(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理ガスの流路に沿って放電極を配設した湿式電気集塵装置において、
冷気を送風可能な流路を形成した筒状の放電極と、
前記放電極の両端にそれぞれ接続する上流側及び下流側絶縁パイプと、
前記上流側絶縁パイプと接続して冷気を供給する冷却手段と、を備え、
前記下流側絶縁パイプは、前記冷気を外部へ排気可能、又は前記上流側絶縁パイプへ循環可能とし、
前記放電極に冷気を送風し冷却して、前記放電極の外面と前記被処理ガスとの温度差によって前記被処理ガス中に含まれる水分を結露させて、前記放電極の外面で濡れ膜を形成させることを特徴とする湿式電気集塵装置。
【請求項２】
前記冷却手段には、前記被処理ガスの温度に基づいて前記冷気の温度および流量制御を行う制御手段が接続していることを特徴とする請求項１記載の湿式電気集塵装置。
【請求項３】
湿式電気集塵装置の被処理ガスの流路に沿って筒状の放電極を配設し、
前記放電極の両端を絶縁パイプで接続して形成された流路に、前記被処理ガスよりも低温の外気又は冷気を送風して、前記流路を通過した外気又は冷気を外部に放出又は前記流路に循環し、
前記放電極の外面と前記被処理ガスとの温度差によって前記被処理ガス中に含まれる水分を結露させて、
前記放電極の外面で濡れ膜を形成させることを特徴とする放電極の腐食防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に被処理ガスの流路に沿って放電極を配設した湿式電気集塵装置および放電極の腐食防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭火力発電所のボイラから排出される排ガス中には、主成分となる二酸化炭素のほか、燃料に含有された硫黄分から生成された硫黄化合物や、高温・高圧状態の燃焼室で窒素が酸化された窒素酸化物などの有害物質が含まれている。そこで排出される排ガスが周辺環境に影響を与えないように連続的に脱窒・脱硫の捕集処理を経てから大気中に排出している（特許文献１）。ここで一般的な排ガス処理設備はボイラ側から脱硝装置、乾式電気集塵装置、湿式脱硫装置、湿式電気集塵装置の順に配置されている。
【０００３】
ところで排ガスに含まれる硫黄化合物は、二酸化硫黄（ＳＯ２）が主であるが、ボイラ内での燃焼や触媒酸化によって、一部は三酸化硫黄（ＳＯ３）となりさらに三酸化硫黄は水と反応して硫酸になる。この三酸化硫黄は濃度が数十ｐｐｍの場合、温度が百数十度以上ではガス状であるが、ガス温度が酸露点（例えばＳＯ３濃度が１〜１００ｐｐｍの場合、硫酸露点は１２０度から１５０度）以下になると、凝縮して硫酸ミストになる。この硫酸ミストは腐食性があるので、湿式脱硫装置の前段では、排ガスを酸露点よりも高い温度、例えば約１７０度以上にエアヒータで温度制御して、硫酸ミストの発生を抑制している。
【０００４】
一方、湿式脱硫装置は、排ガス温度が水の露点近傍で最も脱硫性能が高いため、装置内では多量の循環水をスプレーしている。従って、湿式脱硫装置では、排ガス温度が約１７０度から水分の露点である約５０度〜６０度まで急激に低下される。このとき排ガス中の硫酸は湿式脱硫装置内の温度降下時にミスト化される。このような急冷による硫酸ミストは粒径が小さいため、噴霧スラリとの衝突確率が低く、湿式脱硫装置で除去することは困難である。そこで後段の湿式電気集塵装置で硫酸ミストを除去している。
【０００５】
湿式電気集塵装置では、湿式脱硫装置から送られた排ガス中の硫酸ミストなどのミストや残存している塵埃を電気集塵の原理によって集塵極で捕集している。捕集されたミストはそれ自体が集塵極表面に濡れ膜を形成して自然落下する、またミスト量が少なく、自然流下が起こり難い場合には、集塵極の上部から洗浄水を常時または間欠的に流し、集塵極に捕集したミストや塵埃を流し落としている。
【特許文献１】特開２００２−４５６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、硫酸ミストなどの腐食性ミストを含む被処理ガスを湿式電気集塵装置で処理した場合、集塵極にミストが集まって、放電極は乾燥しやすい状態になる。このため、放電極に被処理ガス中の腐食性ミストが付着すると、乾燥による腐食性ミストの濃縮が起こり、放電極が腐食を受け、放電極の耐用期間が短くなるという問題があった。
