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湿式電気集塵機

湿式電気集塵機は、0.01ミクロン以上の微細な粉塵を捕集でき、除塵率は99%に達し、高い除塵効率を実現します。電気集塵機は、電界の有効面積を拡大し、電界の長さを延長することで、ニーズを満たし、除塵効率を向上させることもできます。排ガス処理能力が大きく、大型装置を実現でき、単一の電気集塵機の最大電界断面積は400平方メートルに達します。

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電気集塵機の分類

洗浄方法の違いにより、乾式電気集塵機、湿式電気集塵機、霧状粒子電気集塵機、半湿式電気集塵機に分類できる。

（１） 乾式電気集塵機排ガス中の粉塵は乾燥状態で捕集され、集塵板に堆積した粉塵は機械的振動と電磁振動によって清掃される。

（２） 湿式電気集塵機集塵棒で集められた粉塵に対して、水を噴霧して溢れさせたり、適切な方法を用いて集塵棒の表面に水の膜を形成し、集塵棒に付着した粉塵と水が一緒に集塵棒の下部に流れて排出されるようにする。この洗浄方法を用いるものを湿式電気集塵機と呼ぶ。

（３） 霧粒子静電式霧消し静電集塵機を使用して硫酸霧やタール霧などの液滴を捕集し、捕集後に液体の状態で流れ落ちて除去します。

（４） 半湿式電気集塵機: 乾式電気集塵機と湿式電気集塵機の両方の利点があり、乾式と湿式の混合電気集塵機、または半湿式電気集塵機とも呼ばれます。構造システムは、高温の排ガスがまず2つの乾式集塵室を通過し、次に煙突を通って湿式集塵室を通過するというものです。

電気集塵機の分類

湿式電気集塵機（湿式電気集塵機とも呼ばれる）は、次のように動作します。

1. プロセスの開始時に、静電気を帯びた微粒子が湿式電気集塵機の空気流に投入されます。

2. 空気の流れはまず水噴霧室を通過し、そこで噴霧された水が空気中の粒子を捕捉し、加湿します。

3. 噴霧によって空気中の粒子が水滴に吸着され、水滴が重くなって底に沈む。

4. それらは底部の沈殿槽内の水と接触しているため、空気の流れから完全に隔離されています。

5. 静電場は、除塵効果を高めるために使用されます。湿式電気集塵機では、静電発生器によって水噴霧室に噴霧される噴霧粒子は静電荷を帯びています。

6. 静電荷を帯びた粒子は、静電気力と表面を濡らすことによって、濃度が大幅に増加し、水滴に効果的に付着します。

7. 静電処理後の水滴は沈殿槽に再吸収され、空気が集塵機を通過する前に粒子状物質の濃度が低減されます。

8. 浄化された空気は環境中に放出され、それによって除塵効果が得られます。

湿式電気集塵機の動作原理は、主に水の噴霧と静電気効果の組み合わせによって空気中の粒子を分離し、効果的に空気を浄化することに基づいている。

湿式電気集塵機は、湿式脱硫処理後に導入される二次集塵装置の一種です。湿式電気集塵機は、微量粉塵や微粒子を処理するための新しい集塵装置であり、主に湿性ガス中の粉塵、PM2.5、エアロゾル、臭気、酸性霧、水滴などの有害物質を除去するために使用され、大気中の粉塵汚染を制御するための理想的な装置です。

湿式電気集塵機は、主に吸排気管、集塵機本体、偏向板、整流器グリッド、陽極集塵板、陰極線、絶縁ボックス、洗浄水システム、電源、制御システムで構成されています。構造は一般的に板式と管式の2種類に分けられます。板式集塵機は集塵面が非常に平坦で、水膜の形成が良好で、コロナ線が板間に分布しており、本体は乾式電気集塵機に似ており、ある程度または直線的に流れる排ガスを処理できます。管式集塵機は一般的に円形または多角形の金属管が平行に配置されており、コロナ線が中央に分布しており、直線的に流れる煙のみを処理できます。湿式電気集塵機の外部部品には通常の炭素鋼が使用され、内面は腐食防止のためにコーティングされています。装置を設置する際には、内面、特に溶接点や部品の接合部の損傷に注意する必要があります。

湿式電気集塵機には主に2つの構造形式があり、1つは耐腐食性導電性材料を集塵器として使用するもので、もう1つは水噴霧または溢流水を使用して導電性の水膜を形成し、非導電性の非金属材料を集塵器として使用するものです。もちろん、排ガスの流れに応じてクロスフローと垂直フローに分類することもできます。クロスフロー型は主にプレート構造で、ガスの流れ方向は水平方向です。構造は乾式電気集塵機に似ており、垂直フロー型は主に管状構造で、ガスの流れは垂直方向です。

