電気集塵機
電気集塵機の動作原理
電気集塵機の動作原理は、高電圧電界を用いて排ガスをイオン化し、空気流中に帯電した塵埃を電界の作用で空気流から分離することです。負極は、断面形状の異なる金属線で作られており、放電電極と呼ばれます。
正極は異なる幾何学的形状の金属板で作られており、集塵電極と呼ばれます。電気集塵機の性能は、粉塵の性質、装置の構造、排ガス速度などの3つの要因によって左右されます。粉塵の比抵抗は電気伝導性を評価する指標であり、除塵効率に直接影響を及ぼします。比抵抗が低すぎると、粉塵粒子が集塵電極に留まりにくくなり、気流に戻ってしまいます。一方、比抵抗が高すぎると、集塵電極に到達した粉塵粒子の電荷が放出されにくくなり、粉塵層間の電圧勾配によって局所的な絶縁破壊や放電が発生します。これらの条件により、除塵効率が低下します。
電気集塵機の電源は、制御ボックス、昇圧変圧器、整流器で構成されています。電源の出力電圧も集塵効率に大きな影響を与えます。そのため、電気集塵機の動作電圧は40～75kV以上、場合によっては100kV以上に維持する必要があります。
電気集塵機の基本構造は、2つの部分で構成されています。1つは電気集塵機本体システム、もう1つは高圧直流電流を供給する電源装置と低圧自動制御システムです。電気集塵機の構造原理は、高圧電源システムが昇圧変圧器電源、集塵極接地に使用されます。低圧電気制御システムは、電磁ハンマー、灰排出電極、灰搬送電極、およびいくつかのコンポーネントの温度を制御するために使用されます。
電気集塵機の原理と構造
電気集塵機の基本原理は、電気を利用して排ガス中の粉塵を捕集することであり、主に以下の4つの相互に関連する物理プロセスを含みます：（1）ガスのイオン化。（2）粉塵の帯電。（3）帯電した粉塵が電極に向かって移動する。（4）帯電した粉塵の捕集。
帯電ダストの捕集プロセス：曲率半径の差が大きい2つの金属陽極と陰極に、高電圧直流電流を流すことで、ガスをイオン化するのに十分な電界を維持します。ガスのイオン化後に発生した電子（陰イオンと陽イオン）は、電界を介してダストに吸着し、ダストに電荷を与えます。電界力の作用により、異なる極性の電荷を持つダストは異なる極性の電極に移動し、電極上に堆積することで、ダストとガスの分離という目的を達成します。
（１）ガスのイオン化
大気中には、ごく少数の自由電子とイオン（1立方センチメートルあたり100～500個）が存在し、これは導電性金属の自由電子の数の数百億倍に相当します。そのため、通常の空気はほとんど非導電性です。しかし、気体分子が一定量のエネルギーを得ると、気体分子内の電子が互いに分離し、導電性を持つようになります。高電圧電界の作用下では、空気中の少数の電子が一定の運動エネルギーまで加速され、衝突した原子が電子を放出（電離）し、多数の自由電子とイオンが生成されます。
（２）塵の電荷
塵埃は電界力の作用でガスから分離するために帯電する必要があります。塵埃の電荷とそれが運ぶ電気量は、粒子サイズ、電界強度、および塵埃の滞留時間に関係しています。塵埃の電荷には、衝突電荷と拡散電荷という2つの基本的な形態があります。衝突電荷とは、電界力の作用下で負イオンがはるかに大きな体積の塵埃粒子に衝突することを指します。拡散電荷とは、イオンが不規則な熱運動をして塵埃に衝突し、塵埃を帯電させることを指します。粒子の帯電プロセスでは、衝突電荷と拡散電荷がほぼ同時に存在します。電気集塵機では、粗大粒子に対しては衝突電荷が主な電荷であり、拡散電荷は二次的な電荷です。直径0.2μm未満の微細塵埃の場合、衝突電荷の飽和値は非常に小さく、拡散電荷が大きな割合を占めます。直径約1μmの塵埃粒子の場合、衝突電荷と拡散電荷の影響は同様です。