【０００７】
このような問題を改善するために、集塵極と同様の手法で放電極の上部から洗浄水を噴霧し、放電極に付着した腐食性ミストを流し落とすことが考えられる。しかしこのような方法は、噴霧した水滴がガス流によって流されるため、放電極の下部まで水滴を到達させることができず、放電極に付着した腐食性ミストを満遍なく流し落とすことが困難である。
【０００８】
また、大型の湿式電気集塵装置の場合には放電極が長尺となり、前記同様に放電極の下部までに水滴を到達させることができず、放電極に付着した腐食性ミストを満遍なく流し落とすことが困難である。
【０００９】
さらに、水滴がケーシング内のガス流によって流れないように、噴霧水の粒径を大きくすると、水滴の大部分が集塵極に捕集される。このため、十分な洗浄効果を得ることができない。また逆に粒径の大きい水滴によってスパークを誘発させるという新たな問題が生じてしまう。
【００１０】
そこで本発明は上記従来技術の問題点を解決するため、腐食性ミストを含む被処理ガスを処理する場合でも、放電極を満遍なく濡らすことが可能であり、放電極の腐食を抑制することができる湿式電気集塵装置および放電極の腐食防止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】
【００１３】
本発明の湿式電気集塵装置は、被処理ガスの流路に沿って放電極を配設した湿式電気集塵装置において、冷気を送風可能な流路を形成した筒状の放電極と、前記放電極の両端にそれぞれ接続する上流側及び下流側絶縁パイプと、前記上流側絶縁パイプと接続して冷気を供給する冷却手段と、を備え、前記下流側絶縁パイプは、前記冷気を外部へ排気可能、又は前記上流側絶縁パイプへ循環可能とし、前記放電極に冷気を送風し冷却して、前記放電極の外面と前記被処理ガスとの温度差によって前記被処理ガス中に含まれる水分を結露させて、前記放電極の外面で濡れ膜を形成させることを特徴としている。
【００１４】
この場合において、前記冷却手段には、前記被処理ガスの温度に基づいて前記冷気の温度および流量制御を行う制御手段が接続しているとよい。
【００１５】
本発明の放電極の腐食防止方法は、湿式電気集塵装置の被処理ガスの流路に沿って筒状の放電極を配設し、前記放電極の両端を絶縁パイプで接続して形成された流路に、前記被処理ガスよりも低温の外気又は冷気を送風して、前記流路を通過した外気又は冷気を外部に放出又は前記流路に循環し、前記放電極の外面と前記被処理ガスとの温度差によって前記被処理ガス中に含まれる水分を結露させて、前記放電極の外面で濡れ膜を形成させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成による本発明によれば、筒状の放電極の内部流路に冷気を通すことにより、熱伝達及び熱伝導によって、放電極全体が冷却される。この放電極の外面を被処理ガスが接すると、被処理ガスも吸熱されて冷やされる。
【００１７】
この被処理ガスが露点温度を下回ることで、すなわち放電極の外面と前記被処理ガスとの温度差によって、被処理ガスに含まれていた水分（水蒸気）の一部が結露して、放電極の外面に付着する。この過程が順次起こることで、放電極の外面に、結露水による濡れ膜が形成される。この濡れ膜が腐食性ミストに対する防護膜として機能し、腐食性ミストが放電極に付着した場合でも、腐食性ミストが濡れ膜によって希釈されることになる。よって放電極の腐食性ミストによる腐食力が低下して、放電極の腐食を大幅に抑制する効果が得られる。
【００１８】
また放電極に形成される濡れ膜は、膜の厚みが増すと自重によってパイプ状の電極の長手方向に沿って流下する。このため、一定以上の厚みには成長せず、新たに付着する凝縮水やミストによって膜の形成を繰返し、防護膜としての機能が低下することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の湿式電気集塵装置および放電極の腐食防止方法の実施形態を添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の湿式電気集塵装置の主要部を示す斜視図である。図示のように湿式電気集塵装置のケーシング内には、複数の放電極１０および集塵極１２が所定の間隔で交互に配設されている。硫酸ミストなどの腐食性ミストを含む被処理ガスは、ケーシングのガス流入口から図中の矢印Ａに示すように交互に配置した放電極１０と集塵極１２と間に流れ込む。
