WO1998037973A1

WO1998037973A1 - Precipitateur et incinerateur electrostatiques

Info

Publication number: WO1998037973A1
Application number: PCT/JP1998/000846
Authority: WO
Inventors: Makoto Matsubara
Original assignee: Galaxy Yugen Kaisha
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1998-09-03
Also published as: KR20000065042A; CA2252738C; CN1148263C; CA2252738A1; CN1220620A; EP0899014A4; JPH10235219A; EP0899014A1; JP3191264B2; US6176902B1; KR100688411B1

Description

明細書電気集塵装置および焼却炉

技術分野

本発明は、金属製管の内面を耐火物で覆って成る排気管と、排気管の内部で支持された放電極とを有する電気集塵装置および焼却炉に関する c 背景技術

従来の電気集塵装置としては、例えば、登録実用新案公報第 3 0 2 1 5 7 2号に示すものがある。すなわち、金属製管の内面を耐火物で覆つて成る排気管の出口上方に金属製の桁材を渡し、桁材から放電極を排気管のほぼ中心線上で排気管と電気的に絶縁されるよう排気管の中に吊り下げ、桁材を介して放電極と金属製管との間に直流高電圧を印加して、排気管を通る排気ガスから高温状態で集塵するようになっている。

しかしながら、従来の高温タイプの電気集塵装置では、実用上、高圧電源の使用電圧には限度があるため排気管の直径が大きい場合、排気管と放電極との電界を無制限に強くできず、排気管の中心部を流れる煤塵が集塵極の排気管内面まで駆動されずに、排気管の出口をそのまま抜けてしまうおそれがある。このため、従来の高温タイプの電気集塵装置では、排気管の集塵部距離を軸方向に長くとり、その欠点をカバ一しているが、排気管が長くなるために製造コストが嵩むという問題点があった _c 本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、排気管の集塵部距離を長くしなくとも集塵率を高めることができる電気集塵装置および焼却炉を提供することを目的としている。

発明の開示

上記目的を達成するために、第 1の本発明に係る電気集塵装置は、金属製管の内面を耐火物で覆って成る排気管と；同種極性に帯電した煤塵の通過を妨げる複数の通気孔を有し、前記排気管の内部に広がって設けられた電極と；前記排気管の外側で支持され、前記電極を前記排気管と電気的に絶縁された状態で支持する支持材と；前記排気管の外側に設けられ、前記電極に電気的に接続され、前記電極と前記金属製管との間に直流高電圧を印加するための高圧電源とを、有することを特徴とする。排気管は、断面形状が円形であっても、多角形であっても、その他の形状であってもよい。排気管を構成する金属製管は、鋼から成ることが好ましい。金属製管の内面を覆う耐火物は、常温で絶縁体であってもよレ、。排気管の内面は、常時、金属のような完全な導電性を有しなくてもよい。高温時にのみ捕集した煤塵の電荷を中和できるのに必要な導電性があれば十分であるからである。金属製管の内面を覆う耐火物は、特に、キャス夕ブル耐火物（Si 0₂と A1₂0₃ を主成分とする耐火コンクリ一ト）等から成ることが好ましい。電極は、排気管の内部に広がっており、棒状のみの電極以外の立体的形状を有する。電極の形状は、フレーム状であっても、面状であってもよい。電極は、同種極性に帯電した煤塵の通過を妨げる複数の通気孔を有していれば、金網から成っても、チーンや、所定のピッチで同心円に卷かれた線材、所定のピッチでスパイラルに巻かれた線材、パンチングメタル、エキスパンドメタルなどから成つてもよい。支持材は、金属から成ってもよい。また、支持材は、電極に給電できるように内部に配線を施しておけば、絶縁体から成ってもよい _c 第 1の電気集塵装置では、排気管を通して燃焼後の排気ガスを処理する。排気管は、排気ガスの高温に晒されるが、内面が耐火物で覆われるため、高温による劣化を防止することができる。電極と金属製管との間には、高圧電源により直流高電圧を印加する。極性は、一般の工業用電気集塵装置と同様、排気管をプラス極、電極をマイナス極とすることが好ましい。排気管の内面は耐火材から成り、常温では絶縁性を有してほとんど電気を通さない。しかしながら、 4 0 0 °C以上の高温になると、電気絶縁性が失われて電気を通すようになる。排気管は、燃焼による排気ガスを通過させる場合、内面が 4 0 (TC以上、通常、 8 0 0で前後の高温になるため、排気管が集塵極となる。そして、熱電子も多量に存在し、電極と排気管との間に活発なコロナ放電が起こる。コロナ放電により、排気管を通る排気ガス中の煤塵がマイナスに帯電し、排気管の内面に付着凝集する。こうして、排気ガスは、煤塵が除去されて排気管の出口から排出し ₀

