放電極との間でコロナ放電を生じさせることにより、該集じん極と該放電極との間をファンによって流れる排ガス中の粉じん粒子を帯電させ、該集じん極に集じんする電気集じん器の集じん極を槌打する、電気集じん器の集じん極槌打方法において、
前記排ガスを発生させるボイラを停止し、
前記コロナ放電を停止し、
所定の期間待機した後、前記集じん極を槌打して、該集じん極に堆積した前記粉じん粒子を剥離することを特徴とする電気集じん器の集じん極槌打方法。
【請求項２】
前記槌打の終了と実質的に同時に前記コロナ放電を再開することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の電気集じん器の集じん極槌打方法。
【請求項３】
前記槌打は１時間以上にわたって行うことを特徴とする請求項１または２に記載の電気集じん器の集じん極槌打方法。
【請求項４】
前記槌打中、前記ファンを停止することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気集じん器の集じん極槌打方法。
【請求項５】
前記槌打中、剥離された前記粉じん粒子が落下するホッパを真空引きすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気集じん器の集じん極槌打方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集じん極と放電極との間でコロナ放電を生じさせることにより、集じん極と放電極との間を流れる粉じん粒子を帯電させ、集じん極に集じんする電気集じん器の集じん極を槌打して、集じん極に堆積した粉じん粒子を剥離する、電気集じん器の集じん極槌打方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭火力発電所のボイラで行われる微粉炭燃焼で発生する石炭灰（フライアッシュ）を捕集する技術として、集じん器が用いられる。我が国では圧力損失が低く、メンテナンスが容易な電気集じん器（以下「ＥＰ」（Electrostatic Precipitator）とも称する）が主に使用されている。
【０００３】
図６は微粉炭火力のフローの一例を示すブロック図である。石炭ミル１０で粉砕された微分炭１２はボイラ１４へ供給され、そこで燃焼して蒸気が発生し、発電が行われる。その際にボイラ１４から排出される燃焼排ガス１８は、吸引ファン２６によって吸引され、まず脱硝装置１６で窒素酸化物が除去される。排ガス１８は、次にエアヒータ（空気予熱器）２０において、ボイラ１４へ押込ファン２８によって供給される燃焼用空気３４と熱交換して温度降下する。その後、ＥＰ２２で排ガス１８中の石炭灰が捕集され、石炭灰を除去した排ガス２４となる。最後に排ガス２４から脱硫装置３０で硫黄酸化物が除去され、煙突３２から排出される（例えば非特許文献１）。
【０００４】
ＥＰ２２は、集じん極（接地極）と放電極（負極）とを含み、放電極は２枚の集じん極間の中央に設置される。この放電極に直流高電圧（負電圧）を印加するとコロナ放電が生じる。発生した負イオンと自由電子は集じん極に向かって流れ、気流中の粒子（石炭灰）にそのイオンが付着し、石炭灰も集じん極に向かって移動・捕集される。
【０００５】
ＥＰ２２の集じん効率に大きく影響を及ぼす石炭灰の物性は、電気抵抗である。堆積した石炭灰の層厚が増すと電気抵抗が上昇し、石炭灰中の電荷が移動しにくくなるため、集じん極板に堆積した石炭灰層の荷電の脱離が困難となり、層内に荷電の蓄積が生じる。この蓄積した荷電がある限界値を超えると、逆に集じん極よりこれらを放出する逆電離現象が生じて、集じん性能が極端に低下してしまう。
【０００６】
そこで、槌打により集じん極に振動を与え、集じん極に堆積した石炭灰を落とす技術が提案されている（例えば特許文献１）。落下した粒子は、集じん極下部のホッパに集められ、除去される。
【特許文献１】特開２００４−２９８７４２号公報
