(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、運転中に、流体流れに実質的に平行に流体流れの中に取り付けられて流体流れから粒状物質をその上に堆積させる実質的に平坦で反対に帯電される電極基板とを有する静電型の集塵装置であって、
（ａ）電極基板として作用する、導電性の膜電極、及び
（ｂ）膜に連結された可変の引張りローダーを具備し、
引張りローダーが、運転中に、膜に引張りバイアスを連続的に加えて膜を張った状態に維持し、膜を引き伸ばすためにそして膜から粒状物質を除去するために、より大きな大きさの衝撃的な引張り力を膜に周期的に加える
ことを特徴とする集塵装置。
【請求項２】
膜が固体シートよりなる請求項１による集塵装置。
【請求項３】
膜が複数の絡み合った繊維よりなる請求項１による集塵装置。
【請求項４】
前記繊維上の被覆を更に備える請求項３による集塵装置。
【請求項５】
前記繊維が不規則に向けられる請求項３による集塵装置。
【請求項６】
前記繊維が織られている請求項３による集塵装置。
【請求項７】
前記繊維がセラミックである請求項６による集塵装置。
【請求項８】
前記繊維が金属である請求項６による集塵装置。
【請求項９】
前記繊維が合金である請求項６により集塵装置。
【請求項１０】
前記繊維がポリマーである請求項６による集塵装置。
【請求項１１】
前記繊維が炭素である請求項６による集塵装置。
【請求項１２】
シリコンマトリックスを更に備える請求項１１による集塵装置。
【請求項１３】
膜の第１の縁に把持して取り付けられた第１のフレーム部材、及び膜の第２の縁を把持するように該縁に取り付けられた第２のフレーム部材を更に備え、そして前記可変引張りローダーが前記フレーム部材の一方に連結される請求項１による集塵装置。
【請求項１４】
膜が、複数のワイヤーを織って作られたスクリーンを更に備える請求項１３による集塵装置。
【請求項１５】
第１の電極と電極基板とを有する静電型集塵装置において、流体流れから粒状物質を該電極基板上に堆積させるための方法であって、
（ａ）電極基板として作用する、実質的に平坦な導電性の膜電極を、流体流れに実質的に平行に流体流れの中に取り付け、
（ｂ）運転中に、膜に引張りバイアスを連続的に加えて膜を張った状態に維持し、
（ｃ）膜を引き伸ばすためにそして膜から粒状物質を除去するために、より大きな大きさの衝撃的な引張り力を膜に周期的に加え、
（ｄ）前記バイアスを維持しながら、前記衝撃的な引張り力を停止する、上記の各段階を含んだ方法。
【請求項１６】
予定時間だけ衝撃的な引張り力を加えることを更に含む請求項１５による方法。
【請求項１７】
所定の周期で、段階（ｃ）及び（ｄ）を繰り返すことを更に含む請求項１６による方法。
【請求項１８】
第１の電極と、運転中に、流体流れに実質的に平行に流体流れの中に取り付けられて流体流れから粒状物質をその上に堆積させる実質的に平坦で反対に帯電される電極基板とを有する静電型集塵装置であって、
（ａ）絡み合った繊維の繊維膜電極であって、水の吸収及び水の毛管流を可能にするのに十分な濡れ特性を有する繊維膜電極、及び
（ｂ）水が膜の実質的に全領域に吸収されると共に膜の実質的に全領域に流れるように膜に水を適用するための、膜の頂部付近に設けられたアプリケーター、
（ｃ）更に、膜を流れる水を集めるための、膜の底部付近に設けられた収集装置を具備し、
流体流れから収集されて膜に堆積された粒子物質が、膜を流れる水に混合されて収集装置内に水と共に収集される
ことを特徴とする集塵装置。
【請求項１９】
前記繊維が不規則に向けられる請求項１８による集塵装置。
【請求項２０】
前記繊維上の被覆を更に備える請求項１８による集塵装置。
【請求項２１】
前記繊維が織られている請求項１８による集塵装置。
【請求項２２】
前記繊維がセラミックである請求項２１による集塵装置。
【請求項２３】
前記繊維が金属である請求項２１による集塵装置。
【請求項２４】
前記繊維が合金である請求項２１による集塵装置。
【請求項２５】
前記繊維がポリマーである請求項２１による集塵装置。
【請求項２６】
前記繊維が炭素である請求項２１による集塵装置。
【請求項２７】
シリコンマトリックスを更に備える請求項２６による集塵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連特許とのクロスリファレンス】
本出願は、１９９８年７月１７日付け米国暫定出願６０／０８９６４０号の恩典を請求する。
【０００２】
【発明の背景】
【０００３】
【発明の分野】
本発明は排出ガスから粒状物質を静電電荷により収集基板上に堆積させるために使用される静電集塵装置（ＥＳＰ）に関し、特に収集基板（収集電極）に関する。
【０００４】
【関連技術の説明】
工業用静電集塵装置（ＥＳＰ）は、石炭焚き発電所、セメント工業、鉱石処理及びその他の多くの工業において、ガス流から粒状物質を除去するために使用される。ＥＳＰは、ガス流からの非常に微細な粒子の高効率除去に特によく適している。特別に設計されたＥＳＰは、９９．９％の高い粒子収集効率を達成している。しかし、通常のＥＳＰの収集効率は、０．１−１．０μｍの間の粒子寸法に対してはその最低値にある。更に、通常のＥＳＰは、ガス状排出物又はガスから粒子への転換の問題に対処することができない。
【０００５】
１９９７年、環境保護局（ＥＰＡ）は、微粒子の事案について新たな空気品質標準を勧告した。この規制の焦点は微粒子、即ち直径が２．５μｍ以下の粒子（（ＰＭ２．５）の排出である。この粒子は人の呼吸系に容易に侵入する。
【０００６】
典型的な通常のＥＳＰにおいては、垂直の平行基板の間に形成された通路の中央部分に垂直の線電極が置かれる。重い、典型的に鋼のプレートが、外部枠組に固定された支持構造から吊るされる。通常、１０個の堆積通路が１個のフィールドを形成する。工業用集塵装置は直列の３個以上のフィールドを持つ。かかる構造の例が、参考文献として取り入れられた米国特許４２７６０５６号、４３２１０６７号、４２３９５１４号、４０５８３７７号、及び４０３５８８６号に示される。
【０００７】
線電極（放電電極）と接地された収集板（収集電極）との間に、これら間のコロナ放電を含んで約５０ｋＶの直流電圧が加えられる。線から板に向かって移動する僅かなイオンが板間を流れている排出ガス内のダスト粒子に付着する。このとき、これら粒子は電場により板に向かって移動しその上に集まり、そこにダスト層が形成される。
【０００８】
乾式ＥＳＰにおいては、ダスト層は、ハンマーで板の縁に鋭い打撃を与えること（これは、典型的に板を「ラッピング」すると言われる）により乾式ＥＳＰから定期的に除去される。ＥＳＰがラップされると、ダスト層は、板と平行なダスト層との間の剪断力により板から下方に垂直に落下すると考えられる。しかし、初期の不完全部と面内の圧縮力とのため、ラップされたとき、図５に示されるように板が曲がる傾向がある。このいわゆる通常のラッピングモードにおける圧縮性の荷重が、板に沿いかつ板を横切る応力波の迅速な伝搬を作り、これが板の面と直角な方向における板の大きな横方向振幅（変位）を明示する。