（３）帯電ダストの捕集
塵埃が帯電すると、電界の作用を受けて集塵ポールに向かって移動し、集塵ポールの表面に到達して電荷を放出し、表面に付着して塵埃層を形成します。最後に、機械的な振動によって定期的に塵埃層が集塵ポールから除去され、集塵が行われます。
電気集塵装置は、集塵本体と電源装置で構成されています。本体は主に鋼製支持台、底梁、灰受け、シェル、放電電極、集塵棒、振動装置、送風装置などで構成されています。電源装置は、高電圧制御システムと低電圧制御システムで構成されています。電気集塵装置の本体は、集塵浄化を実現する場所であり、最も広く使用されているのは図に示すような水平板式電気集塵装置です。
電気集塵機のシェルは、排ガスを密閉し、内部部品と外部部品の全重量を支える構造部品です。その機能は、排ガスを電界を通して誘導し、振動機器を支持し、外部環境から隔離された独立した集塵空間を形成することです。シェルの材質は、処理対象となる排ガスの性質に応じて決定され、シェルの構造は十分な剛性、強度、気密性を備えるだけでなく、耐腐食性と安定性も考慮する必要があります。同時に、シェルの気密性は一般的に5%未満であることが求められます。
集塵棒の機能は、帯電した粉塵を集塵することであり、衝撃振動機構を介して、板面に付着した薄片状粉塵または塊状粉塵を板面から除去し、灰ホッパーに落下させることで、除塵目的を達成します。板は電気集塵機の主要構成部品であり、集塵機の性能には以下の基本要件があります。
1) プレート表面上の電界強度の分布は比較的均一である。
2) 温度による板の変形が少なく、剛性に優れています。
3) 粉塵の二度飛散を防ぐ優れた性能を有する。
4）振動力伝達性能が良好で、プレート表面の振動加速度分布がより均一になり、洗浄効果が良好です。
５）放電電極と放電電極の間でフラッシュオーバー放電が発生しにくい。
6) 上記の性能を確保する場合、重量は軽い方が良い。
放電電極の機能は、集塵電極と共に電界を形成し、コロナ電流を発生させることです。放電電極は、陰極線、陰極フレーム、陰極、吊り下げ装置などの部品で構成されています。電気集塵装置を長期間、高効率かつ安定的に運転するために、放電電極は以下の特性を備える必要があります。
1) 堅牢で信頼性が高く、機械的強度が高く、ラインが連続しており、ラインが落ちません。
2) 電気的性能は良好で、陰極線の形状とサイズにより、コロナ電圧、電流、電界強度の大きさと分布をある程度変えることができます。
3) 理想的な電圧-電流特性曲線。
4) 振動力が均等に伝達されます。
5) 構造が簡単で製造が簡単でコストが低い。
振動装置の機能は、プレートと極線上の塵埃を除去し、電気集塵装置の正常な動作を確保することであり、陽極振動と陰極振動に分けられます。振動装置は、電気機械式、空気圧式、電磁式の3つに大別されます。
気流分配装置は、電界への排ガスを均一に分配し、設計で要求される除塵効率を確保します。電界内の気流分布が均一でない場合、電界内に排ガスの速度が速い領域と遅い領域が生じ、一部に渦や死角が発生し、除塵効率が大幅に低下します。
空気分配装置は、分配板と偏向板で構成されています。分配板の機能は、分配板の前方の大規模な空気流を分離し、分配板の後方の小規模な空気流を形成することです。煙道バッフルは、煙道バッフルと分配バッフルに分かれています。煙道バッフルは、電気集塵機に入る前に、煙道内の空気流をいくつかのほぼ均一な流れに分割するために使用されます。分配デフレクターは、傾斜した空気流を分配板に垂直な空気流に導き、空気流が水平に電界に入るようにし、空気流への電界を均一に分散させます。