湿式電気集塵機は、クロスフロー型と垂直フロー型に分類できる。同じ換気断面積の場合、垂直フロー型湿式集塵機の除塵効率はクロスフロー型の2倍である。

湿式電気集塵機の構成

湿式電気集塵機（WESP）は、主に構造体本体、陰極システム、陽極システム、噴霧洗浄システム、水処理システム、電気制御システムなどから構成されています（図参照）。WESP本体は、基本的に乾式電気集塵機と同じで、入口ホーン、出口ホーン、シェル、放電電極とフレーム、集塵器絶縁体、噴霧ノズル、配管などから構成されています。

（１） 陰極システム：陰極システムは、陰極支持梁、陰極線、重り、および下部陰極フレームで構成されます。陰極線の上端は陰極支持梁に吊り下げられ、下端は陰極線と重りと結合されます。陰極線の選択原則は、耐久性、低コロナ電圧、強力な放電、高コロナ電流密度、良好な剛性、耐根性、強力な塩化物イオン腐食耐性（鉛アンチモン合金材料など）です。鋸歯状線は通常、微細粉塵帯電の要件を満たす放電電極として使用されます。異なる陰極線の選択パラメータ。

（２） アノードシステム：陽極システムは、噴霧および洗浄の運転要件を満たすために、特殊な陽極板（管）構造を使用しています。垂直湿式電気集塵機の場合、現在の陽極システムのほとんどは、集塵ポールとして配置された六角形の導電性難燃性ガラス繊維強化プラスチック管束を使用しています。ハニカム電極は、内接円がφ350mm/360mm、肉厚が3mm、長さが6000mmの六角形CFRPハニカム管で構成され、管束の支持梁に吊り下げられています。

（３）噴霧洗浄システム噴霧洗浄システムは、一般的に湿式電気集塵機の上部に設置されます。噴霧された水滴は排ガスとともに湿式電気集塵機の作業領域に入り、電界の作用により集塵電極に集まり、集塵電極上に水膜を形成します。重力の作用により、水滴は集水タンクまたは脱硫塔に運ばれます。霧状の水滴は、電気集塵機の除塵効率にいくつかの重要な影響を与えます。

1. 霧滴は放電電極を清潔に保ち、コロナを強くします。霧滴が集塵棒に当たって薄く均一な水膜を連続的に形成し、比抵抗の低い粉塵の「二次飛散」を防ぎ、比抵抗の高い粉塵を調整して「逆コロナ」現象を防ぎ、粉塵の強い粘着性が電極に付着するのを防ぎ、可燃性および爆発性の粉塵の収集に適しています。

2. 液滴は放電電極とコロナ領域に直接噴霧され、放電電極は噴霧器としても機能します。同一の電源でコロナ放電、水の噴霧、水ミスト、粉塵粒子の帯電を実現でき、静電気と水ミストの有機的な組み合わせを実現します。

3. 液滴は放電電極に直接噴霧され、電荷が高いため、電界内での噴霧水の衝突遮断および吸収板よりも粉塵除去効率を大幅に向上させることができます。

4. 放電電極とコロナ放電領域に液滴を噴霧し、水ミストをさらに微細化する。静電気と噴霧装置との間に直接接触はなく、絶縁の問題はない。

5. バリ電極は強力な静電場を発生させることができ、優れたコロナ放電能力と静電と霧滴の相乗効果により、高い除塵効率を実現します。

6. 滴が集塵ポール上に水流を形成するため、集塵ポール（パイプ）は常に清潔に保たれ、振動装置が不要となり、振動洗浄による乾式集塵による二次汚染を回避します。

（４） 水処理システム： 水処理システムは、循環水槽、循環ポンプ、排水水槽、排水ポンプ、アルカリ貯蔵タンク、アルカリ計量ポンプ、工業用水タンク、工業用水ポンプ、および対応する配管で構成されています。噴霧および散布後、収集された液体はまず排水水槽に集められ、次にNaOH溶液を加えてpH値を調整し、その後、補助水として脱硫システムに排出されます。残りの水は排水水槽から循環水槽にオーバーフローします。循環水槽内の循環水は、工業用水と苛性ソーダを加えてpH値が8～10になるように調整され、湿式電気集塵機の循環水として使用され、噴霧ノズルに戻されます。外部排出によって失われた水は、工業用水で補われます。