【０００９】
ラッピング過程より幾つかの紛糾が生まれる。板の曲がりのため、板に力がかかり、幾分かのダストが板から離れて排出されるであろう。このダストは、次いで、ガス流の中に再び入る可能性があり、これは、下流の収集板により除去されるかもしれないし、されないかもしれない。板の曲がりと組み合ったラッピング力により生じた灰の層の破壊は、灰の層を小片に砕く傾向がある。より小さな灰の破片は大きな破片よりも、より再捕獲される可能性がある。大きな破片は、収集板に続くガス流の境界層内に止まり、次いで収集ホッパー内に滑り落ちる傾向がある。
【００１０】
通常の収集板は、板の曲がりと応力と疲労を減らすためにハンマー衝撃力の方向に沿って揃えられたリブにより補強される。これらのリブは、ラッピング中、板を支持して、ダストを雲のように壊す板の振動の振幅を小さくする。しかし、かかるリブは、通路を通るガス流の平滑さを大きく損なう。収集板の間のガス流が一様であることが非常に望ましい。乱流は収集効率を何分の１かに小さくさせ、境界層の厚さを小さくさせるであろう。乱流は、雲のようにされたダストを続けてガス流に沿うようにさせ、そしてこのダストは再びガス流の中に捕獲される。
【００１１】
上流のフィールドにおけるラッピングの結果としてガス流の中に再捕獲されたダストは、下流のフィールドにおいて再び堆積させられるであろう。しかし、乾式ＥＳＰの最下流のフィールドで堆積したダストはこの恩恵を受けず、従ってこのフィールドにおける再捕獲が、乾式ＥＳＰの総合収集効率における限界因子となる。
【００１２】
フルスケールの乾燥集塵装置における研究は、ラッピングによるフライアッシュの再捕獲が、低温側ユニットについて３０％の時間平均侵入（time averaged penetration）を、また高温側のものについて６０％という大きな割合を占めることを示唆する。最近の数１０年間における、９９．８％台以上の質量収集効率を要求する規制から誘導され、集塵装置の設計は、より大きな特別の収集面積及び高価格のユニット向かって進んで来た。このため、ラッピング再捕獲を制御する問題が重大になってきた。ダストのラッピングの総合目標は、再捕獲を最小にして堆積した灰の除去を効率的にすることである。
【００１３】
ダスト層除去のためのラッピングの問題は非常に大きい。ダスト層は１ｃｍまでの厚さになることができ、更にこれは、渦巻いているガス流を仕切っている典型的には１０ｍの長さの垂直板から落として再捕獲の小さい状態でホッパー内に滑り落とさねばならない。うまくラップするためには、ダスト層はできるだけ大きな破片になるように割らねばならない。更に、この破片は、落下中、できるだけ板の近くに止まらねばならない。ここで破片は、ガス流の速度が遅いガス流の境界層の中に「隠される」。しかし、曲がりと乱流のため、ラッピングは再捕獲をさせ易い。
【００１４】
一般に乾式ＥＳＰは、ガスから粒子への転換に関してＰＭ２．５標準の態様に合致させることも困難であろう。ガスから粒子への転換の際は、ＳＯ2、ＮＯｘ、及びその他の気体材料から形成される０．１μｍ又はそれ以下の粒子は、小さいサイトにおける核形成又は凝集により急速に成長する。２μｍ以上では拡散効果が大きく減らされるためゆっくりと成長する。
【００１５】
ガスから粒子への転換の管理において、乾式ＥＳＰが効率的でない二つの理由がある。第１の理由は、金属の収集板を使用しているＥＳＰは、硫酸塩及び硝酸塩の粒子を形成するように凝集するガス状汚染物質を効果的に除去することができない。第２に、ＥＳＰは０．１から１．０ｍｍの範囲の粒子の除去には効果が本来小さい。この寸法範囲は、ガス状物質からの粒子の成長について有力な核形成サイトである。結果として、乾式ＥＳＰは、発電所からの小さい粒子の排出物の多くの原因を効果的に除くことができず、そしてＰＭ２．５の要求に関する問題点を持つであろう。
【００１６】
この分野における現在の作業は、電子の付着によりＥＳＰ内部において多くのＳＯ2をＳＯ3に変換させる可能性を提供する。この過程において、ナノセカンド台でパルス化されたコロナ内に自由電子が形成される。線電極は、通常は負の直流電圧により急速な振動方法で帯電される。パルス化がコロナ効果を強化し、ガスをより多くイオン化し、そしてＮＯ2又はＳＯ2の分子との有益な相互作用のためのより多くの自由電子を作る。ＳＯ2除去のためにいかにこの過程を導くかを説明するために２種の機構が提案されている。一つは、直接収集するために帯電されたＳＯ2分子を形成している直接電子付着による。他方は、オゾンＯ３の形成を介したＳＯ3の形成による。ＳＯ３は反応Ｈ2Ｏ＋ＳＯ3→Ｈ2ＳＯ4を経て速やかにＨ2ＳＯ4（硫酸）を形成する。酸性の環境は鋼板及びダクト装置の腐食を増加させる。このため、電子の捕獲及びパルス化コロナの技法は、硫酸による化学的攻撃に耐える材料からコレクターを作ることを要求するであろう。
【００１７】
水を使用する異なった形式のＥＳＰは湿式ＥＳＰと呼ばれる。かかるシステムにおいては、垂直板はその頂部から底部に通過する流水の薄膜により覆われる。流水は、収集電極及び灰の除去機構として作用する。湿式静電集塵装置は、小さな再捕獲損失、反応ガスの収集能力及びラッピング不要の利点を提供する。しかし、水の酸化作用のため、金属板の使用が大きな腐食により妨げられる。灰を流す水の廃棄もまた問題である。
【００１８】
湿式ＥＳＰに伴う腐食の問題に加えて、水の薄膜の輸送に使用される基板材料は、湿式ＥＳＰの鋼板について典型的な「ドライスポット」の形成を防ぐために一貫して常に濡らしておかねばならない。さもなければ、ドライスポット上に灰が堆積して、収集面上のこれらの領域における粒状物質及びガスの更なる捕獲を妨げる。
【００１９】
新しいＥＰＡ要求に応じて設置することが期待されたいかなるＥＳＰも、通常の非効果的なＥＳＰが現在稼働している多くの工業的用途に改装できなければならない。新しいより厳しい粒子排出標準に合致するための現存の乾式ＥＳＰの費用の少ない改装は、多くの工業における大きな関心事である。これらの関心に応じて、ＥＰＲＩのチャンとアルトマンは最近、＜２μｍの粒子について微粒子制御技術を評価し、現存のＥＳＰの粒子制御効果を改善するための改装方法の詳細な経済的評価を導いた。
【００２０】