【非特許文献１】野田、他２名、「電中研レビュー」、財団法人電力中央研究所、２００２年１２月、第４６号、p．５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば特許文献１に開示された技術は、ＥＰ稼動中、すなわちＥＰに荷電している最中に集じん極を槌打するものである。従来、本願出願人も、複数（８室）の集じん室を含むＥＰの集じん室を、ＥＰ稼動中に交代で停止して、数時間に１回、数分、集じん極を槌打していた。この槌打は、その集じん室が停止した直後に開始され、終了するとほぼ同時に、集じん室が稼動を再開する。
【０００８】
しかし、これまでのＥＰ内部確認や知見から、上記のようなＥＰ稼動中の槌打では落とせない石炭灰が電極に残っていることが分かっている。かかる固着灰の層厚が増加すると、石炭灰の電気抵抗が上昇し、荷電特性が低下する。すなわち集じん性能が低下してしまう。極端な場合には、荷電が不安定となり、逆電離状態が生じる。さらに、ＥＰ出口の石炭灰濃度も上昇し、環境へ悪影響を及ぼすおそれもある。
【０００９】
しかしながら、このような固着灰を取り除く方法は、電極の水洗しかなく、これには多額の費用がかかり、頻繁にできるものではない。したがって、内部確認時に石炭灰が電極に固着している状況を確認しても、そのままの状態でＥＰへの荷電を再開しなければならなかった。
【００１０】
本発明は、このような課題に鑑み、ＥＰが停止する機会を利用し、固着した石炭灰の層を効果的に集じん極から剥離し、これによって集じん効率を著しく回復させることが可能な電気集じん器の集じん極槌打方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明にかかる電気集じん器の集じん極槌打方法の代表的な構成は、集じん極と放電極との間でコロナ放電を生じさせることにより、集じん極と放電極との間をファンによって流れる排ガス中の粉じん粒子を帯電させ、集じん極に集じんする電気集じん器の集じん極を槌打する、電気集じん器の集じん極槌打方法において、排ガスを発生させるボイラを停止し、コロナ放電を停止し、所定の期間待機した後、集じん極を槌打して、集じん極に堆積した粉じん粒子を剥離することを特徴とする。
【００１２】
このように、コロナ放電（荷電）停止中に槌打することによって、粉じん粒子（石炭灰）を集じん極から落として、荷電特性を回復させ、集じん性能を回復させることができる。また、ＥＰ出口からの石炭灰の濃度を低下させることが可能である。
【００１３】
荷電停止中に槌打するのは、荷電状態で行うと石炭灰が落ちにくいからである。また、所定の期間待機した後に槌打するのは、集じん極およびそれに固着した石炭灰が冷えるのを待つためである。集じん極は鉄その他の金属製であるため冷却すると収縮するが、灰は温度が下がったり乾燥したりしても殆ど収縮しない。したがって、集じん極に固着した灰は、温度が下がるほど、収縮した集じん極から剥離しやすくなる。本発明はこのように、集じん極と灰との熱膨張率の相違を利用している。
【００１４】
上記の槌打の終了と実質的に同時にコロナ放電（荷電）を再開するとよい。つまり荷電再開ぎりぎりまで槌打するとよい。上記の槌打は、例えば年に数回の停止期間（３〜４日）に行うことを想定している。石炭火力発電所は、常時稼動させておくのが原則であり、荷電特性が低下していても、荷電再開のタイミングを遅らせることはできない。したがって、停止期間のうち、いつごろ、どの程度の時間にわたって槌打するかが問題となるが、本発明では、上記のように、１時間以上前から荷電再開の直前まで槌打することとした。これは、集じん極を冷やす時間をなるべく長く確保するためである。
【００１５】
上記の槌打は１時間以上にわたって行うとよい。槌打を継続すればいずれ効果が飽和することが予測されるが、１時間前後の槌打では、未だ効果が継続しているからである。ただし効果が飽和するのと同時に槌打を停止してもよく、その場合、槌打する時間は１時間未満としてもよい。
【００１６】
上記の槌打中、ファンを停止するとよい。ファンを動かしたまま槌打すると、空気が流動しているため、石炭灰は集じん極から剥離した後、煙突から出てしまうためである。
【００１７】
