(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラと、ボイラから排出された排ガス中のダストを集塵する電気集塵機とを備えた焼却処理設備において、
排ガス温度が３００℃のところで集塵する前記電気集塵機を、前記ボイラと共通の缶体に内蔵し、電気集塵機設置箇所の通気断面積をボイラ部の通気断面積よりも広くするとともに、案内板及び整流板の役割を果たすボイラチューブ群の後流に配置したことを特徴とする焼却処理設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭燃焼ボイラやごみ処理設備等で廃熱回収ボイラを有する設備の排ガス処理技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴミ焼却炉から排出される排ガス中には、ＨＣｌやＳＯxなどの酸性有害物質が含まれるため、これらを中和する目的で、Ｃａ（ＯＨ）2（消石灰）を吹き込んで中和し、生成されたＣａＣｌ2やＣａＳＯ4の粉体を後続のバグフィルタで粉塵と共に除去して無害化していた。ところが、この処理方法を旧来の処理設備に適用すると、バグフィルタに堆積するダストの量が増加するため、バグフィルタの逆洗の頻度が高くなって、効率が低下する。
【０００３】
そこで本出願人は先に、特開平８−１１７５４９号公報において、図１２に示すような処理方法を開示した。
図１２において、焼却炉１で発生したダストを含む排ガスは、ボイラ２、エアヒータ３を経てプレダスタ４に送られて一次集塵した後、消石灰を吹き込み、バグフィルタ５で二次集塵し、ブロア６で吸引されて煙突７から大気中に放出される。プレダスタ４で一次集塵することにより、バグフィルタ５に送られる排ガス中のダストの量を低減し、バグフィルタ５の逆洗の頻度を低くすることが可能となる。
【０００４】
このプレダスタ４に用いられる集塵機としては、電気集塵機が一般的である。電気集塵機は、放電極（−）と集塵極（＋）との間に直流の高電圧を印加し、放電極で負に帯電したダストを集塵極に吸着し、集塵極を超音波振動や槌打により落下させて集塵を行うものである。
【０００５】
電気集塵機の集塵効率は、ダストの電気抵抗率に影響されることが知られている。図１４に示すように、ダストの電気抵抗率が１０11Ω・ｃｍ以上になると逆電離現象により効率が低下する。また、ダストの電気抵抗率は、図１５に示すように、ガス温度が１３０℃近辺で最大になり、その温度より低くなるほど、あるいは高くなるほど電気抵抗率が低下し、集塵効率が向上する。なお、炭種やダスト成分性状で、ａ1、ａ2、ａ3に示すカーブのように、抵抗特性が異なる。
【０００６】
一方、石炭焚きボイラにおいては、図１３（ａ）に示すようにエアヒータの後流に設置する低温電気集塵機方式（１３０℃前後）と、図１３（ｂ）に示すようにボイラー節炭器の後流に設置する高温電気集塵機方式（３８０℃）がある。
図中１１はボイラ、１２は脱硝設備、１３はエアヒータ、１４は電気集塵機、１５は誘引通風機、１６，１８はヒートパイプ式ガス−ガスヒータ、１７は脱硫設備、１９は煙突である。
【０００７】
三菱重工技報Ｖｏｌ．３１、Ｎｏ．４（１９９４−７）においては、９０℃の低低温電気集塵機により、電気抵抗率を低くして効率を上げることが開示されている。
日立評論Ｖｏｌ．７６、Ｎｏ．１０（１９９４−１０）においても、排ガスを低低温（９０〜１００℃）で電気集塵するシステムが提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これらの低温電気集塵機方式及び高温電気集塵方式のいずれも、電気集塵機の集塵効率を向上させることを目的とするものであるが、図１２及び図１３に示すように、各排ガス処理設備がシリーズに設置されており、スペース大、構造複雑、コスト大となっている。
【０００９】
さらに、図１３（ａ）に示すような低温電気集塵機方式においては、集塵効率は高くなるが、酸露点腐食が発生し、その対策に、耐酸腐食剤、塗装が必要となり、その維持管理が複雑になると共に、失敗すると設備保全費が嵩むという問題がある。
【００１０】