全てが現存のＥＳＰの下流に追加される装置である３種の有望なオプションが評価された。これらの全ては、積み重なった状態において、粒子排出量を＜０．０１ｌｂ／Ｍｂｔｕに減らすための能力を持つ。７種の組合せの費用解析により、独立型の湿式ＥＳＰ改装は大部分が費用（２．５ｍｉｌｌｓ／ｋＷｈ）であり、一方、湿式ＥＳＰの現存乾式ＥＳＰの最終フィールドへの改装は最低費用（１．２ｍｉｌｌｓ／ｋＷｈ）であることが示された。改装オプションも乾式ＥＳＰに新たな機会を与えた。これは、湿式部分と組み合わせて（ハイブリッド型ＥＳＰ）両者の最良の特性を活用するように使うことができる。例えば、ハイブリッド型ＥＳＰは、粒子の９５％以上を除去するために乾燥部分を使用することにより粒子収集を最適化でき、一方では、湿式部分はパルスコロナ技法を容易にするため及び再捕獲損失を無くすために使用することができる。ハイブリッド型ＥＳＰが湿式ＥＳＰからの水の汚染を最小にさせる可能性を提供することは明らかである。
【００２１】
このため、導電性であり、かつ水及び／又は酸の環境による腐食に耐え、更に濡らすことのできる軽量静電式集塵装置の収集基板に対する要求が存在する。収集装置は現存のＥＳＰシステムを容易に改装できなければならない、
【００２２】
【発明の概要】
本発明は、静電型集塵装置において使用する薄い膜の収集基板である。定義により、及び板と比べて、膜は曲げに抵抗できずかつ張力のみを加え得る構造要素である。膜はＥＳＰの用途及び状態に応じて多くの材料から作ることができる。これらには、布の形式の織られた繊維、並びに薄い柔軟なマトリックスに埋設された導電性繊維製の種々の複合体が含まれる。膜は、引張り状態（引張りバイアス）に保持され、そして乾式ＥＳＰのラッピング中は、収集した粒子を清浄化するために瞬間的に大きくなる衝撃的な引張り力を周期的に受ける。
【００２３】
収集面を「押す」のではなく「引く」ことの利点は、横方向の力がダストをガス流の中に戻すのではなくてダスト層を板から剪断により剥落させることである。更に、膜の使用により、ＥＳＰの運転に、ダスト層の水による除去及びパルスコロナによるガス状汚染物質の制御のような新規な技術種々の改良を組み込むことができる。
【００２４】
膜の別の用途は、金属板が大きな腐食を受けかつ連続的に濡らされた面を維持できない湿式ＥＳＰにある。良い濡れ特性を持った、即ち液体を良く吸収する細い繊維製の耐食性織物で作られた膜は、水の連続薄膜の適用を容易にする。
【００２５】
膜の使用により多くの利点が得られる。乾式集塵装置においては、いわゆる剪断ラッピングモード中における張力の適用を使ったダストの剥落のため、再捕獲損失を最小にすることができる。更に、予備伸長された膜は、十分に大きい引張り荷重を加えられれば、初期の不完全性を無くすことができる。このことと剛性の無いことにより、線電極からのより一様な距離が確保され、これによりワイヤーと基板との間の火花連絡と呼ばれる充電電極との短絡を最小にする。初期の不完全性と曲がりの両者が無い場合−現存のＥＳＰの板型の収集装置−は、ダスト層は大きな破片に割れ、これにより再捕獲損失を最小にする。補強部材の無いことは乱流を減らし、これが収集効率を高くしかつダスト層及び電流の場をより均一にする。更に、より軽い膜は、軽量であるために加えられる力が小さいときでも大きい加速度が発生し、このため蓄積したダスト層をより効果的に除去する。スタンフォード大学のハイテンプレチュアガスダイナミックスラボラトリーで行われた研究（D.Choi at el.:Experimental Study ofo Asy Layer Rapping and Re-Entrainment from the Collector Plates of a Laboratory-Scale Electrostatic Precipitator、TR-100055 Research project 533-01,Final Report prepared for EPRI,Sept.1991参照）は、剪断ラッピングは１／２−１／４の小さな加速度が必要なことを示す。これは通常のラッピングより小さな力を加えることを意味する。これは、膜材料に発生する高度の剪断剥落歪もより効率的なダストの剥離を促進することを意味する。最後に、膜の劇的に小さくなった質量は、設置、輸送、維持及びサービスに必要な労力と費用とを減らし、更に改装及び新たな構築の両者の総経費を減らす。
【００２６】
湿式集塵装置においては、湿式及びハイブリッド式の静電集塵装置における濡らしを容易にする耐食性の膜への水の噴霧により粒子の再捕獲を最小にすることができる。更に、湿式集塵装置における膜の使用は、パルスコロナ又は同様な技術を介してＳＯ2及びＮＯXのようなガス状汚染物質の除去を容易にする。
【００２７】
膜の使用により容易にされた改良の組合せにより、より少ない再捕獲、より少ない費用、ハイブリッドシステムにおける湿式集塵装置と乾式集塵装置との組合せ、及び低費用の改装により改良された容易性と効率のため、フィールド数の少ないことが要求されるより小型の集塵装置を作ることができる。
【００２８】
乾式ＥＳＰにおいて本発明による使用された膜の材料は、十分な導電率を持たねばならず、高温に耐えねばならず、疲労に耐えねばならず、酸性環境における腐食に耐えねばならず、湿式と乾式とのハイブリッド型ＥＳＰに使用される場合は良い濡れ特性を持つべきであり、軽量でなければならず、そして安価でなければならない。本発明は、用途に応じて、多くの使用材料の使用を許し、材料の選択は全ての環境に対して同じではない。しかし、広範な用途を見いだし得る材料の例は、非常に細い繊維の織物マットの形である。繊維は、炭素、ポリマー、シリカ及びセラミックを含んだ多くの材料から作ることができる。別の例は、超軽量複合シート及び非常に細い耐食性合金から作られたワイヤーベースの密なスクリーンである。
【００２９】
膜材料は耐食性でなければならないため、本発明は、ハイブリッド型ＥＳＰにおける乾式集塵装置と湿式集塵装置との組合せの可能性を開いた。ハイブリッド型ＥＳＰは、この利点を最適にするために乾式部分と湿式部分の両者から構成される。一例は、全ての乾燥フィールドとこれに続く最終の湿潤フィールドとを有する集塵装置である。かかる設備は、乾燥部分において粒子の大部分を除去し、最終段階に要する水の再利用を最小にしている。湿式の最終段階は再捕獲損失を最小にしかつガス状汚染物質を除去するためにパルスコロナシステムと共に使用することができる。
【００３０】
膜はダスト層の除去への新しい清浄化技術の使用を許し、同時に収集効率を高めかつ再捕獲を減らす。これにより、より小型のＥＳＰをもたらし、かつ現存のＥＳＰの改装をより効果的にする。また、板とは異なり膜は清掃中に比較的小さい力を受けるため、補強は不要である。ガスの流れは一様であり、粒子収集効率は大きくなるであろう。ダスト堆積の均一性の増加が、より一様な電流フィールドをもたらす。
【００３１】
【好ましい実施例の詳細な説明】