槌打中、剥離された粉じん粒子が落下するホッパを真空引きしてよい。ホッパに落下した粉じん粒子をさらに搬送するためである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、無荷電状態で槌打したより後のほうが、電気集じん器の高い電圧が得られ、集じん効率を向上させることができる。また本発明によれば、電極を水洗するなどのコストのかかる方法によらずに、荷電特性を回復させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。図中、下線が付けられた符号は、複数の部分（それぞれに符号あり）からなる全体を指すときに用いる。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態である集じん極槌打方法を適用可能な電気集じん器（ＥＰ）の内部構造を示す図である。ＥＰ１００はボイラ１０２から到来する燃焼排ガス１１０から、集じん室１４０にて石炭灰を捕集して、石炭灰を除去した排ガス１２０として排出する装置である。
【００２１】
図１はＥＰ１００を構成する１つの集じん室１４０の内部を示しているが、ＥＰ１００には、このような集じん室１４０が複数（例として８室程度）存在し、燃焼排ガス１１０の流れる方向に対して、並列になっている。図２は図１の集じん室の１つのセクションの構成を示す図である。
【００２２】
集じん室１４０には、複数の集じん極１５０と放電極１６０とが設置されていて、図１の手前から奥へ向かう方向に、交互に、碍子１４２によって垂設されている。図２（ａ）に示すように、集じん極１５０の上端は、集じん極上部金物１４４によって固定されている。集じん極上部金物１４４は、梁１４６で支持されている。
【００２３】
図１は３つのセクション１Ｓ、２Ｓ、３Ｓから成り、各セクションは同様の構成を有する。セクションの数は、集じん効率、建設コスト等に応じて、増減させてもよい。セクション１Ｓ、２Ｓでは集じん極１５０を示しているが、右側のセクション３Ｓのみ透視図になっていて、集じん極１５０の奥側に垂設されている放電極１６０を示している。なお１つのセクションの斜視図である図２（ａ）では、放電極１６０は集じん極１５０に隠れていて見えていない。
【００２４】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印１７４の方向へ向かって、集じん極１５０と放電極１６０との間を見た図である。
【００２５】
図２（ｂ）に示すように、集じん極１５０は板状である。一方、放電極１６０は、枠状の放電極枠に鉛直方向に差し渡されているトゲ付放電極である。このように、放電極１６０は、トゲが放電起点として明確であるため、均一な放電となり高い集じん性能を発揮できる。
【００２６】
図２（ｂ）に示すように、集じん極１５０の下部は、集じん極下部固定枠１８６に差し込まれ、さらに、集じん極下部固定梁１８４によって固定されている。これにより、集じん極１５０の位置ずれを防止している。
【００２７】
図１に示すように、ボイラ１０２からの燃焼排ガス１１０は、吸引ファン１８０によって吸引されて、左側の入口１５２から入口煙道１５６を通って流入する。そして集じん極１５０と放電極１６０との間を通る際に石炭灰を除去された排ガス１２０は、出口煙道１５８を通って右側の出口１６２から排出される。
【００２８】
図２（ｃ）は図２（ａ）のセクションと電源との接続状態を示す模式図である。図２（ｃ）に示すように、集じん極１５０および放電極１６０は、電源１７０の正極および負極にそれぞれ接続されていて、集じん極１５０と放電極１６０との間でコロナ放電を生じさせる。これにより発生した負イオンと自由電子は集じん極１５０に向かって流れ、排ガス中の粒子（石炭灰）にそのイオンが付着し、石炭灰も集じん極１５０に向かって移動・捕集される。
【００２９】
（電気集じん器の集じん極槌打装置）
図３は、図２の集じん極を槌打する槌打要素を示す図である。槌打要素１９０は、図３に示すように回転自在な集じん極槌打シャフト１９２と、集じん極槌打シャフト１９２にフォークエンド１９３によって振り子状に揺動可能に取り付けられた槌打ハンマ１９４とで構成されている。
【００３０】
したがって、集じん極槌打シャフト１９２が回転すると、槌打ハンマ１９４も回動し、集じん極槌打シャフト１９２の真上から下方へ回動する際、引力の作用によって振り子状に勢いよく揺動する。そして、集じん極下部固定枠１８６の端部に取り付けられた集じん極叩き座１９６に衝突することにより、これを槌打する。集じん極槌打シャフト１９２が回転を継続することにより、槌打ハンマ１９４は繰り返し集じん極叩き座１９６（すなわちこれと一体の集じん極１５０）を槌打することが可能である。