また、図１３（ｂ）に示すような高温電気集塵機方式においては、図１６に示すようにボイラ２と電気集塵機１０の間をダクト８で接続しているため、排ガス温度が低下し、所定の高温電気集塵効率が得られなかったり、ダクト８の長さが必要であるため、設備の設置スペースを確保する必要があるという問題があった。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、低温や高温域では電気抵抗が低下するため電気集塵機の性能がよくなる特質を利用して、高温域のボイラ内に電気集塵機を設置することで電気集塵機の高性能、小型化を図り、設備全体のスペースを大幅に縮小すると共に、集塵効率の向上を図ることのできる焼却処理設備を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、ボイラと、ボイラから排出された排ガス中のダストを集塵する電気集塵機とを備えた焼却処理設備において、排ガス温度が３００℃のところで集塵する前記電気集塵機を、前記ボイラと共通の缶体に内蔵し、電気集塵機設置箇所の通気断面積をボイラ部の通気断面積よりも広くするとともに、案内板及び整流板の役割を果たすボイラチューブ群の後流に配置したことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明を適用したゴミ焼却炉の排ガス処理システムの構成例を示すものである。本例においては、電気集塵機１０をボイラ２と共通の缶体に内蔵したものである。図中３はエアヒータ、５はバグフィルタ、６はブロワ、７は煙突である。この実施の形態では、電気集塵機１０をボイラ２と共通の缶体に内蔵することにより、従来のプレダスターが不要となり、そのスペースとコストの低減が可能となる。
【００１５】
図２は本発明を適用した石炭焚きボイラの排ガス処理システムの構成例を示すものである。本例においては、電気集塵機２０をボイラ１１と共通の缶体に内蔵したものである。図中１２は脱硝設備、１３はエアヒータ、１５は誘引通風機、１６，１８はヒートパイプ式ガス−ガスヒータ、１７は脱硫設備、１９は煙突である。この実施の形態では、スペースとコストの低減と共に、電気抵抗率が低くなる高温度領域に電気集塵機を設置できるため炭種制限が無くなり、また炭種に合わせて電気集塵機設置温度域を選定することが可能となる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について具体的に説明する。
図３は本発明の第１実施例の概略図を示すものである。図において、３１はボイラ・節炭器、３２はボイラ、３３はボイラチューブ、３４は電気集塵機、３５はダスト排出用コンベアである。電気集塵機３４は、図３のように１基だけでなく、図４に示す第２実施例のように、複数基、多段に配置して集塵効率を上げることもできる。
【００１７】
電気集塵機３４の効率を考慮して、例えば排ガス温度が約３００℃のところで運転する場合、必ずしも、図３のようにボイラチューブ３３の後流の位置が最適とは限らないため、図５に示す第３実施例のように、２基のボイラチューブ３３の中間に電気集塵機３４を配置することもできる。また、図６に示す第４実施例のように、ボイラチューブ３３が垂直設置型のものでは、その下部に配置することもできる。さらに、図７に示す第５実施例のように、電気集塵機３４の設置個所の通気断面積をボイラ部の通気断面積よりも広くすることで、排ガスの流速を下げ、集塵時間を長くして効率を向上させることができる。
このように、ボイラ内のガス流速は１．０〜３ｍ／ｓであり、電気集塵機の適正ガス流１〜２．５ｍ／ｓと大差ないため、ほぼ同じ缶体サイズでよいため、内蔵が可能である。
【００１８】
次に、電気集塵機における電極の配列の仕方について説明する。
図８はボイラにおけるボイラチューブ３３と電気集塵機における電極の配置を示す横断面図である。ボイラチューブ３３は、排ガス通路に対して、熱交換率を向上させるために均等に配列されている。その後流に集塵極４１を排ガス通路の幅方向にほぼ等間隔で配置し、集塵極４１の中間に放電極４２を配置している。
【００１９】
一方、図９に示す配置例では、ボイラチューブ３３の後流に、集塵極４１を幅方向に並べたものと、放電極４２を幅方向に並べたものを交互に配列している。
このように、集塵極４１と放電極４２の配列は任意である。これらの集塵極４１としては、パイプ、フラットバー、パンチングプレート、金網等が使用できる。
図９の配列を拡張すると、ボイラチューブ３３を集塵極４１とし、ボイラチューブ３３の間に放電極４２を配置することで、金属管であるボイラチューブを集塵極と兼用することができる。
【００２０】
従来の単独の電気集塵機では、図１０に示すように多数の集塵極と放電極に均等に排ガスが接触するように電極の前に、排ガスの整流のための案内板５１、整流板５２が必要であったが、本発明では、ボイラチューブ３３の後流に電気集塵機３４を配列することで、ボイラチューブ３３が案内板及び整流板の役割を果たす。したがって、案内板及び整流板が不要になると共に、それらの設置スペースを節減することができる。