図面に示された本発明の好ましい実施例の説明に当たって、明瞭のために特別の用語の支援を受けることにする。しかし、本発明は、選定された特定の用語には限定されないことが意図され、また特定の用語の各が同じ目的を達成するための同様な方法で作動するであろうすべての技術的同等事項を含むことを理解すべきである。例えば、用語「連結され」又はこれと同様な用語がしばしば使用される。これらは直接の連結には限定されず、かかる連結が本技術熟練者により同等であると認識される別の部材を経た連結を含む。
【００３２】
好ましい膜８が図１に示される。導電性炭素繊維の織物マットが、膜８としての使用に適した材料の例として示される。しかし、その他の材料及び形態を使うことができる。
【００３３】
膜８は、上方フレーム部材１０と下方フレーム部材１２との間に張られた状態で保持される。フレーム部材は、好ましくは、図２に示されるように溝を形成しているＵ字形断面を有する強固なガラス繊維の溝型ビームである。膜８の上下の縁はフレーム部材の溝の中に挿入され、横方向に配置された脚１８及び２０の間に把持されて支持される。
【００３４】
膜を張った状態で保持するためのその縁を把持する無数の同等手段があることは勿論である。例えば、フレーム部材１０及び１２に代わって、膜８の両端が巻き付けられた１対の円筒体があり、これが、例えば予めプログラムされたサーボモーターにより、膜が引かれて張るまで回転する。しかし、円筒体に膜を巻き付けることは曲げにより繊維を破砕し、このためこの構造はあまり望ましくはない。この説明から本技術の通常の技術者により容易に理解される膜を張って保持する多くのその他の装置がある。
【００３５】
膜８は、作動位置においては、通常の乾式ＥＳＰに取り付けられる鋼の収集機基板と実質的に同じ位置に、排出ガスの経路内で排出ガスと平行に取り付けられることが好ましい。帯電された線電極が膜の経路の間に吊るされ、膜は接地される。帯電した線電極と膜との間に電場がある。
【００３６】
下方フレーム部材１２はＥＳＰフレーム１６に取り付けられ、そして上方フレーム部材１０は、例えばサーボモーター或いは油圧式又は空気圧式のシリンダーのような可変引張りローダー１４に取り付けられる。引張りローダーは可変でなけらばならず、これは膜に少なくも２種の異なった大きさの力を加えねばならないことを意味する。この２種の異なった大きさは、（引張りバイアス力と呼ばれる）膜を張るに要する引張り力、及び（衝撃力と呼ばれる）第２のより大きい大きさの力を含む。
【００３７】
希望するならば、引張り力は、これを膜の４個の縁の全てに加え得ることは勿論である。かかる多方向の引張りは、構造に一体性を与え、ある繊維が周りの他の繊維から離れて破断する可能性を防ぐ。引っ張られたとき、水平方向の繊維が荷重を伝達でき、これによりマトリックスとして作用するであろう。
【００３８】
引張りローダーとして機能し得る多くの装置があるので、ここに説明された形式の引張りローダーに限定すべきではない。本質的に、引張りローダー１４は、膜の縁の一つに引張り力を加え得る適宜の力発生装置とすることができる。これには全ての形式の原動機、即ち、油圧式及び空気圧式のシリンダー、モーター（電気機械式、熱機械式、油圧式、リニヤーなど）が含まれる。かかる原動機は単独で、或いはレバーなどのような別の機械的構造と組み合わせて使用することができる。通常の技術者は、好ましい引張りローダーに代わる他の多くの装置がありこれらは説明し尽くせないことを認めるであろう。
【００３９】
膜８をＥＳＰ収集装置の全運転時間にわたって張った状態に保つために、膜８は、引張りローダー１４により初期「引張りバイアス」状態に保持される。このバイアスは図３にグラフ的に示される。引張りバイアスは、膜を真っすぐにしかついかなる不完全状態も膜から本質的に無くし、そして膜と放電電極との間の距離を一定に保たせる。予定されたラッピングの時間間隔で引張りローダーが作動せられ、短時間、「衝撃力」中、膜に加えられる引張り力が急速に大きくされる。次いで、瞬間的に大きくされた衝撃力が元に戻され、膜を緩めて引張りバイアス状態に戻す。ラッピング作業中、衝撃力の適用と引張りバイアスへの回復が繰り返される。引張り荷重の大きさと持続時間とは最適状態とされるべきである。
【００４０】
衝撃力の周波数と持続時間とは、ガス流内の膜の位置により変わるダストの蓄積速度を含んだ多くの要因に依存する。例えば、下流にある膜は上流にある膜よりダストの蓄積が少なく、このため、衝撃力の所要適用回数はより少ないであろう。
【００４１】
周期的な衝撃力の適用がダスト層を膜から引き離させる。膜の面と直角方向の膜の大きな横方向運動は無いため、ダスト層の大きな横方向運動はなく、従って、横方向運動により多くの粒子が再捕獲されることはない。更に、膜における補強用リブが不要であるため、膜の周囲を流れるガスの流れはより一様である。収集面から剥がされたダストは、乱れたガス流には遭遇しないであろう。初期の不完全と曲りとが無いため、ダスト層は割れて大きな破片で乱れの少ない境界層内に入る。従って、剪断モードで剥がされたダスト片は、再捕獲損失を最小にしつつ膜を滑り降りて下方のホッパー内に落ちるであろう。
【００４２】
膜の使用は板に優る多くの利点を持つ。織物マットは曲げ運動を伝えない無限に多数のヒンジを持った板のような挙動をするため織物の膜と板との間の相違は容易に定められるが、膜と薄い固体板との間の相違は定めることが難しい。膜の定性的な説明は「曲げ又は面内の圧縮に対して無視し得る抵抗を与えるシート」である。対比して、板は曲げ剛性を有し、かつ曲げの場合の梁と同様に曲げと面内圧縮との両者に抵抗する。この曲げに対する抵抗は、板自体の重量により板が曲がらないようにするものである。
【００４３】
板が曲がるときは、断面のある部分は引張りを受け、中立軸の反対側にあるその他の部分は圧縮を受ける。対照的に、膜においては、断面全部が引張り力だけを受ける。この応力状態は「膜応力」と呼ばれ、膜及び薄いゴムシートのような本来の膜に存在する応力である。
【００４４】
従って、細い繊維又は線から作られた織物マットのような「理想的な」膜は、垂直状態においては、支持されなければその長さとは無関係にそれ自体の重量のために曲がる。即ち、膜はそれ自体の重量で曲がるが板は曲がらない点で、膜と板とは異なる。
【００４５】
このような柔軟で剛性が実質的にゼロの膜のため、堅い板における問題を生ずる初期の不完全部分の全ては、引張りバイアスで膜に予備荷重を加えることにより取り除かれる。引張りバイアスは、膜を真っすぐにして、両面を、他のＥＳＰ部材に関して予定された一定位置を有する本質的な平面にする。次いで、引張り衝撃力を加えることにより平らな膜を歪ませてダスト層を剥がす。
【００４６】
金属の固体板は、その寸法と材料の特性に応じて板として又は膜として見ることができ紛らわしい。以下の解析は、用語「膜」を定義する目的で固体膜と板との間の相違のより精密な説明を確立する。
【００４７】
下端が把持された垂直方向の片持ち式の板構造は、その垂直方向の長さｌが次式で与えられる限界値を越えると、それ自身の重量で曲がる。