ところで、排気管内部の電界が弱い場合には、排気管内に同軸で棒状の電極を設けたとしても、排気管を流れる煤塵は排気管内面まで駆動されないおそれがある。しかしながら、排気管内には内部に広がる電極が設けられ、排気管内面と電極との距離が縮められて、その間の電界が強められている。電極は、通気孔を有し、通気孔を通して排気は通過させ、同種極性に帯電した煤塵の通過は妨げる。このため、コロナ放電により同種極性に帯電した煤塵は、電極に沿って排気管の方向へ誘導され、排気管の内面に付着凝集する。こうして、排気管内部の電界が弱い場合にも、集塵率を高めて、排気ガスの煤塵を除去することができる。

第 2の電気集塵装置は、第 1の電気集塵装置において、前記電極は、放電極と面状電極とから成り、前記放電極は前記排気管とほぼ同軸に配置され、前記面状電極は、前記通気孔を有し、前記放電極を下方に突出させて放電極に接続され、前記排気管の壁面側へ広がることを特徴とす

Φ o

放電極は、支持材により排気管と電気的に絶縁された状態で支持されることが好ましい。放電極には、放射状に多数の放電針を設けることが好ましい。放電針を設けることにより、排気管と放電極との間の放電ギャップが長くてもコロナ放電を起こしゃすくすることができる。放電極に放電針を設ける場合、放電針の数や取付形状は種々選択することができる。支持材は、金属から成ってもよい。面状電極は、単数であっても、複数であってもよい。面状電極が複数から成る場合、面状電極は放電極の長さ方向に沿って直列に複数設けられていることが好ましい。

第 2の電気集塵装置では、放電極と面状電極とで、排気管を流れる煤塵を排気管側面側へ駆動する。排気管内部の電界が弱い場合には、放電極だけでは排気管を流れる煤塵は排気管内面まで駆動されないおそれがある。しかしながら、排気管の放電極より出口側には面状電極が設けられ、出口方向にかけて排気管内面と電極との距離が小さくなり、その間の電界が強められている。面状電極は、通気孔を有し、きれいな排気ガスは通過させるが、しかし同種極性に帯電した煤塵がその中を通過するのを防ぐ。このため、コロナ放電により同種極性に帯電した煤塵は、電極に沿って排気管の方向へ誘導され、排気管の内面に付着凝集する。こうして、排気管内部の電界が弱い場合にも、集塵率を高めて、排気ガスの煤塵を除去することができる。

第 3の電気集塵装置は、第 2の電気集塵装置において、前記面状電極はメッシュを有し、前記メッシュは前記通気孔を有して前記排気管の壁面と前記面状電極の外周との間隔を保ちながら流路を妨げるように設置されることを特徴とする。

メッシュは、傾斜する平面状、半球面状、スパイラル形状、プリーツ形状、円錐側面と円筒面とを結合させた形状、球殻形状、その他の形状であってもよい。

第 3の電気集塵装置では、排気管の放電極より出口側には面状電極のメッシュが設けられ、傾斜面に沿って出口方向にかけて排気管内面と面状電極との距離が徐々に小さくなり、その間の電界が徐々に強められている。メッシュは、高電界の作用によりきれいな排気ガスの通過をほとんど妨げずに、一方、同種極性に帯電した煤塵がその中を通過するのを妨げる。このため、コロナ放電により同種極性に帯電した煤塵は、メッシュの傾斜面に沿って排気管の方向へ確実に誘導され、そして排気管の内面に付着凝集する。こうして、排気管内部の電界が弱い場合にも、集塵率を高めて、排気ガスの煤塵を除去することができる。

第 4の電気集塵装置は、第 3の電気集塵装置において、前記面状電極は環状フレームと接続フレームとを有し、前記環状フレームは、前記排気管の断面形状とほぼ同じ形状の輪郭を有し、前記接続フレームにより前記放電極に固定され、前記排気管とほぼ同軸で前記壁面から等間隔離して配置され、前記メッシュは前記環状フレームに接し、前記放電極は前記支持材により支持されることを特徴とする。

第 4の電気集塵装置では、面状電極が環状フレームと接続フレームとを有し、構造が強化されている。環状フレームは、排気管の壁面から等間隔離れている。メッシュは環状フレームに接し、同種極性に帯電した煤塵が通過するのを妨げる。このため、コロナ放電により同種極性に帯電した煤塵は、メッシュに沿って排気管の方向へ誘導され、排気管の内面に付着凝集する。

第 5の電気集塵装置は、第 4の電気集塵装置において、前記排気管は多角形の断面形状を有し、前記メッシュは前記排気管の出口方向にかけて広がる角錐側面形状を有し、前記放電極は前記メッシュの角錐側面形状の頂点から下方に突出していることを特徴とする。