灰受け容器は、ハウジングの下に配置され、底梁に溶接された、短時間の粉塵を集塵・貯留する容器です。形状は円錐型と溝型の2種類があります。粉塵がスムーズに落下するため、灰受け容器の壁と水平面との角度は、通常60°以上とします。製紙用アルカリ回収装置、石油燃焼ボイラー、その他の補助電気集塵装置では、粉塵が微細で粘度が高いため、灰受け容器の壁と水平面との角度は、通常65°以上とします。
電気集塵機の電源装置は、高圧電源制御システムと低電圧制御システムに分かれています。高圧電源制御システムは、排ガスと粉塵の性質に応じて、電気集塵機の動作電圧をいつでも調整でき、平均電圧を火花放電電圧よりわずかに低く保ちます。これにより、電気集塵機は可能な限り高いコロナ電力を得て、良好な除塵効果を実現します。低電圧制御システムは主に、負極および陽極の振動制御、灰ホッパーの荷降ろし、灰搬送制御、セキュリティインターロックなどの機能を実現するために使用されます。
電気集塵機の特徴
電気集塵装置は他の除塵装置と比較して、エネルギー消費量が少なく、除塵効率が高いという特徴があります。排ガス中の0.01～50μmの粉塵の除去に適しており、排ガス温度が高く、圧力が高い場合にも使用できます。実例から、処理ガス量が多いほど、電気集塵装置の投資コストと運転コストは経済的であることが分かっています。
ワイドピッチ水平 静電気 集塵技術
HHD型広ピッチ横型電気集塵装置は、様々な先進技術の導入と学習、そして工業窯の排ガス条件の特性を融合させた科学的研究成果であり、ますます厳しくなる排ガス排出基準とWTO市場基準に適応しています。その成果は、冶金、電力、セメントなどの業界で広く利用されています。
最適な広い間隔とプレートの特殊構成
電界強度とプレート電流分布がより均一になり、駆動速度を 1.3 倍に上げることができ、収集されたダストの比抵抗範囲が 10 1-10 14 Ω-cm に拡大され、硫黄床ボイラー、新セメント乾式法回転窯、焼結機などの排気ガスからの高比抵抗ダストの回収に特に適しており、反コロナ現象を遅くしたり、排除したりすることができます。
一体型新RSコロナワイヤー
最大長さは15メートルに達し、低コロナ電流、高コロナ電流密度、高強度鋼材で破損せず、耐高温性、耐熱性を備え、上面振動方式と組み合わせることで優れた洗浄効果を発揮します。コロナ線密度は粉塵濃度に応じて設定され、高粉塵濃度の集塵にも対応可能です。最大許容入口濃度は1000g/Nm³に達します。
コロナポールトップの強振動
灰洗浄理論によれば、上部電極の強力な振動は機械的および電磁的オプションで使用できます。
陰陽の柱は自由に垂れ下がっている
排ガス温度が高すぎる場合、集塵機とコロナポールは三次元方向に不規則に膨張・伸長します。集塵システムは耐熱鋼テープ拘束構造を採用した特殊設計で、HHD集塵機は高い耐熱性を備えています。商用運転においては、HHD電気集塵機は最高390℃まで耐えられることが実証されています。
振動加速度の増加
清掃効果の向上：集塵棒システムの除塵は集塵効率に直接影響を及ぼし、多くの電気集塵機は一定期間の運転後に効率が低下しますが、これは主に集塵板の除塵効果の悪さが原因です。HHD電気集塵機は、最新の衝撃理論と実践結果を採用し、従来の平鋼衝撃棒構造を一体型鋼構造に変更しました。集塵棒の側面振動ハンマーの構造を簡素化し、ハンマー落下リンクを2/3に削減しました。実験では、集塵棒板の最小加速度が220Gから356Gに向上しました。
小さな設置面積、軽量