【００４８】
【数１】
0003650579.tif 000002
【００４９】
ここに、Ｅはヤング係数、Ｉは断面の慣性モーメント、ｈは厚さ、そしてｑは単位長さ当たり重量である。S.Timoshenko,J.Gere;Theory of Elastic Stability,McGraw-Hill,New York,1961,page104参照。
【００５０】
「理想的な」膜は剛性ＥＩがゼロであるため限界座屈長さはゼロに等しい。しかし、厚さｈ及び幅ｂが与えられ、限界長さｌcがｌc／ｂ＜５のように幅ｂと比較して小さい場合は、長さと幅とは同じオーダーではない。同じオーダーの長さと幅が膜の幾何学的な定義により要求され、これは任意の２個の直交する方向の面内寸法（長さ及び幅）が同じオーダーの大きさのものであることであるが、第３の寸法（厚さ）はこれら２個よりも少なくも小さいオーダーの大きさのものである。もし長さと幅とが同じオーダーのものであれば、この構造は膜ではなくて狭い水平方向の紐と類似する。従って、限界長さｌcは小さく次のようになる。
【００５１】
【数２】
0003650579.tif 000003
【００５２】
このとき、固体板の剛性は無視できる。従って、式（２）に基づいて、シートの厚さが基準、即ち式（３）を満たすか又はこの値にごく近いならば、このシートは膜として定義される。
【００５３】
【数３】
0003650579.tif 000004
【００５４】
説明のために、式（３）により、幅ｂが２、３又は４ｍの平らな鋼構造（Ｅ＝２１０ＧＰａ，ρ＝７.８ｇ／ｃｍ3）は、厚さｈがそれぞれ０．１９、０．３４及び０．５２ｍｍ以下であれば膜として挙動するであろう。このため、現存の集塵装置における鋼板は、その厚さが少なくも数ｍｍであるため、膜として見ることはできない。アルミニウム合金についての比率ρ／Ｅは鋼についてと同様であるため、この材料に対しては、鋼についてと同じそれぞれの厚さが得られる。同じ幅のシートが、例えばケブラー４９（Ｅ／ρ＝０．８６×１０6ｍ）で作られた場合は、これは、その厚さが０．３３、０．６０及び０．９３ｍｍ以下であれば膜として挙動するであろう。
【００５５】
ＥＳＰの収集基板としての膜の使用から生ずる幾つかの利点がある。張られた膜による収集装置のダスト剥落機構は、現存の板ラッピング式ＥＳＰのものとはかなり異なる。膜の剥落機構が図４に図式的に示される。初期の不完全を無くすために、膜に引張りのバイアスが加えられる。上述のように、膜は、堆積した灰を剪断作用により除去し得る加速度を作るに十分に大きい追加の衝撃力ΔＰを周期的に受ける。この剪断機構は、殆ど歪のないダスト層に関して膜を急速に歪ませることを含む。衝撃力は、平行なダスト層に間して膜面内の膜の縁に加えられる。引張り力は膜とダスト層との間の剪断力を作る。この剪断力が膜からダスト層を分離させ、ダスト層はホッパー内に滑り落ちる。
【００５６】
膜の材料は、ダスト層と膜との間を剪断させるに要する引張り力に耐えるように、裂け又はその他の割れ目の形成に対して十分な抵抗を持たねばならない。しかし、膜は剪断のための高度の歪を提供するように比較的小さい堅さも持たなければならない。
【００５７】
膜の剪断機構の利点に加えて、膜の低質量から別の利点が導かれる。軽量であることは、言うまでもなく収集面の設置及び新しい構造の輸送を容易にし、更に改装又は修理の費用を下げるであろう。しかし、膜は軽量であるため、付着したダスト層の清掃のための衝撃力が使われたときの加速度の上昇をもたらすであろう。事実、前述のように、通常のラッピングモードと剪断ラッピングモードとの比較は、後者が優れていて１／２から１／４の加速度を要し、このため同じ質量に対して通常のラッピングモードと比べて１／２から１／４の小さい力を加えることが要求される。１／２から１／４のより小さい加速度の要求と組み合ったより軽い膜の使用は、より良い効率を達成するためのラッピング技術を最適化する可能性がある。
【００５８】
従来の手法と本発明との比較が図６に示される。明らかなように、通常の鋼板に加えられた大きな力でも比較的小さい剪断剥落用の歪を作るだけである。より堅くなくかつ軽い膜と通常の板とを置換すれば、より小さい力で同じか又はより大きな歪に達することができる。
【００５９】
加速度の利点の解析は次のとおりである。一例として、ｘ＝０において大きさ
【００６０】
【外１】
0003650579.tif 000005
【００６１】
【外２】
0003650579.tif 000006
【００６２】
【数４】
0003650579.tif 000007
【００６３】
ここに、ｍは単位質量、Ｌは棒の長さ、Ｅはヤング率、Ａは断面積、ｔは時間、そしてｕ（ｘ，ｔ）は変位であり、また
【００６４】
【数５】
0003650579.tif 000008
【００６５】
はγ次モードの自然振動数である。式（４）の第１項は強固なボデーの運動を表し、第２項は振動が生じた場所の静的変形として見ることができる。
【００６６】
長手方向の変形ε（ｘ，ｔ）＝∂ｕ／∂ｘ及び加速度α（ｘ，ｔ）＝∂2ｕ／∂ｔ2は式（５）より見いだすことができる。微分の実行後、先頭の項だけを残す。結果は次の通りである。
【００６７】
【数６】
0003650579.tif 000009
【００６８】
板及び膜の両者は、同じ長さＬと同じ幅ｗを有し、板補強部材の乱流効果は無関係であると仮定する。厚さがｔp及びｔMであり、加えられた引張り力の大きさがＰP、ＰMであり、そして密度がρP、ρMとする。添字Ｐは板を、Ｍは膜を示す。更に、上の棒についての結論を板及び膜に適用すると仮定する。これは十分に大きいｗに対しては良い近似である。従って、膜及び板の歪及び加速度の関係は次のようになる。
【００６９】
【数７】
0003650579.tif 000010
【００７０】
【数８】
0003650579.tif 000011
【００７１】
同様に、周波数における関係は次の通りである。
【００７２】
【数９】
0003650579.tif 000012
【００７３】
鋼板及び膜に使用される例えば炭素繊維の密度比は、典型的にρP／ρM＝４で
【００７４】
【外３】
0003650579.tif 000013
【００７５】
式（７）、（８）及び（９）から次の関係が得られる。
【００７６】
【数１０】
0003650579.tif 000014
【００７７】
この解析は、膜の長手方向歪と加速度の両者は、膜に板と同じ力が加えられた場合に劇的に増加し、一方、自然周波数は常に板よりも膜の方が大きいことを示す。これらは、まさしくダストの効果的な剥離に必要な特性である。
【００７８】
従って、膜は、板形式のＥＳＰにおけると同じ歪及び加速度を持つためには、より小さい力を加えることでよい。このことは、希望の歪と加速度とを作るために使用されるラッピング装置は、通常の板用に必要なものと比べてより頑丈でなく作ることができ、従って費用が少ないことを意味する。