第 6の電気集塵装置は、第 4の電気集塵装置において、前記排気管は円形の断面形状を有し、前記メッシュは前記排気管の出口方向にかけて広がる円錐側面形状を有し、前記放電極は前記メッシュの円錐側面形状の頂点から下方に突出していることを特徴とする。排気管の断面形状は、三角形、四角形、五角形、その他いかなる多角形または円形であってもよい。メッシュは、排気管の断面形状に合わせて、排気管の断面形状が円形の場合、円錐の側面形状を有し、排気管の断面形状が四角形の場合、四角錐の側面形状を有し、排気管の断面形状が五角形の場合、五角錐の側面形状を有する。環状フレームは、排気管の断面形状とほぼ同じ形状の輪郭を有するが、排気管内面とメッシュとの距離が最小になる重要な箇所なので、コロナ放電の防止のため、断面が大口径の丸パイプまたは大きなサイズの四角パイプとし、全体にわたり角のない丸みを帯びていることが好ましい。

第 5または第 6の電気集塵装置では、排気管内部の電界が弱い場合には、放電極だけでは排気管を流れる煤塵は排気管内面まで駆動されないおそれがある。しかしながら、排気管の放電極より出口側には角錐側面形状または円錐側面形状を有するメッシュの電極が設けられ、出口方向にかけて排気管内面とメッシュの電極との距離が徐々に小さくなり、その間の電界が徐々に強められている。メッシュは、同種極性に帯電した煤塵がその中を通過するのを妨げる。このため、コロナ放電により同種極性に帯電した煤塵は、角錐側面形状または円錐側面形状のメッシュの傾斜面に沿って排気管の内面方向へ確実に誘導され、そして排気管の内面に付着凝集する。こうして、排気管内部の電界が弱い場合にも、集塵率を高めて、排気ガスの煤塵を除去することができる。角錐側面または円錐側面の面積は、流路の圧損上昇防止のため大きくとるのが好ましい _c なお、断面形状が多角形の排気管は、断面形状が円形の場合に比べて製造しやすいメリットがある。

第 7の電気集塵装置は、第 5または第 6の電気集塵装置において、送風装置を有し、前記排気管は貫通孔を有し、前記支持材は前記排気管と電気的に絶縁され、前記貫通孔を通って前記排気管内に挿入され、前記送風装置は前記排気管の外側に設けられ、前記貫通孔を通して前記排気管内に送風する構成を有することを特徴とする。

貫通孔は、 1つであっても、複数であってもよいが、強度上の点から排気管に 2箇所以上に形成されることが好ましい。貫通孔の縁は、電界の集中を防止する形状とし、さらに耐火性を有する絶縁体、特に、耐熱セラミックで覆うことが好ましい。送風装置による導入気体は、外気で十分であるが、強制的に冷却した空気を送風してもよい。支持材は耐熱金属から成って、放電極が支持材を介して高圧電源に電気的に接続されていることが好ましい。支持材は、耐熱金属から成る場合、排気管の外側で、貫通孔よりできるだけ低い位置に設けられた碍子により支持されることが好ましい。その理由は、炉からの輻射熱回避以外に高温ガスは下方向に対して逆浮力（抵抗力）を示すという特性を利用して、高温排ガスの流入防止による碍子の昇温防止や煤塵付着の防止をするためである。また、環状フレームは、貫通孔からの導入空気による影響を受けない位置まで十分離して設置されることが好ましい。

第 7の電気集塵装置では、貫通孔を通して排気管内に送風することにより、排気ガスが貫通孔から排気管の外側に漏れ出るのを防ぐことができる。貫通孔から排気管の内部に送風することにより、排気管の貫通孔より排気ガスが逆流することが発生せず外側のものに煤塵を付着しにくくすることができる。

支持材は排気管と電気的に絶縁されているが、支持材が金属製の場合でも絶縁物の場合でも、貫通孔付近が高温になると、支持材と貫通孔との間でコロナ放電を起こすおそれがある。その間でコロナ放電が起こると、次には火花放電を起こすおそれがある。送風により貫通孔付近を冷却することにより、支持材と貫通孔との間の良好な絶縁性を保つことができる。排気管の測定孔が排気管の出口近くに設けられ、排気管の測定孔は高電圧の支持材から離し、測定孔の下方で接地されたメッシュでガードされている場合には、測定孔で排気ガスの測定を安全に行うことができる c 本発明に係る焼却炉は、第 1， 2， 3 , 4， 5， 6または 7の電気集塵装置を有し、前記排気管の長さ方向に沿った直下に燃焼室を有することを特徴とする。

本発明に係る焼却炉では、燃焼室の燃焼により生じた排気ガスが前述の電気集塵装置により処理され、煤塵を除去されて排気管の出口から排出される。常温で電気伝導性を示さない煤塵でも、高温状態では必ず伝導性を有することを本発明者は多くの種類の煤塵について実験により確かめている。すなわち、今付着した面が新しい集塵極面となり堆積が進行する。しかし、排気管の内面に付着凝集した煤塵は、ある厚さになると自重等により自然に排気管の内面から剝離し、真下の炉床に落下する < 剝離落下した煤塵は、炉床の灰とともに処理することができるので、煤塵を受ける設備を省略することができる。