【００２１】
被処理水ガス中の硫酸ミストや残存している塵埃は、放電極１０と集塵極１２の間を通過する間に電気集塵の原理によって集塵極１２に捕集される。そして電気集塵によって硫酸ミストや塵埃が除去された処理ガスは、ケーシングのガス排出口からケーシング外に排出される。
【００２２】
集塵極１２に捕集された硫酸ミストは、それ自体が集塵極１２の表面に濡れ膜を形成して自然流下するか、またはミスト量が少なく自然流下が起きにくい場合には、図示しない洗浄手段によって集塵極１２の上部から洗浄水を常時又は間欠的に流し、集塵極１２に捕集した硫酸ミストや塵埃を流し落としている。
【００２３】
図２は、湿式電気集塵装置の放電極の概略説明図である。図３は湿式電気集塵装置の放電極の断面図である。図２に示す放電極１０は、集塵極１２の間に配置した同一平面上の放電極１０を示している。各放電極１０はケーシング外部に配置した図示しない高圧電源に接続しており、高電圧が印加されている。この放電極１０は、図３に示すように、パイプ（筒状管）のような中空構造としている。さらに放電極１０は、両端の開口に絶縁性の配管となる絶縁パイプ１４がそれぞれ接続している。絶縁パイプ１４は、高電圧が印加される放電極と電気的な接続を回避した電気絶縁性を有しており、一例として硬化性のプラスチック樹脂等を用いることができる。
【００２４】
図３に示す放電極１０の上部に接続するパイプは、上流側の絶縁パイプ１４ａであり、冷却手段２０が接続している。冷却手段２０は、被処理ガスより低い温度の冷気を生成し、絶縁パイプ１４に送風するファン２２を備えている。ファン２２は絶縁パイプ１４を介して放電極１０内部に冷気を送風できるようにしている。
【００２５】
上流側の絶縁パイプ１４ａの配管途中であって、冷却手段２０の接続箇所よりも下流側には、冷気の流量制御弁２４を取り付けている。流量制御弁２４は、絶縁パイプ１４ａに供給する冷気の供給量を任意に調整可能に構成している。
【００２６】
冷却手段２０には制御手段３０が接続している。さらに制御手段３０は、湿式電気集塵装置に流入する被処理ガスの温度を測定する温度センサ３２と、流量制御弁２４と、外気温度を測定する外気温度センサ３４に接続している。制御手段３０は、温度センサ３２の測定値すなわち被処理ガスの温度、外気温度センサ３４の測定値に基づいて、放電極１０に供給する冷気の温度および供給量を制御している。
【００２７】
一方、図３に示すように電極１０の下部に接続するパイプは、下流側の絶縁パイプ１４ｂである。下流側の絶縁パイプ１４ｂには放電極１０を通過した冷気が流れ込む。この冷気は外部へ排気させるか、あるいは上流側の絶縁パイプ１４ａに戻すことにより循環させる構成とすることもできる。
【００２８】
次に上記構成による放電極の腐食防止方法について以下説明する。
まず、湿式電気集塵装置に流入する被処理ガスの温度を温度センサ３２により測定し、測定値が制御手段３０に送られる。また外気温度センサ３４により測定した外気温度が制御手段３０に送られる。
【００２９】
湿式電気集塵装置内に流れ込む被処理ガスの温度は、通常５０度から６０度程度の飽和ガスである。よって制御手段３０では、放電極１０の外面温度が被処理ガスよりも低くなるような設定温度、一例として１５度〜２０度の冷気を供給する。
【００３０】
制御手段３０では、まず外気温度が設定温度１５度〜２０度の場合には、冷却手段２０を停止させ、ファン２２による外気を上流側の絶縁パイプ１４ａに供給する。
【００３１】
一方、外気温度が設定温度を越えている場合には、冷却手段２０により設定温度の冷気を生成する。冷却手段２０は、一例として地下水と外気（空気）との熱交換によって冷却して冷気を生成させると良い。
【００３２】