【００７９】
更に、補強部材の影響は上の解析では無視されたため、結論は極めて控えめである。この補強部材を考慮にいれたとすれば、結論は膜に対して更に有利である。例えば、補強された板の総質量は補強されない板の質量のほとんど２倍である。このため、加速度の比はαm／αp＝３０ＰM／ＰPに近く、上の式（１０）において予測された大きさの約２倍である。上の解析に補強部材が含まれた場合は、板の「相当」厚さ、従ってその堅さは歪の比とともに劇的に増加するであろうため、歪についても同様な結論が得られる。
【００８０】
多数の繊維ベースの材料が膜としての使用に適している。膜は、非常に細い耐食性の繊維、又は繊維のストランドから作られた織物マット、並びに耐食性ワイヤーから作られた非常に薄くてかつ柔軟な高密度のスクリーン又はメッシュを含む。個々の繊維、繊維から作られたストランド、或いは十分小さな開口を有するスクリーンワイヤーは、薄い被覆を支持し又は持つことができる。この被覆は周囲の腐食条件から繊維を保護するため、繊維の導電性を強化するため、或いは開口なしの収集面を作るために使用することができる。
【００８１】
繊維は、金属、セラミックス、ポリマー、シリカ、炭素その他の多くの材料から作ることができる。金属及び合金から作られた繊維は、通常ワイヤーと呼ばれる。ワイヤー及びワイヤーのメッシュは種々の用途のために製造されてきた。かかるワイヤー及びメッシュは、温度はかなり高いが腐食問題は大きくない乾式集塵装置において使用できる。ステンレス鋼製のスクリーンは化学薬品により腐食及び温度７６０℃（１４００゜Ｆ）における酸化に耐える。これらは、２５．４×２５．４ｍｍ（１×１インチ）当たりワイヤー数が６００×６００以上、直径及び開口（穴）が２０μｍ台、そして比重が０．２ｋｇ／ｍ2以下のメッシュとして市場で入手できる。これらは、通常のＥＳＰにおいて使用され、そして比重が１５−３０ｋｇ／ｍ2以上の現存の補強された板（厚さ１から２ｍｍ以上）とは区別すべきである。この比重は膜の比重より１桁大きい。
【００８２】
更に、最近の１０年間に、普通でない材料からの繊維が開発されている。これには、セラミック繊維（例えば、商標名ＮＥＸＴＥＬ、ＦＰ、ＳＣＳで発売されている繊維）、ポリマー繊維（例えば商標名ＫＥＶＬＡＲ、ＳＰＥＣＴＲＡで発売されている繊維）、シリカ繊維、炭素繊維が含まれる。これら繊維の全ては織物状材料に織られ、集塵装置の収集面として使用される。例えば、セラミック繊維は、その他の材料のため厳しい腐食問題の生ずる可能性のある湿式集塵装置において使うことができる。シリカ繊維は１０００℃以上の高温の用途に使うことができる。
【００８３】
これら通常でない膜の比重は、（枠を除いて）典型的に０．５−１ｋｇ／ｍ2以下である。例えば、ファブリックデヴェロップメンツ社（クォークタウン、ペンシルバニヤ）は、１束当たり１２０００個の繊維（直径７μｍ）により図１に示されたものと同様な炭素繊維の織物マットを生産する。束の太さは１ｍｍ以下であり、比重は僅か０．６６１ｋｇ／ｍ2である。これは、３×１０ｍの膜が枠無しでわずか約２０ｋｇであろうことを意味する。これに反して、同じ寸法の厚さ２ｍｍの鋼板は、枠及び補強部材なしで約４７０ｋｇである。ある普通のＥＳＰの板は１０ｍｍもの厚さである。
【００８４】
しかし、一般に、選択された材料とは無関係に、膜材料は、腐食、燃焼、機械的及び熱的の疲労に耐えねばならず、かつ十分な導電率を持たねばならない。集塵装置における電流は極めて小さく、このため湿式静電型集塵装置における水流でも満足な導電性を提供する。膜は多くの候補の中から選ばれた適宜の材料から作ることができる。ある特定の環境に対する最良の選択は、環境に基づいて変化するであろう。しかし、現在の大多数の環境に対する最良の選択は、被覆されたシリカ、炭素又はセラミックの繊維、又はステンレス鋼ワイヤーのメッシュであると思われる。勿論、満足な特性を有するその他の多くの材料が、本発明に有用であると考えられる。
【００８５】
多くのＥＳＰは中等程度の温度で運転するため、ポリマーマトリックスを有しかつ蒸気成長の炭素繊維に基づく複合体は良い候補である。これは熱伝導率と強度が大きく、かつ集塵装置の導電性の要求を満たすことができる。多くの異なった方法で作られた炭素繊維の使用は、経済上及び機能上の利点を提供できる。セラミック繊維は、湿式ＥＳＰ用として好ましい特性を持つ。
【００８６】
シリコンで強化された炭素繊維は約１４９℃（約３００゜Ｆ）の温度において連続して使用できるため、シリコンは膜マトリックの良い候補である。シリコンは、伸び２００％の能力を有するように作ることができる。このため、シリコンベースのポリマーマトリックス複合体は、高温で作動中に灰の粒子を剥がすために引っ張ることのできる複合膜を作るために使用することができる。明らかに、膜用のその他の選択もまた可能である。
【００８７】
高温用としては、繊維は織物ストランドの形で単独で使用できる。ダスト層は、層と膜との境界面においては破断しないので、収集面の粗さはダストの効果的な剥離には影響しない。例えば、シリカのようなある種の繊維は１０９３℃（２０００゜Ｆ）までの温度に耐え、高度の腐食環境において使用することができる。その他の炭素繊維は１０９３℃（２０００゜Ｆ）までの環境において作動するように作れるが、これらは非常に効果である。
【００８８】
裸か又は被覆され、マトリックを有し又は無しの炭素繊維は多くの優れた特徴を持つ。これらの電気抵抗は１０から１００μΩ−ｍの範囲である。鋼の抵抗は典型的に１μΩ−ｍ以下であるが、静電集塵装置に必要な電流は非常に小さいので、繊維の高い抵抗値は容認できる。オハイオ大学で指導された試験は、炭素繊維のマットが静電集塵装置による灰の粒子を集め得ることを示した。水の薄膜でも湿式集塵装置における収集電極として働くので、これは期待すべきことである。炭素繊維及びセラミック繊維は、本質的に腐食せず、化学薬品の攻撃に対して非常に抵抗する。更に繊維は優れた疲労特性を有し、鋼よりも高い耐久限度を持つ。
【００８９】
繊維ベースの膜は、その低密度ρ、高い疲労限度σe（非常に大きいサイクル数、典型的には１０6回繰返し荷重を加え、構造が作動に対して安全でなくなる点以上の最高許容応力として定義される）のため、以下の解析において説明されるように、その他の可能な候補に関して疲労に対する優れた特性を持つ。ラッピング過程中の典型的な加速度は、２００ｇ、即ちほぼα＝２０００ｍ／ｓ2に達することがある。このため、加えられる最大の力は、値Ｐmax＝ｌｂｈρ（２０００）に達する。ここに、ｌ、ｂ、ｈは、膜の長さ、幅及び厚さである。最大応力は耐久限度σeを越えてはいけないため、最大許容荷重はＰmax＝ρeＡ＝ρｂｈである。ここに、Ａは断面積である。このため、最後の二つの式からσe≧２０００ｌρであることを見いだす。次いで、疲労安全係数を次式のように定める。