本発明に係る電気集塵装置および焼却炉によれば、排気管の内部に広がって複数の通気孔を有する電極が設けられているので、通気孔を通して排気は通過させながら、電極に沿って排気管の内面の方向へ煤塵を誘導し、排気管の内面に付着させ、集塵率を高めることができる。

特に、第 2の電気集塵装置によれば、電極が放電極と面状電極とから成るので、放電極により煤塵を排気管側側面へ駆動するとともに、面状電極により排気管の方向へ煤塵を誘導し、排気管による集塵率を高めることができる。

特に、第 3の電気集塵装置によれば、面状電極が傾斜面を持つメッシュを有するので、傾斜面に沿って排気管の出口方向にかけて電界が徐々に強められ、きれいな排気ガスの通過をほとんど妨げずに、メッシュの傾斜面に沿って排気管の方向へ煤塵を確実に誘導し、排気管による集塵率を高めることができる。

特に、第 4の電気集塵装置によれば、面状電極が環状フレームと接続フレームとを有するので、構造が強化されている。

特に、第 5の電気集塵装置によれば、排気管が多角形の断面形状を有するので、断面形状が円形の場合に比べて排気管を製造しやすく、また、メッシュは角錐側面形状を有するので、メッシュの傾斜面に沿って煤塵を排気管の内面の方向へ確実に誘導しやすい。

特に、第 6の電気集塵装置によれば、排気管が円形の断面形状を有し, メッシュは円錐側面形状を有するので、メッシュの傾斜面に沿って煤塵を排気管の内面の方向へ確実に誘導しやすい。

特に、第 7の電気集塵装置によれば、放電極が排気管の貫通孔を通る支持材により支持され、排気管の測定孔を放電極から離して設けることができるので、排気ガスの測定を安全に行うことができる。また、貫通孔から排気管内に送風するための送風装置を有するので、排気ガスが貫通孔から排気管の外側に漏れ出るのを防ぐことができるとともに、支持材と貫通孔との間でコロナ放電が起こるのを防止して、また、貫通孔に煤塵が付着するのを防ぐことができ、さらに、支持材を碍子により支持する場合、碍子の汚損や絶縁性能の低下を防ぐことができる。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態の焼却炉を示す概略断面図である。

図 2は、図 1の貫通孔の縁付近を示す拡大断面図である。

図 3は、図 1の焼却炉の A— A線断面図である。

図 4は、図 1の焼却炉の電極を示す斜視図である。

図 5は、電極のメッシュの他の態様を示す概略説明図である。

図 6は、電極のメッシュのさらに他の態様を示す概略説明図である。図 7は、電極のメッシュのさらに他の態様を示す概略説明図である。図 8は、面状電極の他の態様を示す側断面図である。

発明を実施するための最良の形態

図 1〜図 7は、本発明の実施の形態を示している。

図 1に示すように、焼却炉 1は、燃焼室 2と電気集塵装置 3とを有している。電気集塵装置 3は、排気管 4と支持材 5と面状電極 6と放電極 7と直流高圧電源 8と送風装置 9とを有している。排気管 4は、立設しており、燃焼室 2は排気管 4の長さ方向に沿った直下に設けられている c 燃焼室 2には、側壁に廃棄物の投入口 1 0および空気取入口 1 1が設けられ、炉床には灰の取出口 1 2が設けられている。また、燃焼室 2には、助燃バ一ナ 1 3が設けられる。