【００３１】
本実施形態である集じん極槌打装置は、電源１７０と、吸引ファン１８０と、槌打要素１９０とで構成される。
【００３２】
槌打要素１９０が集じん極１５０を槌打することにより、集じん極１５０に集じんされた石炭灰は落下し、集じん極１５０の下方のホッパ２００（図１）に堆積され、除去される。
【００３３】
（電気集じん器の集じん極槌打方法）
図４は本実施形態の槌打方法を示すタイミング図である。本実施形態の槌打方法の特徴は、燃焼排ガス１１０を発生させるボイラ１０２を停止し、電源１７０が荷電を停止した後、所定の期間Ｗにわたって待機した後、荷電を再開する直前の時間帯Ｔにわたって、槌打要素１９０が、集じん極１５０を槌打することである。つまり、槌打の終了と実質的に同時に荷電を再開する。
【００３４】
このように、荷電停止中に槌打することによって、石炭灰を集じん極１５０から落として、荷電特性を回復させ、集じん性能を回復させることができる。また、ＥＰ１００出口から排出され、最終的に煙突（図示は省略）から排出される排ガスの石炭灰濃度を低下させることが可能である。さらに、荷電特性が回復した後のＥＰ１００の運転において、消費電力を抑えることもできる。
【００３５】
荷電停止中の時間帯Ｔに槌打を行うのは、荷電状態で行うと石炭灰が落ちにくいからである。また、所定の期間Ｗにわたって待機した後に槌打するのは、集じん極１５０およびそれに固着した石炭灰が冷えるのを待つためである。集じん極１５０は鉄その他の金属製であるため冷却すると収縮するが、灰は温度が下がったり乾燥したりしても殆ど収縮しない。したがって、集じん極１５０に固着した灰は、温度が下がるほど、収縮した集じん極１５０から剥離しやすくなる。本実施形態はこのように、集じん極１５０と灰との熱膨張率の相違を利用している。
【００３６】
また、この槌打は、年に数回の停止期間（３〜４日）に行うことを想定している。停止期間は、図４に示すように、吸引ファン１８０を停止し、電源１７０のスイッチ２１０を開放して荷電を停止した状態で開始される。そして、荷電再開および吸引ファン１８０起動によって、停止期間は終了する。
【００３７】
石炭火力発電所は、常時稼動させておくのが原則であり、停止期間中にＥＰ１００の荷電特性が低下していることが判明しても、荷電再開のタイミングを遅らせることはできない。したがって、停止期間のうち、いつごろ、どの程度の時間にわたって槌打するかが問題となるが、本実施形態では、荷電再開の直前の時間帯Ｔに槌打することとした。これは、集じん極を冷やす時間をなるべく長く確保するためである。理想的には、集じん極１５０が、大気温度まで下がるとよい。集じん極１５０を大気温度まで冷却できるほどの長さの待機時間Ｗを確保してあれば、槌打の終了と荷電の再開との間に時間差があってもよい。
【００３８】
上記の時間帯Ｔは、本実施形態では、１時間以上としている。槌打を継続すればいずれ効果が飽和することが予測されるが、１時間前後の槌打では、未だ効果（石炭灰の落下）が継続しているからである。ただし効果が飽和するのと同時に槌打を停止してもよく、その場合、時間帯Ｔは１時間未満としてもよい。
【００３９】
図４に示すように、時間帯Ｔにわたる槌打中、吸引ファン１８０は停止している。吸引ファン１８０を動かしたまま槌打すると、空気が流動しているため、石炭灰は集じん極１５０から剥離した後、煙突から出てしまうためである。
【００４０】
既に説明したように、集じん極１５０および放電極１６０による集じんは、排ガスが流入する入口１５２および排ガスが流出する出口１６２を備えた集じん室１４０内で行う。槌打中は、石炭灰が落下するホッパ２００を真空引きする。槌打によって剥離した石炭灰は、自重によってホッパ２００に落下する。真空引きは、図１に示すように、ホッパ２００の下側から行う。まず真空ブロワ２２０で灰貯槽２３０を真空にする。次にホッパ２００下端の仕切り弁２２２を開き、ホッパ２００に堆積した石炭灰を、灰貯槽２３０に送る。
【００４１】