【００９０】
【数１１】
0003650579.tif 000015
【００９１】
鋼、アルミニウム合金、及び炭素に対するσeの典型的な値は、それぞれ５（１０）8、１．３（１０）8及び１（１０）8Ｐａであり、また密度は７．８（１０）3、２．６（１０）3及び２（１０）3ｋｇ／ｍ3である。そこで、鋼及びアルミニウム合金についての疲労安全係数ｆは、約３０／ｌ及び４０／ｌであり、一方、炭素繊維についてはその値はより大きく、約２５０／ｌである。典型的な長さｌ＝１０−１５ｍに対して、鋼又はアルミニウム合金製の収集電極は安全エッジで作動し、一方炭素ベースの収集装置は疲労破壊に対してより安全である。
【００９２】
膜が炭素ベース又はシリカベースの複合体のような硫酸による薬品攻撃に耐える耐食性材料から作られた場合は、このことによる利点が多い。第１に、乾式ＥＳＰと湿式ＥＳＰとを組み合わせる可能性が有利である。この組合せは本質的に再捕獲損失をゼロにするであろう。加えて、気体から粒子への転換を防ぐための前述の「電子捕獲」技術を組み込むことができ、これは硫黄分の多い石炭を焚く発電所において重要なことである。これらの特徴により、本発明を使用した新しいＥＳＰはＰＮ２．５規制に合致することができる。
【００９３】
湿式ＥＳＰにおける膜３０のような膜の頂部から流下する水の外層が図７に示され、この水が流れるときダストの粒子を集める。水は、膜３０の頂部の付近のアプリケーター３２から膜３０に導かれ、そして膜３０の底部付近のコレクター３４内に流下する。１０ミクロン以下の典型的な直径の非常に細い炭素繊維又はシリカ繊維は優れた濡れ特性を有するため、同じ膜を乾式、湿式及びハイブリッド式のＥＳＰに使うことができる。
【００９４】
湿式ＥＳＰにおいては、水は導電収集面であり、従って基板は導電性材料である必要がない。更に、基板は、粒状物質を除去するために張力で引っ張ることが不要であるため膜である必要は無い。水の流れが粒状物質を除去する。しかし、湿式及び乾式の用途に使用される細い炭素繊維、シリカ繊維又はその他の繊維の好ましい織物マットの能力は、その優れた湿潤性、耐食性、及び引っ張られる能力のために生じるという追加の利点である。このため、一実施例は、再捕獲を減らすために１基の湿式ＥＳＰが続く複数の乾式ＥＳＰフィールドである。全ての収集基板が好ましい膜材料から作られるが、乾式フィールドだけは周期的に衝撃的引張り荷重が加えられる。
【００９５】
種々の材料から作られる膜についての多くの実験がラスカレッジオブエンジニヤーリング及びテクノロジーオブオハイオユニバーシティにおいて行われた。
【００９６】
多くの中で、次の２種の異なった炭素ベースの織物マットが試験された。ファブリックデヴェロップメンツ社（クォークタウン、ペンシルバニヤ）製のファブリック１１５０（厚さ０．３ｍｍ、質量２０７ｇ／ｍ2）、及びアコムパーフォーマンスデベロップメンツ社（シカド、イリノイ）製のファブリック３ＣＯＷＣＡ−７（厚さ０．３６ｍｍ、質量２０４ｇ／ｍ2）。炭素繊維ベースの膜は、多くの態様において、種々の繊維から作られた多数の織物膜の典型的な標本として見ることができる。このため、これら２種の膜についての基本的な試験結果が以下与えられる。
【００９７】
電気抵抗／導電性の決定のための試験により、炭素ベースの織物マットは半導体のような挙動をすること、室温におけるこれらの抵抗は１０-04Ω−ｍ台であることが示された。より導電率の大きい材料で繊維／ストランド／膜を被覆することにより導電率を改良することができるが、ダスト収集効率に対する実験により、ＥＳＰの用途に対してはこの小さい導電度で、なお十分であることが示された。高温で行われた実験は、ＥＳＰの運転温度（１５０−２００℃）において抵抗が約１０％減少することを示した。
【００９８】
この２種の膜材料が濃度１０ｍｏｌ／ｌの硫酸を入れた管の中（即ち、実際のＥＳＰにおけるよりなお攻撃的な環境内）に浸漬された耐硫酸試験により、炭素ベースの膜は優れた性質を有することが明らかにされた。
【００９９】
濡れ特性の試験は、この２種の炭素ベースの膜が液体を非常に良く吸収し、膜を水に浸けた後の重量の相対増加が５５から７０％の間であることを示した。この結果は、最も有望な他の繊維ベースの織物膜が良好な濡れ特性を有することを示す。
【０１００】
耐燃焼実験においては、この２種の材料は、少なくも数週間にわたって高温の炉の中に保持された。これらの試験は、ファブリック１１５０は２３２℃（４５０゜Ｆ）までの温度に耐え、一方、ファブリック３ＣＯＷＣＡ−７は２８８℃（５５０゜Ｆ）までの温度に耐え得ることを示した。
【０１０１】
膜の試験では、チニウスオルセン試験器を使用して、１個のストランド及び標準寸法（１７７．８×２５．４ｍｍ（７×１インチ））の炭素繊維膜標本について静荷重弾性応答が試験された。これらの結果が、ファブリック１１５０について図８に与えられ、図９のファブリック３ＣＯＷＣＡ−７及びＳＥＡ４３４０鋼の結果と比較された。
【０１０２】
予備的な結果は、構造体としての膜は、その膜を作る炭素ストランドとは異なった挙動をし、堅さがかなり小さいことを示す。また、炭素繊維から作られたストランド及びこのストランドから作られた膜の両者は、図９に示されるように、同等の荷重において対応する鋼の標本より大きい歪を示した。より大きい歪みは、ダスト層のラッピング過程においてより大きな剪断剥落効果を作るため、実際のＥＳＰにおいて必要である。この試験は炭素繊維ベースの膜のみについて行われたが、シリカのようなその他の繊維ベースの織物材料も同様な挙動を示すであろうことが期待される。
【０１０３】
ＥＳＰにおいて炭素ベースの織物によるダストの収集が可能であるか否かを調べるために、炭素繊維製の２種の織物布のダスト収集効率を決定するために多くの実験が行われた。この実験は、図１０に示された小型の実験用集塵装置において行われた。
【０１０４】
集塵装置は、図１０に示されるように円形断面の平滑壁の風洞よりなる。周囲空気及び圧縮空気により吹き上げられたダストが、送風機により風洞内に送り込まれる。空気速度は入口弁により約１−２ｍ／ｓに制御される。垂直方向の管放電電極と垂直方向の膜との間に電源により高電圧が加えられる。管電極は負極を有し、膜は接地される。相対湿度５０％以上を保つために、水中に圧力気泡を流すことにより湿度を大きくさせる加湿器が使用される。
【０１０５】
風洞は、長さが１５２４ｍｍ（６０インチ）、直径が３０４．８ｍｍ（１２インチ）である。膜は、長さが１７７．８ｍｍ（７インチ）、幅が１５８．８ｍｍ（６  １／４インチ）である。管電極は、直径９．５ｍｍ（０．３７５インチ）の真鍮管で作られる。垂直の管には、電場を強くするために、直径２．５４ｍｍ（０．１インチ）、長さ２５．４ｍｍ（１インチ）のスパイク１０個が連結される。スパイク間の距離は３１．７５ｍｍ（１．２５インチ）である。管電極と膜とは、プラスチック枠に取り付けられる。電極と膜との間の距離は２０３．２ｍｍ（８インチ）である。