排気管 4は、長方形の断面形状を有し、直方体状の鋼板製の管 1 4の内面をキャス夕ブル耐火物 1 5でライニングして成る。キャス夕ブル耐火物 1 5の脱落を防ぐ以外に、高温時、耐火材の表面に捕集された電荷を鋼板製外皮に確実に逃す目的で、管の内面には耐熱金属製アンカーを多数植え付ける。排気管 4の縦、横の長さの一例を挙げれば、約 6〜了 mである。排気管 4は、側壁 4 aの排気管 4内で対向する 2箇所に貫通孔 1 6を有する。貫通孔 1 6は、同軸円筒電極に相当する所であり、次のような構造になっている。すなわち、耐熱金属製下地材は断面がロゴウスキ一電極と類似する同径の円筒と電界集中の防止のため丸められた端部から成る。そして絶縁性向上と耐熱性向上のため、さらに耐熱セラミック 1 7で覆われている。耐熱セラミック 1 7も、電界の集中を避け、コロナ放電を防止するため、図 2に示すように、断面がロゴウスキー電極と類似し、内面の中央部は平行で端部 1 7 a , 1 7 bにかけて湾曲しており、排気管 4の内外に突出する端部 1 7 a， 1 7 bは丸みをもった曲面を有している。排気管 4は、貫通孔 1 6より上方に絞 4 bを有して内径が狭まっており、燃焼室 2および排気管 4の温度が高く安定して冷めなレ、効果がある c また、絞 4 bより上部 4 cで排気ガスの流速を大きくし測定しやすくなつている。絞 4 bより上部 4 cと下部 4 dとは区切られている。排気管 4の上部 4 cには、測定孔 1 8が設けられている。測定孔 1 8には、開閉蓋 1 9が設けられている。排気管 4の上部 4 cの内面には、排気管 4 を塞ぐよう耐熱金属製のメッシュ 2 0が取り付けられる。メッシュ 2 0 は、側壁 4 cのキャス夕ブル耐火物 1 5を貫通して鋼板製の管 1 4に電気的に接続され、測定孔 1 8における測定時に放電極 7からの感電を確実に防止する。排気管 4は、上端に排気ガスの出口 4 eを有している。支持材 5は、管状であって、耐熱性合金から成る。支持材 5は、貫通孔 1 6を通って排気管 4内に挿入され、排気管 4の外側で両端を碍子 2 l a , 2 1 bにより支持されている。支持材 5は、測定孔 1 8から測定を行うとき感電を起こさないよう、測定孔 1 8から十分な距離だけ離れている。排気管 4の側壁 4 aの外側には、各貫通孔 1 6および支持材 5 の両端を包囲するダクト 2 2が設けられている。碍子 2 1 a , 2 1 bは、ダクト 2 2内の各貫通孔 1 6より低い位置に設けられている。一方の碍子 2 1 aは、貫通碍子で絶縁ケーブルによりダクト 2 2の外部の電源から給電されている。支持材 5は、貫通孔 1 6の縁から火花放電を生じない十分な距離を離れて、ダクト 2 2や排気管 4と電気的に絶縁されている ο

面状電極 6と放電極 7とは、同じ極性の電極を構成する。図 3および図 4に示すように、面状電極 6は、環状フレーム 6 aと接続フレーム 6 bとメッシュ 6 cとを有し、排気管 4の内部に広がって設けられる。環状フレーム 6 aおよび接続フレーム 6 bは、丸パイプから成る。図 3、図 4に示すように、環状フレーム 6 aは、排気管 4の断面形状とほぼ同じ長方形状の輪郭を有するが、角 6 dはかなり丸みを帯びている。接続フレーム 6 bは、 8本から成る。そのうち 4本の接続フレーム 6 bは、放電極 7に垂直に固定され、放射状に伸びて環状フレーム 6 aの角 6 d にそれぞれ固定されている。残りの 4本の接続フレーム 6 bは、頂点を下向きにした四角錐のエツジを形成するよう配置され、それぞれ両端が環状フレーム 6 aの角 6 dと放電極 7とに固定されている。こうして、環状フレーム 6 aは、接続フレーム 6 bにより放電極 7に固定され、排気管 4とほぼ同軸で側壁 4 aから等間隔離して配置される。環状フレーム 6 aは、さらに複数の固定棒 2 3により支持材 5に固定されている。放電極 7および固定棒 2 3は、環状フレーム 6 aおよび接続フレーム 6 bと支持材 5 との間にフランジ 2 4， 2 4， …を有し、フランジ 2 4 , 2 4， …で分離可能となっている。面状電極 6または放電極 7を補修するときには、フランジ 2 4， 2 4， …で分離してこれらを下に降ろすことにより、補修を容易に行うことができる。

メッシュ 6 cは、耐熱金属製メッシュまたは耐熱石英ガラス繊維製メッシュから成る。メッシュは、多数の通気孔 6 eを有する。通気孔 6 e の大きさは、排気ガスの流速と発生電界強度との関係により、負に帯電した煤塵が中を通過するのを防ぐよう選択する。図 4に示すように、メッシュ 6 cは、環状フレーム 6 aおよび接続フレーム 6 bに固定されて四角錐側面形状を有し、環状フレーム 6 aより下方でその外側を覆っている。なお、メッシュ 6 cは、環状フレーム 6 aに巻き付けるように固定されても、他の方法で固定されてもよい。メッシュ 6 cは、頂点 6 f を下にして、排気管 4の内部で出口 4 eの方向にかけて広がるよう排気管 4とほぼ同軸に配置されている。このため、メッシュ 6 cは、排気管 4の側壁 4 a側へ広がり、側壁 4 aにかけて高くなる傾斜面を有する。放電極 7は、管状の電極であって、排気管 4とほぼ同軸に配置され、排気管 4の内部のほぼ中心線上で排気管 4に沿って伸びている。放電極 7は、面状電極 6の中心線を貫通して支持材 5に固定され、面状電極 6 を支持材 5に取り付けている。放電極 7は、メッシュ 6 cの角錐側面形状の頂点 6 f から下方に突出している。図 4に示すように、頂点 6 f には、フランジ 2 5が設けられ、頂点 6 f から下方に突出する放電極 7を取外し可能となっている。放電極 7は、排気管 4から離れて、排気管 4 と電気的に絶縁された状態で支持されている。放電極 7は、放射状に多数の放電針 7 aを有している。