放電電極システムの上部振動設計、各電界の非対称サスペンション設計の従来とは異なる創意工夫、および米国環境機器社のシェルコンピュータソフトウェアを使用した設計の最適化により、同じ総集塵面積で電気集塵機の全長が3〜5メートル短縮され、重量が15％軽減されました。
高信頼性断熱システム
電気集塵機の高圧絶縁材の結露や沿面距離の延長を防止するため、筐体は蓄熱二重膨張屋根設計を採用し、電気加熱部は最新のPTCおよびPTS材料を採用し、絶縁スリーブの底部には双曲逆吹き洗浄設計を採用し、磁器スリーブの露の沿面距離の延長による故障を完全に防止します。
マッチングLCハイシステム
高電圧制御はDSCシステムによる上位コンピュータ操作、低電圧制御はPLC制御による中国語タッチスクリーン操作が可能です。高電圧電源は定電流・高インピーダンスの直流電源を採用し、HHD電気集塵機本体と一体化しています。高い除塵効率、高比抵抗の克服、高濃度への対応など、優れた機能を発揮します。
除塵効果に影響を与える要因
集塵機の除塵効果は、排ガス温度、流量、集塵機の密閉状態、集塵板間の距離など、多くの要因に関係しています。
1. 排気ガスの温度
排ガス温度が高すぎると、コロナ開始電圧、コロナ極表面の電界温度、火花放電電圧が低下し、除塵効率に影響します。排ガス温度が低すぎると、結露により絶縁部品が沿面放電を起こしやすくなります。金属部品が腐食し、石炭火力発電から排出される排ガスにはSO2が含まれており、これがより深刻な腐食を引き起こします。灰ホッパー内の粉塵の固結は灰の排出に影響を与えます。集塵板とコロナラインは焼損して変形し、破損し、長期間灰ホッパー内に灰が蓄積することでコロナラインが焼損しました。
2.煙の速度
排ガス流速が速すぎると、塵埃が電界に帯電してから集塵板に堆積するまでに一定の時間がかかるため、あまり速くしてはいけません。排ガス風速が速すぎると、原子力発電の塵埃は沈降することなく空中に舞い上がり、同時に排ガス流速が速すぎるため、特に塵埃を振り落とす際に、集塵板に堆積した塵埃が二度舞いしやすくなります。
3. ボードの間隔
動作電圧とコロナワイヤの間隔および半径が同じ場合、プレートの間隔を広げると、コロナワイヤ付近の領域で発生するイオン電流の分布が影響を受け、表面領域の電位差が増加します。これにより、コロナの外側の領域での電界強度が低下し、除塵効率に影響します。
4.コロナケーブル間隔
動作電圧、コロナ半径、プレート間隔が同じ場合、コロナライン間隔を広げると、コロナ電流密度と電界強度の分布が不均一になります。コロナライン間隔が最適値より小さい場合、コロナライン近傍の電界の相互遮蔽効果により、コロナ電流が減少します。
5. 空気の分布が不均一
風量分布が不均一な場合、風速の低い場所では集塵率が高く、風速の高い場所では集塵率が低く、風速の低い場所で増加した集塵量が風速の高い場所で減少した集塵量よりも少なくなり、全体的な集塵効率が低下します。また、風速の高い場所では、洗掘現象が発生し、集塵板に堆積した粉塵が大量に再舞い上がります。
6. 空気漏れ
電気集塵機は負圧運転のため、シェルの接合部がしっかりと密閉されていないと冷気が外部に漏れ、電気集塵機を通過する風速が上昇し、排ガス温度が低下して排ガス露点が変化し、集塵性能が低下します。灰ホッパーや灰排出装置から空気が大気中に漏れると、集塵された粉塵が発生して飛散し、集塵効率が低下します。また、灰が湿って灰ホッパーに付着し、灰の排出がスムーズにいかなくなり、灰詰まりを引き起こすこともあります。温室の密閉が緩んでいると、大量の高温の灰が漏れ出し、除塵効果が大幅に低下するだけでなく、多くの絶縁リングの接続線が焼損します。灰ホッパーも空気漏れにより灰出口が凍結し、灰が排出されず、灰ホッパー内に大量の灰が蓄積します。