（５） 電気制御システムWESP湿式電気集塵機の電気制御システムは、低電圧制御システムと高電圧制御システムの2つの部分から構成されています。電気負荷は主にWESP集塵機本体、断熱ボックス加熱装置、ウォーターポンプなどです。低電圧制御システムは断熱ボックスヒーターの電力分配制御に使用され、PLC制御システムを備えており、断熱ボックスヒーターの自動化を実現し、断熱ボックスの温度を常に100～120℃に維持します。高電圧制御システムは主に高電圧制御盤と高電圧発生器から構成され、コロナ電極装置に電力を供給してコロナ電界を形成し、排ガスの高度浄化を実現します。

要約すると、湿式電気集塵機の構成要素は複雑かつ多岐にわたり、各構成要素が重要な役割を果たしています。電気集塵装置本体、水循環システム、換気システム、制御システムが連携して、粉塵除去と空気浄化を実現します。これらの構成要素の協調動作により、湿式電気集塵機は効率的で信頼性の高い大気汚染防止装置となっています。

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、電界の作用によって気流中の帯電した粉塵を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できており、放電電極と呼ばれます。正極は幾何学的形状の異なる金属板でできており、集塵電極と呼ばれます。電気集塵機の性能は、粉塵の特性、装置構造、排ガス速度の3つの要因によって影響を受けます。粉塵の比抵抗は電気伝導率を評価する指標であり、集塵効率に直接影響します。比抵抗が低すぎると、粉塵粒子が集塵電極上に留まりにくくなり、気流に戻ってしまいます。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破壊と放電が発生します。これらの条件は、集塵効率の低下を引き起こします。

電気集塵機の電源は、制御ボックス、昇圧トランス、整流器で構成されています。電源の出力電圧は、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、場合によっては100kV以上に維持する必要があります。

他の除塵装置と比較して、電気集塵機はエネルギー消費量が少なく、除塵効率が高いという特長があります。排ガス中の0.01～50μmの粉塵除去に適しており、排ガス温度や圧力が高い場合にも使用できます。実際、処理するガス量が多いほど、電気集塵機の設備投資および運転コストは経済的になります。

電気集塵機の性能に影響を与える要因

電気集塵機の性能は、粉塵の特性、装置構造、排ガス速度の3つの要因によって影響を受けます。粉塵の比抵抗は電気伝導率を評価する指標であり、除塵効率に直接影響します。比抵抗が低すぎると、粉塵粒子が集塵電極上に留まりにくくなり、気流に戻ってしまいます。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と放電が発生します。これらの状態は、除塵効率の低下につながります。電気集塵機は、比較的粉塵濃度が低いガス処理に適しており、高濃度の粉塵問題には他の除塵装置を検討する必要があります。

1. 凝縮：流動するガス流の熱力学的特性を制御することによって凝縮が生じる場合、粒子は凝縮過程において成長核の役割を果たすことができる。液体で覆われた粒子は、上述の重要な捕捉機構によってより容易に捕捉される。凝縮は通常、低圧の蒸気凝縮物を高圧に凝縮させる、飽和流に蒸気を導入する、または／および／および流れを直接冷却することによって得られる。

2．障害物：流体中の障害物の周囲を小さな粒子が移動する場合、粒子の物理的な大きさが比較的大きいため、障害物に接触する可能性があります。これは、塵粒子と液滴の相対的な動きにも当てはまります。

3. 慣性衝突：粒子が流れるガス中に排出されている場合、流れるガスが障害物に遭遇すると、慣性によって粒子は障害物の周囲のガス流を突破し、一部の粒子は障害物に衝突します。このような事象が発生する可能性は、いくつかの変数、特に粒子の慣性の大きさと障害物の大きさ（湿式集塵機の場合は、障害物は液滴）に依存します。集塵機では、粉塵粒子と比較的大きな液滴との間で慣性衝突が発生します。

4．静電帯電：粒子と液滴の間に異なる静電荷が存在する場合、粉塵粒子と液滴の結合がより効果的になります。静電スクラバーはこのメカニズムを利用して、粉塵と水滴の引力を高め、集塵効率を向上させます。

5. 拡散：空気力学的粒子径が0.3μm未満（比重1）の微粒子は、質量が小さいため慣性衝突を起こしにくく、また物理的に小さいため遮蔽されにくいため、拡散によって捕捉することが重要です。微粒子が高濃度領域から低濃度領域へ移動する過程を拡散といいます。拡散は、微粒子が周囲の気体分子や他の粒子と衝突する際のランダムな動きであるブラウン運動の結果として重要になります。これらの粒子が液滴内に捕捉されると、液滴付近の粒子の濃度が低下し、他の粒子が再び高濃度領域から低濃度領域へと液滴付近へ移動します。