【０１０６】
実験の行われた膜標本は、１７７．８×１５８．８ｍｍ（７×６．２５インチ）の寸法である。実験は、室温２０−３０℃、室内の湿度４５％から５５％の範囲で行われた。収集時間は２５分間であった。
【０１０７】
２種の材料について約３０回の実験が行われた。流れの振動がダストの剥離に影響を与える可能性があるため、次の３種の異なった連結モードが試験された。図１１に示されるような木綿糸により背面で非導電性のプラスチック板に膜を縫い付けるモード、図１２に示されるような膜をプラスチック板に接着するモード、及び図１３に示されるような板のないモード。
【０１０８】
炭素ファブリック１１５０については、プラスチック板なし及びファブリックが木綿糸でプラスチック板に縫い付けられた２種の収集状態が試験された。ファブリック３ＣＯＷＣＡ−７については、ファブリックがプラスチック板に接着された一つの収集モードだけで試験された。
【０１０９】
プラスチック板なしのファブリック１１５０の実験結果が図１４に示される。ファブリックは流れの振動により振動しているので、ダストの幾分かは膜から剥がされる。これが流れの中に再び入るか否かを調べるために、下方でダストを集めるための特別なトレイが使われた。このトレイには、各の幅が１０ｍｍで流れと平行の数個のスロットがある。膜は完全には張られないが、その振動はダストをガスの流れの中に押し戻さず、かつ剥がれたダストの全てが（膜に最寄りの）第１のスロット内に留まることが確かめられた。振動により剥がれたダストの平均百分率は約２２％であることが見いだされた。
【０１１０】
背後にプラスチック板のあるファブリック１１５０での実験結果が図１５に示される。振動が無いため、スロット内に落ちたダストはない。２５分間に集められたダストの総量は２９．４１ｇであり、これは、ダストが背後のプラスチック無し、即ち振動がある緩い膜で集められたときより約２０％大きかった。
【０１１１】
最後に、炭素ファブリック３ＣＯＷＣＡ−７における実験結果は、ただ１種の状態、即ちファブリックがプラスチック板に接着された状態だけで得られた。
【０１１２】
端子繊維は半導体に属するが、実験は、これら繊維から作られた膜がダストを十分にうまく集めることを明らかに確認した。
【０１１３】
両方の膜は、非常によく似た性質の端子繊維から作られた。しかし、これらの膜が集めたダストの量は、ファブリック１１５０が背後のプラスチック板に確り取り付けられた場合（膜が振動できない場合）でも、ファブリック１１５０によるよりもファブリック３ＣＯＷＣＡ−７による方が非常に多かった。両ファブリック間の主な相違は織りの密度である。ファブリック３ＣＯＷＣＡ−７はより密度が高く、この要因は良いダスト収集効率に対して大きな役割を果たすと思われる。即ち、電流の大きさだけでなくその密度（膜の単位面積当たりの電流）も非常に重要な役割を担うように見える。
【０１１４】
ＥＳＰにおける相違の研究は、煙道ガスからＮＯXを除去するためにパルスコロナと組み合わせられたアンモニア噴射を含む。この方法は、石炭が燃えたときにできる硫黄ガスとアンモニアとが反応したときに生ずる硫酸アンモニア（ＮＨ4）2（ＳＯ4）の形成により完了する。
【０１１５】
硫酸アンモニアは、ＥＳＰ内の運転温度において完全に通路を塞ぐような大きな粘着性を有し、機械装置の作動を妨げて仕事を「ガムアップ」させる。その結果、アンモニア添加は、ＥＳＰにおいては、状況が最も切迫したときにだけ行われる。現在は、これは、灰の抵抗が小さくてＥＳＰが灰を集めないであろうようなときに生ずる。アンモニアは粒子の接着性を大きくし更に凝集を強化するために使用される。
【０１１６】
金属部品を有し運転しているＥＳＰから硫酸アンモニアを除去する良い方法はない。板の洗浄は、硫黄が溶液内に入ったときかなりの腐食をもたらすであろう。更に、これは運転装置の停止を必要とし、（オンライン）水噴射は典型的に不可能である。これは、湿式集塵装置についての場合ではない。しかし金属ベースの湿式ＥＳＰは、使用されるアンモニア噴射の大きな腐食により被害を受けるであろう。
【０１１７】
蓄積した硫酸アンモニアを除去できるか否かを調査するために、オハイオ大学において、ファブリック１１５０製の織物膜が試験された。この実験は１７７．８×１７７．８ｍｍ（７×７インチ）の膜について行われた。この膜は、硫酸液（９８％モル）により処理され、続いて水酸化アンモニア液（３０％モル）に浸漬され、次いで炉の中で約９３．３℃（２００゜Ｆ）の温度で１０分間加熱された。最後に、膜の頂部から比較的遅い速度で水により約５分間濯がれた。
【０１１８】
水が硫黄の結晶を溶かすとしても、繊維織物は硫酸アンモニアを保持してこれを解放しないと考えられる。しかし、試験は、炭素繊維の織物が硫酸アンモニアを容易にほぼ１００％洗浄できることを示す。実験はまた炭素膜が酸性環境に対して完全に耐えることも示した。
【０１１９】
本発明の幾つかの好ましい実施例が詳細に説明されたが、本発明の精神又は特許請求項の範囲から離れることなく種々の変更をなし得ることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  好ましい膜収集装置を示す正面からの斜視図である。
【図２】  図１の線２−２を通る断面の側面図である。
【図３】  荷重対時間のグラフ表示である。
【図４】  本発明の剪断機構の図式的な側面図である。
【図５】  ラッピング中における通常の板の横方向運動の図式的な側面図である。
【図６】  荷重対長手方向変形のグラフ線図である。
【図７】  湿式ＥＳＰを示している図式的な側面図である。
【図８】  炭素繊維膜について歪に対してプロットされた応力のグラフ線図である。
【図９】  異なった材料について歪に対してプロットされた応力のグラフ線図である。
【図１０】  実験装置を示す図式的な側面図である。
【図１１】  膜についての置換可能な連結構造を示す側面図である。
【図１２】  膜についての置換可能な連結構造を示す側面図である。
【図１３】  膜についての置換可能な連結構造を示す側面図である。
【図１４】  プラスチック板なしの織物１１５０についての実験結果を含んだ表である。
【図１５】  プラスチック板付きの織物１１５０についての実験結果を含んだ表である。
【図１６】  織物３ＣＯＷＣＡ−７についての実験結果を含んだ表である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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