直流高圧電源 8は、排気管 4およびダクト 2 2の外側に設けられている。直流高圧電源 8は、絶縁ケ一ブルにより貫通碍子 2 1 aを通して支持材 5に電気的に接続されている。直流高圧電源 8は、支持材 5を介して面状電極 6および放電極 7に電気的に接続される。直流高圧電源 8は、マィナス極が面状電極 6および放電極 7に接続され、ブラス極が接地されている。排気管 4の鋼板製の管 1 4は、接地されている。直流高圧電源 8は、スィッチをオンにすることにより、放電極 7および面状電極 6 と管 1 4との間に直流高電圧を印加することができる。

ダクト 2 2には、碍子固定材 2 2 aが設けられている。送風装置 9は、ダクト 2 2に接続され、ダクト 2 2を通して貫通孔 1 6から排気管 4内に送風するようになっている。送風装置 9は、電動でファンを回転させて常温の外気を送風する。絞 4 bの流断面減少による圧損上昇およびメッシュ 2 0による圧損上昇は排気管上部 4 cの高さによって発生する通気力で解消するのが望ましい。さらに、貫通孔取付け位置は、絞 4 b下面から余裕をもって下げて設計するのが望ましい。このように最適設計された場合は、貫通孔 1 6の炉内部側の圧力がスタート時、停止時以外、負圧なので、ダクト 2 2は無動力で自然通風させてもよい。

次に、作用について説明する。焼却炉 1で廃棄物の焼却処理を行う場合、投入口 1 0から廃棄物を燃焼室 2内に投入する。燃焼室 2の燃焼により生じた排気ガスは、高温のため、自然通風力が発生し、電気集塵装置 3の排気管 4を通って出口 4 eへと上昇し、排気管 4内は高温の排気ガスで満たされる。排気管 4は、排気ガスおよび燃焼の輻射熱により高温に晒されるが内面がキャスタブル耐火物で覆われるため、高温による劣化を防止することができる。高圧電源 8により、放電極 7と鋼板製の管 1 4との間に、排気管 4をプラス極、放電極 7をマイナス極とする 7 5 k V〜 2 0 0 k Vの直流高電圧を印加する。通常、排気管 4の内面は、 7 0 0て〜 9 0 0 °Cの高温である。このため、耐火材が導電性を帯び、排気管 4が集塵極となり、放電極 7と排気管 4との間に活発なコロナ放電が起こる。そして、煤塵が排気管 4の内面に付着凝集する。こうして排気ガスは、煤塵を除去されて排気管 4の出口 4 eから排出される。

ところで、排気管 4は直径が太いため、その内部の電界が強くできなレ、。このため、放電極 7だけでは排気管 4の中心部を流れる煤塵は排気管 4まで駆動されないおそれがある。しかしながら、電気集塵装置 3では、排気管 4の放電極 7より出口側に、四角錐側面形状のメッシュ 6 c を有する面状電極 6が内部に広がって設けられている。これにより、出口 4 eの方向にかけて排気管 4の内面とメッシュ 6 cとの距離が徐々に小さくなっていくので、その間の電界が徐々に強められていく。

メッシュ 6 cは、多数の通気孔 6 eを有し、環状フレーム 6 aより下方でその外側を覆う。このため、面状電極 6は、多数の通気孔 6 eを通して排気を殆ど妨げずに通過させる一方、負に帯電した煤塵が環状フレーム 6 aの内側を通過するのを防ぐ。放電極 7により負に帯電した煤塵は、メッシュ 6 cの傾斜面に沿って排気管 4の方向へ確実に誘導され、そして、排気管 4により捕集されてその内面に付着凝集される。こうして、排気管 4の直径が太く、その内部の電界が弱くても、面状電極 6のはたらきで集塵率を高めて、排気ガスの煤塵を除去することができる。なお、面状電極 6の環状フレーム 6 aと排気管 4の内面との間は距離が最も短くなつており、その箇所は集塵が最も効果的に行われる。

排気管 4の内面に付着した煤塵は、高温に晒されているため付着力が弱く、ある程度の厚さに凝集堆積すると自重で自然に排気管 4の内面からある範囲一帯が剝離し、真下の炉床 1 2に落下する。剝離した煤塵は大きく凝集しているので、落下時に再飛散は起こらない。剝離落下した煤塵は炉床 1 2の灰とともに処理することができるので、電気集塵装置 3では煤塵を受ける設備が省略され、簡単な構成となっている。

集塵後に排出される排気ガスの成分や、排気ガスに含まれる煤塵の量、排気ガスの流速等を測定する場合、測定孔 1 8の開閉蓋 1 9を開け、測定器具を排気管 4内に挿入して測定を行う。放電極 Ίは排気管 4の貫通孔 1 6を通る支持材 5により支持され、測定孔 1 8付近は放電極 7から離れており、また、メッシュ 2 0は接地されているので、排気ガスの測定を安全に行うことができる。