除塵効率を向上させるための対策と方法
電気集塵機の除塵プロセスの観点から見ると、除塵効率は3段階で向上させることができます。
ステージ1: 煙から始めましょう。静電集塵では、集塵は集塵機自体の パラメータ：粉塵の比抵抗、誘電率と密度、ガス流量、温度と湿度、電界のボルタンメトリー特性、集塵ポールの表面状態など。粉塵が静電除塵に入る前に、一次集塵機を追加して、一部の大きな粒子と重い粉塵を除去します。サイクロン除塵を使用する場合、粉塵はサイクロンセパレーターを高速で通過するため、粉塵を含むガスは軸に沿って下方に螺旋状に流れ、遠心力を利用して粉塵の粗い粒子を除去し、電界への初期の粉塵濃度を効果的に制御します。水ミストを使用して粉塵の比抵抗と誘電率を制御することもできます。これにより、集塵機に入った後の排ガスの充電能力が強くなります。ただし、粉塵を除去し、結露を防ぐために使用する水の量を制御する必要があります。
第二段階：煤処理から始めます。静電集塵機自体の除塵ポテンシャルを活用することで、静電集塵機の除塵プロセスにおける欠陥や問題を解決し、除塵効率を効果的に向上させます。主な対策は以下のとおりです。
（１）ガス流速分布の不均一性を改善し、ガス分配装置の技術的パラメータを調整する。
（2）集塵システムの断熱性に注意し、絶縁層の材質と厚さを確保してください。集塵機の外側の絶縁層は、集塵ガスの温度に直接影響を及ぼします。外部環境には一定量の水分が含まれているため、ガス温度が露点を下回ると結露が発生します。結露により、集塵ポールやコロナポールに粉塵が付着し、振っても効果的に落下しません。付着した粉塵の量が一定量に達すると、コロナポールがコロナを発生できなくなり、集塵効率が低下し、電気集塵機が正常に作動しなくなります。また、結露は電極システムや集塵機のシェルやバケットの腐食を引き起こし、寿命を縮めます。
（3）集塵システムの密閉性を向上させ、集塵システムの空気漏れ率が3％未満であることを保証します。電気集塵機は通常負圧下で運転されるため、使用中に密閉性に注意を払い、空気漏れを減らして作業性能を確保する必要があります。外気が侵入すると、次の3つの悪影響が生じるためです。（1）集塵機内のガス温度が低下し、特に冬場の気温が低いときに結露が発生し、上記の結露による問題が発生する可能性があります。②電界風速を上げると、電界内の粉塵ガスの滞留時間が短くなり、集塵効率が低下します。（3）灰ホッパーと灰排出口で空気が漏れている場合、漏れた空気が沈殿した粉塵を直接巻き上げて気流に巻き込み、深刻な二次粉塵浮上を引き起こし、集塵効率が低下します。
（４）排ガスの化学組成に応じて電極板の材質を調整し、電極板の耐食性を高め、電極板の腐食による短絡を防止します。
（５）電極の振動周期と振動力を調整し、コロナ放電出力を向上させ、粉塵の飛散を低減する。
（６）電気集塵機の容量または集塵面積を増やす、すなわち電界を大きくする、または電気集塵機の電界を大きくしたり広げたりする。