【００２１】
図１１は、本発明による排ガス温度と集塵効率及び見掛けガス量比の関係を示すものである。η1〜η3の違いは、煤塵の電気抵抗率の違いによるものであるが、３００℃程度になると、集塵効率に差が無くなる。煤塵の電気抵抗率は、炭種によって変化するので、３００℃の高温で電気集塵機を運転することにより、炭種に影響されにくい集塵効率を達成することができる。
なお、高温で集塵処理を行うと見掛けガス量が増え、１３０℃のガス量に比べて３００℃では１．４倍になるが、集塵効率が向上するため、見掛けガス量の増加を考慮しても、全体として効率が向上する。
【００２２】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば下記の効果を奏する。
（１）高温域のボイラ内に電気集塵機を設置することで電気集塵機の高性能、小型化を図ることができる。
（２）ボイラと電気集塵機のダスト処理設備が併用できるため、省スペース、省コストとなる。
（３）電気集塵機の性能がよくなる温度領域に電気集塵機を配置できるため、電気集塵機が小型高性能となる。
（４）ボイラチューブによるガス整流機能を利用できるため、電気集塵機のガス整流器が不要で省スペースとなる。
（５）電気集塵機を高温域に配置するため、酸露点腐食の心配が無く、また炭種が低級な材料を使用でき、低コスト化が図れる。
（６）最上流で除塵するため、後置の脱硫、脱硝、エアヒータ設備等へのダストアタックが少ない。
（７）電気集塵機の荷電制御により出口煤塵量を調整できる。この結果、ＳＯ3量とダスト量の比を適正に保持できるため、腐食対策が行える。
（８）電気集塵機の荷電制御でダストのスルー量を自由に調整できるため、バグフィルタの目詰まり防止とダストのハンドリングが容易になる。
（９）電気集塵機のダスト凝集効果により濾布の圧損上昇が抑制されるため、濾布の寿命延長が図れる。
（１０）スートブローや槌打によるダスト払い落とし直後のダストが分散する前に除塵するため、高い集塵効率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用したゴミ焼却炉の排ガス処理システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】  本発明を適用した石炭焚きボイラの排ガス処理システムの構成例を示すブロック図である。
【図３】  本発明の第１実施例を示す概略図である。
【図４】  本発明の第２実施例を示す概略図である。
【図５】  本発明の第３実施例を示す概略図である。
【図６】  本発明の第４実施例を示す概略図である。
【図７】  本発明の第５実施例を示す概略図である。
【図８】  ボイラにおけるボイラチューブと電気集塵機における電極の配置を示す横断面図である。
【図９】  ボイラにおけるボイラチューブと電気集塵機における電極の配置の他の例を示す横断面図である。
【図１０】  従来の案内板と整流板を備えた電気集塵機の構成を示す断面図である。
【図１１】  本発明による排ガス温度と集塵効率及び見掛けガス量比の関係を示すグラフである。
【図１２】  従来のごみ焼却設備の排ガス処理方法を示すブロック図である。
【図１３】  従来の石炭焚きボイラの排ガス処理方法を示すブロック図である。
【図１４】  ダスト電気抵抗率と電気集塵機の電流・電圧、集塵効率の関係を示すグラフである。
【図１５】  電気集塵機におけるガス温度と電気抵抗率の関係を示すグラフである。
【図１６】  従来のボイラの構造を示す概略図である。
【符号の説明】
１  焼却炉、２  ボイラ、３  エアヒータ、４  プレダスタ、５  バグフィルタ、６  ブロア、７  煙突、８  ダクト、１０  電気集塵機、１１  ボイラ、１２脱硝設備、１３  エアヒータ、１４  電気集塵機、１５  誘引通風機、１６，１８  ヒートパイプ式ガス−ガスヒータ、１７  脱硫設備、１９  煙突、２０  電気集塵機、３１  ボイラ・節炭器、３２  ボイラ、３３  ボイラチューブ、３４  電気集塵機、３５  ダスト排出用コンベア、４１  集塵極、４２  放電極、５１  案内板、５２  整流板
【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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