焼却、集塵処理の際には、送風装置 9を作動させ、ダクト 2 2および貫通孔 1 6を通して排気管 4内に送風する。送風により、点火始動時や爆発燃焼時にも排気ガスが貫通孔 1 6から排気管 4の外側に漏れ出るのを防ぐことができる。支持材 5に煤塵が付着して煤塵が貫通孔 1 6まで伸びると、火花放電のおそれがある。送風装置 9で貫通孔 1 6に送風することにより、貫通孔 1 6部分の支持材 5に煤塵を付着しにくくし、火花放電を未然に防止することができる。

また、送風により貫通孔 1 6の付近を冷却することができる。支持材 5は排気管 4と電気的に絶縁されているが、貫通孔 1 6付近が高温になると、支持材 5と貫通孔 1 6との間でコロナ放電を起こすおそれがある _c その間でコロナ放電が起こると、次には火花放電を起こすおそれがある _c 送風により貫通孔 1 6付近を冷却することにより、支持材 5と貫通孔 1 6との間の絶縁性を保つことができる。

なお、面状電極 6は、環状フレーム 6 aと接続フレーム 6 bとを有し、構造が強化されている。断面形状が長方形の排気管 4は、断面形状が円形の場合に比べて製造しやすいメリットがある。電気集塵装置 3は、支持材 5が両端を支持され、構造が強化されている。放電極 7は支持材 5 により直流高圧電源 8に電気的に接続されており、支持材 5を絶縁体で構成する場合に比べて構成を簡単にすることができる。支持材 5を支持する碍子 2 1 a , 2 1 bは各貫通孔 1 6より低い位置に設けられており、それ故、貫通孔 1 6を通して外部に放射される排気管 4の内部からの輻射熱により碍子 2 1 a， 2 1 bが劣化するのを防ぐことができる。また、高温ガスは下方に対して逆浮力を示す特性を利用して、高温排ガスの流入を防止し、碍子 2 1 a， 2 1 bの昇温防止や煤塵付着の防止をすることができる。

なお、前述の実施の形態において、排気管 4は、円形の断面形状を有し、円筒状の鋼板製の管 1 4の内面をキャス夕ブル耐火物 1 5でライ二ングして成ってもよい。この場合、環状フレーム 6 aは円形の輪郭を有し、メッシュ 6 cは円錐側面形状を有し、環状フレーム 6 aより下方でその外側を覆う。メッシュ 6 cは、頂点 6 f を下にして、排気管 4の内部で出口 4 eの方向にかけて広がるよう排気管 4とほぼ同軸に配置される。放電極 7は、メッシュ 6 cの円錐側面形状の頂点 6 f から下方に突出。

なお、前述の実施の形態において、電極のメッシュが四角錐の側面形状を有する例について説明したが、メッシュは図 5 ( A ) 〜図 7 ( Q ) に示すような形状を有していてもよい。すなわち、図 5 ( A ) では、面状電極は排気管 4内に設けられ、放電極 7を中心として半球面状のメッシュ 26 aを有している。図 5 (B) では、面状電極は半球面と円筒面とを結合させた形状のメッシュ 26 bを有している。図 5 (C) では、面状電極は半球面とテーパーのある円筒面とを結合させた形状のメッシュ 26 cを有している。図 5 (D) では、面状電極は円錐側面と円筒面とを結合させた形状のメッシュ 26 dを有している。図 5 (E) では、面状電極は円錐側面とテーパーのある円筒面とを結合させた形状のメッシュ 26 eを有している。図 5 (F) では、面状電極は円錐側面状のメッシュ 26 f を複数、直列に間隔を離して有している。図 5 (G) では、面状電極は放電極 7に対し傾斜する円板状のメッシュ 26 gを有している。図 5 (H) では、放電極 7に対し傾斜する円板状のメッシュ 26 h を複数、直列に間隔を離して有している。図 5 ( I ) では、放電極 7の長さ方向にジグザグ状に傾斜して伸びる板状のメッシュ 26 iを有している。

図 6 (J) では、放電極 7の周囲にスパイラル状のメッシュ 26 jを有している。メッシュ 26 jの端は、パイプから成る。図 6 (K) では、放電極 7に垂直の板状のメッシュ 26 kを有している。図 6 (L) では、放電極 7に垂直の板状のメッシュ 26 1を複数有している。図 6 ( ) では、（a) 断面図および（b) 平面図で示すように、放電極 7を中心として上方に 2つに折れ曲がった形状の板状のメッシュ 26 mを有している。図 6 (N) では、（a) 断面図および（b) 平面図で示すように、放電極 7に垂直の板状であって、全体がプリーツ形のメッシュ 26 nを有している。図 6 (〇）では、（a) 断面図および（b) 平面図で示すように、面状電極は円錐側面状であって、全体がプリーツ形のメッシュ 260を有している。