（7）電源装置の制御モードと電源モードを調整します。高周波（20～50kHz）高電圧スイッチング電源の応用は、電気集塵機のアップグレードに新たな技術的方法を提供します。高周波高電圧スイッチング電源（SIR）の周波数は、従来の変圧器/整流器（T/R）の400～1000倍です。従来のT/R電源は、深刻な火花放電が発生すると、大きな電力を出力できないことがよくあります。電界内に高抵抗の粉塵があり、逆コロナが発生すると、電界の火花がさらに増加し、出力電力が急激に低下し、場合によっては数十MAまで低下し、集塵効率の向上に重大な影響を与えます。SIRは出力電圧周波数が従来の電源の500倍であるため、異なります。火花放電が発生すると、電圧変動が小さく、ほぼ滑らかなHVDC出力を生成できます。そのため、SIRは電界に大きな電流を提供できます。いくつかの電気集塵機を動作させたところ、一般的な SIR の出力電流は従来の T/R 電源の 2 倍以上であり、電気集塵機の効率が大幅に向上することが分かりました。
第三段階：排気ガス処理から開始します。静電除塵後に、布袋除塵など3段階の除塵処理を追加することもできます。これにより、微細な塵埃粒子をより徹底的に除去し、浄化効果を高め、無公害排出という目的を達成できます。
これはパーですGD型電気集塵機技術は日本独自の電気集塵機技術を導入し、国内業界の成功経験を消化吸収して、GD型電気集塵機シリーズを開発し、冶金、製錬業界で広く使用されています。
GD シリーズは、低抵抗、低消費電力、高効率といった他のタイプの電気集塵機の特徴に加えて、次の点を備えています。
◆ 独自の設計による吸気口の空気分配構造。
◆ 電界には3つの電極（放電電極、集塵電極、補助電極）があり、電界の極性構成を調整して電界状態を変化させ、異なる特性の粉塵処理に適応し、浄化効果を実現します。
◆ マイナス-プラス極フリーサスペンション。
◆コロナワイヤー：コロナワイヤーはどんなに長くても鋼管で構成されており、途中でボルト接続がないため、ワイヤーが切れる故障がありません。アグラフ インストール要件
◆ 設置前に集塵機底部の受入れ確認を行ってください。電気集塵機設置説明書および設計図の規定に従って、電気集塵機の各部品を設置してください。受入れ確認基準に基づいて電気集塵機の中央設置基盤を決定し、陽極・陰極システムの設置基盤として使用してください。
◆ 基礎面の平坦度、柱間距離、対角誤差を確認します
◆ シェル構成部品を検査し、輸送時の変形を修正し、支持群 - 下部梁（検査合格後に灰受け皿と電界内部プラットフォームを設置） - 柱と側壁パネル - 上部梁 - 入口と出口（分配プレートとトラフプレートを含む） - 陽極と陰極システム - 上部カバープレート - 高圧電源などの機器を、下から上に向かって層ごとに設置します。梯子、プラットフォーム、手すりは、設置順序に従って層ごとに設置できます。各層を設置した後、静電集塵機の設置手順と設計図の要求に従って確認および記録します。たとえば、設置後に平面度、対角線、柱間隔、垂直度、極間隔を確認し、機器の気密性を確認し、不足している部品の溶接を補修し、不足している部品の溶接をチェックして補修します。
電気集塵機は、空気の流れの方向によって垂直型と水平型に分けられ、集塵ポール型によってプレート型とチューブ型に分けられ、集塵プレート上の塵埃の除去方法によって乾式と湿式に分けられます。
これは段落です主に鉄鋼業界に適用：焼結機、製鉄炉、鋳鉄製錬炉、コークス炉の排ガス浄化に使用。石炭火力発電所：石炭火力発電所のフライアッシュ用電気集塵装置。
その他の産業：セメント産業への応用も非常に広く、新しい大規模・中規模セメント工場のロータリーキルンや乾燥機には、ほとんどが電気集塵機が設置されています。セメントミルや石炭ミルなどの粉塵発生源も、電気集塵機によって制御できます。電気集塵機は、化学産業における酸性霧の回収、非鉄冶金産業における排ガス処理、貴金属粒子の回収にも広く利用されています。h
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