このような設定温度の外気あるいは生成した冷気がファン２２により上流側の絶縁パイプ１４ａ内に供給される。絶縁パイプ１４ａ内の外気または冷気は、接続する放電極１０の上部から流れ込み、下部の下流側の絶縁パイプ１４ｂへ排出される。
【００３３】
このとき外気または冷気を放電極１０内部に送風することで放電極１０の外面が冷却される。放電極１０の外面温度が被処理ガスよりも低くなるように外気または冷気を送風すると、放電極１０の外面と被処理ガスが接したときにガスが冷やされる。そしてガスが露点温度を下回ることで、ガスに含まれていた水分（蒸気）の一部が放電極１０の外面で結露する。生成した結露水によって放電極１０の外面は濡れた状態となる。
【００３４】
このため、放電極１０の外面に順次、結露水が発生し、放電極１０の全面に濡れ膜が形成される。この濡れ膜が腐食性ミストに対する防護膜として機能する。すなわち、腐食性ミストが放電極１０に付着した場合でも腐食性ミストが濡れ膜によって十分に希釈され、腐食力が低下し、放電極１０の腐食を大幅に抑制することができる。そして濡れ膜の厚みが増すと自重によって自然流下する。よって、濡れ膜は、一定の厚み以上には成長せず、新たに付着する結露水やミストによって生成し続け、防護膜としての機能が低下することがない。
【００３５】
また放電極１０に供給する冷気の設定温度が低すぎるなど、放電極１０を冷却して、結露が過剰に発生し、水滴によるスパークが発生した場合には、スパーク頻度により、冷気の設定温度または冷気の流量を調整するようにするとよい。
【００３６】
本発明は、冷気が送風可能な流路を形成した放電極１０を用いて外面上下を均一に温度制御することができる。また長尺の放電極であっても上下における外面の温度差は微差である。このため、放電極１０の全体に均一に濡れ膜を形成することができる。本実施形態において、被処理ガスの流れを水平方向の流れで説明したが、この他にも被処理ガスの流れは鉛直方向など流れ方向に係らず同様な腐食防止の効果が得られる。
【００３７】
図４は湿式電気集塵装置の変形例の説明図である。
図示のように変形例の放電極１０Ａは、集塵極の間で集塵極の平面に沿った同一平面上に並べた複数の放電極を互いに接続して枠形に形成している。枠形の放電極１０Ａの上下部分には、上流側の絶縁パイプ１４ａと下流側の絶縁パイプ１４ｂとの接続箇所をそれぞれ設けている。また枠形の放電極１０Ａは、図１の実施形態と同様に筒状とし、冷気の流路を形成し、互いに外気または冷気を通流可能としている。よって枠形の放電極１０Ａは上流側の絶縁パイプ１４ａから外気または冷気が流れ込み、放電極１０Ａの上方から下方に均等に供給されて下方の絶縁パイプ１４ｂから排出される。この構成により放電極の放電面積を広くするとともに、筒状の放電極の外面に濡れ膜が形成されて図１に示す放電極と同様な腐食抑制効果が得られる。
【００３８】
この他、放電極の表面を粗くする粗面加工を施すこともできる。粗面加工としては、ヤスリ加工、ブラスト加工、ディンブル加工、溝入れ加工などを用いて形成することができる。このような粗面加工が成されていると、放電極での濡れ膜の形成と維持が良好となり、腐食抑制作用が向上する効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、硫黄酸化物を含む排ガス処理等の分野において特に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の湿式電気集塵装置の主要部を示す斜視図である。
【図２】湿式電気集塵装置の放電極の概略説明図である。
【図３】湿式電気集塵装置の放電極の断面図である。
【図４】湿式電気集塵装置の変形例の説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０………放電極、１２………集塵極、１４………絶縁パイプ、２０………冷却手段、２２………ファン、２４………流量制御弁、３０………制御手段、３２………温度センサ、３４………外気温度センサ。
【図１】
0004973943.tif 000002
【図２】
0004973943.tif 000003
【図３】
0004973943.tif 000004
【図４】
0004973943.tif 000005