図 7 (P) では、面状電極は円錐側面状であって、全体がプリーツ形のメッシュ 2 6 pを複数有している。図 7 ( Q ) では、面状電極はパラソル形状のメッシュ 2 6 qを有し、（a ) に示すように広げたとき円錐側面形状で、（b ) に示すようにすぼめたとき排気管 4の上方の出口からフランジ部 2 7をワイヤ 2 8で吊り上げ、容易に取り出すことができる。図 7 ( R ) では、面状電極は球殻形状のメッシュ 2 6 rを有している。なお、メッシュ 2 6 rは、球殻の下半分のメッシュが密で、上半分のメッシュが粗である。

図 8に示すように、面状電極 6は、上側が窄まった円錐台側面と、円筒面と、下側に頂点を有する円錐側面とを結合させた形状のメッシュ 2 9を有していてもよい。図 8に示すように、面状電極 6は、絞 4 から支持材 5 aで排気管 4の内部に吊り下げてもよい。なお、図 7および図 8において、面状電極は、金網のほか、チヱ一ンゃ、所定のピッチで同心円に巻かれた線材、所定のピッチでスパイラルに巻かれた線材、パンチングメタル、エキスパンドメタルなどから成ってもよい。

なお、前述の実施の形態において、焼却炉の燃焼室に助燃パーナとともにアルカリスプレーノズルを設けてもよい。この場合、乾式または半乾式で燃焼室内の酸性ガスを中和し、塩化水素、 S〇_x 、 N〇_x 、ダイォキシン等の発生をより完全に防止することができる。

なお、前述の開示は、 1 9 9 7年 2月 2 7日出願の日本国特許出願第 9 - 6 2 2 8 1号に含まれる主題に関し、その主題はそれらの全体の参照により明白に本明細書でも包含される。

産業上の利用可能性

本発明に係る電気集塵装置は、焼却炉の電気集塵装置として有用であるほか、高温の排気ガスを処理する装置であれば、金属精練，溶鉱炉 . 金属加熱 ·熱処理炉 ·窯業炉 ·乾燥炉 ·溶融炉 ·熱機関その他の排気ガスの処理にも有用である。

Claims

請求の範囲金属製管の内面を耐火物で覆って成る排気管と、

同種極性に帯電した煤塵の通過を妨げる複数の通気孔を有し、前記排気管の内部に広がって設けられた電極と、

前記排気管の外側で支持され、前記電極を前記排気管と電気的に絶縁された状態で支持する支持材と、

前記排気管の外側に設けられ、前記電極に電気的に接続され、前記電極と前記金属製管との間に直流高電圧を印加するための高圧電源とを、

有することを特徴とする電気集塵装置。

前記電極は、放電極と面状電極とから成り、前記放電極は前記排気管とほぼ同軸に配置され、前記面状電極は、前記通気孔を有し、前記放電極を下方に突出させて放電極に接続され、前記排気管の壁面側へ広がることを特徴とする請求の範囲 1項記載の電気集塵装置前記面状電極はメッシュを有し、前記メッシュは前記通気孔を有して前記排気管の壁面と前記面状電極の外周との間隔を保ちながら流路を妨げるように設置されることを特徴とする請求の範囲 2項記載の電気集塵装置。

前記面状電極は環状フレームと接続フレームとを有し、前記環状フレームは、前記排気管の断面形状とほぼ同じ形状の輪郭を有し、前記接続フレームにより前記放電極に固定され、前記排気管とほぼ同軸で前記壁面から等間隔離して配置され、前記メッシュは前記環状フレームに接し、前記放電極は前記支持材により支持されることを特徴とする請求の範囲 3項記載の電気集塵装置。前記排気管は多角形の断面形状を有し、前記メッシュは前記排気管の出口方向にかけて広がる角錐側面形状を有し、前記放電極は前記メッシュの角錐側面形状の頂点から下方に突出していることを特徵とする請求の範囲 4項記載の電気集塵装置。

前記排気管は円形の断面形状を有し、前記メッシュは前記排気管の出口方向にかけて広がる円錐側面形状を有し、前記放電極は前記メッシュの円錐側面形状の頂点から下方に突出していることを特徴とする請求の範囲 4項記載の電気集塵装置。

送風装置を有し、前記排気管は貫通孔を有し、前記支持材は前記排気管と電気的に絶縁され、前記貫通孔を通つて前記排気管内に揷入され、前記送風装置は前記排気管の外側に設けられ、前記貫通孔を通して前記排気管内に送風する構成を有することを特徴とする請求の範囲 5または 6項記載の電気集塵装置。

請求の範囲 1 , 2， 3 , 4 , 5， 6または 7項記載の電気集塵装置を有し、前記排気管の長さ方向に沿った直下に燃焼室を有することを特徴とする焼却炉。