図５は本実施形態を適用した効果を示すエアロードＶ−Ｉ特性図である。より具体的には、ＥＰ１００に含まれる複数（例として８室程度）の集じん室１４０のうちの１つの、セクション１Ｓ、２Ｓ、３Ｓの荷電特性をそれぞれ示している。「エアロード」は、排ガスも空気も流れていない、空気環境下での評価を意味する。ＥＰの荷電特性は、同じ電流を流した場合の電圧が高くなるほど良好である。すなわち、図５のカーブは、右肩上がりに立ち上がっているほど荷電特性は良好である。
【００４２】
集じん極に付いた石炭灰の電気抵抗は、性状、温度によって大きく左右されるが、例えば５１０ＭΩ／ｃｍと仮定すれば、２ｃｍの厚みで堆積していた石炭灰が剥離して１ｃｍになったとき、電気抵抗は５１０ＭΩ低下する。一方、電極間の空間距離は１ｃｍ増加する。空気の絶縁耐力は、５００Ｖ／ｍｍとされているため、石炭灰が１ｃｍ剥離したことにより、５ｋＶの絶縁耐力が増加したことになり、Ｖ−Ｉ特性が上昇する。
【００４３】
図５によれば、一点鎖線で示す、停止期間中に電極を水洗した後の荷電特性が最も優れている。そして、本実施形態である槌打方法によって槌打した前後の結果を比較すると、セクション１Ｓ〜３Ｓのいずれにおいても、槌打前（破線）より槌打後（実線）の方が明らかに荷電特性が向上した。具体的には、各室で効果に差はあるものの、定格電圧（２次電圧）で５〜１０ｋＶ程度上昇した。
【００４４】
図５に示すように、電極を水洗した場合の荷電特性には及ばないものの、本実施形態による荷電停止中の槌打を行えば、ＥＰの集じん性能が著しく回復することが確認された。
【００４５】
なお、エアロード状態で荷電特性を評価するのは、排ガスを流した状態で荷電特性を評価することが非常に困難だからである。石炭の種類、石炭灰の性状、排ガスの温度、水分、ＳＯ３など、多様なファクタによって石炭灰の電気抵抗は変化してしまうため、上記の困難さを招いている。
【００４６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４７】
本実施形態は石炭火力発電所で用いられる電気集じん器を想定しているが、発電所のほか、工場、焼却場等の排ガス処理にも適用可能であることは言うまでもない。また、石炭灰に限られず、あらゆる種類の粉じんを処理対象としてよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、集じん極と放電極との間でコロナ放電を生じさせることにより、集じん極と放電極との間を流れる粉じん粒子を荷電させ、集じん極に集じんする電気集じん器の集じん極を槌打する、電気集じん器の集じん極槌打方法に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態である集じん極槌打方法を適用可能な電気集じん器の内部構造を示す図である。
【図２】図２の集じん室の構成を示す図である。
【図３】図３の集じん極を槌打する槌打要素を示す図である。
【図４】本実施形態の槌打方法を示すタイミング図である。
【図５】本実施形態を適用した効果を示すエアロードＶ−Ｉ特性図である。
【図６】微粉炭火力のフローの一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１００  …ＥＰ、１０２  …ボイラ、１１０  …燃焼排ガス、１２０  …排ガス、１４０  …集じん室、１４２  …碍子、１４４  …集じん極上部金物、１４６  …梁、１５０  …集じん極、１５２  …入口、１５６  …入口煙道、１５８  …出口煙道、１６０  …放電極、１６２  …出口、１７０  …電源、１８０  …吸引ファン、１８４  …集じん極下部固定梁、１８６  …集じん極下部固定枠、１９０  …槌打要素、１９２  …集じん極槌打シャフト、１９３  …フォークエンド、１９４  …槌打ハンマ、１９６  …集じん極叩き座、１Ｓ、２Ｓ、３Ｓ   …セクション、２００  …ホッパ、２１０  …スイッチ、２２０  …真空ブロワ、２２２  …弁、２３０  …灰貯槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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