特許 6093776 電気集塵装置のクリーニングのための方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6093776

(24)【登録日】2017年2月17日

(45)【発行日】2017年3月8日

(54)【発明の名称】電気集塵装置のクリーニングのための方法および装置

(51)【国際特許分類】

   B03C 3/76 20060101AFI20170227BHJP

   B03C 3/40 20060101ALI20170227BHJP

   B03C 3/70 20060101ALI20170227BHJP

   B03C 3/74 20060101ALI20170227BHJP

【ＦＩ】

   B03C3/76

   B03C3/40 A

   B03C3/70 Z

   B03C3/74 E

【請求項の数】13

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-543997(P2014-543997)

(86)(22)【出願日】2012年10月28日

(65)【公表番号】特表2014-533607(P2014-533607A)

(43)【公表日】2014年12月15日

(86)【国際出願番号】IB2012055953

(87)【国際公開番号】WO2013080065

(87)【国際公開日】20130606

【審査請求日】2014年5月29日

【審判番号】不服2016-5374(P2016-5374/J1)

【審判請求日】2016年4月12日

(31)【優先権主張番号】11191167.3

(32)【優先日】2011年11月29日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】515322297

【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(72)【発明者】

【氏名】アンドレアス ベック

【合議体】

【審判長】 渡邊 豊英

【審判官】 高橋 祐介

【審判官】 千葉 成就

(56)【参考文献】

【文献】 特許第２５１４４１１号公報

【文献】 特公平４−７５７８９号公報

【文献】 特公平１−５３１０６号公報

【文献】 特開平８−２５２４８０号公報

【文献】 特開昭５９−４２０５５号公報

【文献】 特開２００８−２２１１７５号公報

【文献】 特開２００４−３４９１４５号公報

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

B03C 3/76 , B03C 3/40 A, B03C 3/70 Z, B03C 3/74 E

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つの放電極（２６）と少なくとも１つの集電極（２８）とを備え、処理ガスからダスト粒子を除去するよう動作する電気集塵装置（６）の前記少なくとも１つの集電極（２８）のクリーニング方法であって、
第１の動作モードにおいて、前記少なくとも１つの放電極（２６）と前記少なくとも１つの集電極（２８）との間に第１の平均電流（Ｉ_１）を流すステップと、
前記第１の動作モードから、前記少なくとも１つの放電極（２６）と前記少なくとも１つの集電極（２８）との間に第２の平均電流（Ｉ_２）を流す第２の動作モードに切り換えるステップと、を含み、
前記少なくとも１つの集電極（２８）の強制クリーニングを実現するため、前記第２の平均電流（Ｉ_２）は前記第１の平均電流（Ｉ_１）よりも少なくとも３倍大きい、クリーニング方法において、
前記少なくとも１つの集電極（２８）の強制クリーニングの必要を示す強制クリーニング信号を生成するステップをさらに含み、前記第１の動作モードから前記第２の動作モードへ切り換えるステップは、前記強制クリーニング信号に応じて開始される、
ことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記第２の平均電流（Ｉ_２）は、前記第１の平均電流（Ｉ_１）よりも少なくとも１０倍大きい、請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記電気集塵装置（６）は、所定の時間間隔、好ましくは２０秒〜３０分の範囲の所定の時間間隔の間、前記第２の動作モードで動作される、請求項１または２記載の方法。

【請求項4】

前記第１の動作モードから前記第２の動作モードへ切り換えるステップの前に、前記少なくとも１つの集電極（２８）への振動付与が行われる、請求項１から３のいずれか１項記載の方法。

【請求項5】

前記少なくとも１つの集電極（２８）への振動付与は、前記第２の動作モードの間に行われる、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。

【請求項6】

逆電離検出システムによって、前記少なくとも１つの集電極（２８）の強制クリーニングの必要を示す強制クリーニング信号を生成するステップをさらに含む、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。

【請求項7】

タイマによって、前記少なくとも１つの集電極（２８）の強制クリーニングの必要を示す強制クリーニング信号を生成するステップをさらに含む、請求項１から６のいずれか１項記載の方法。

【請求項8】

前記少なくとも１つの集電極（２８）の、前記処理ガスの流れ方向から見て下流のダスト粒子濃度を測定するダスト粒子測定装置（５２）によって、前記少なくとも１つの集電極（２８）の強制クリーニングの必要を示す強制クリーニング信号を生成するステップをさらに含む、請求項１から７のいずれか１項記載の方法。

【請求項9】

前記少なくとも１つの集電極（２８）のクリーニングのための振動付与スケジュールを用い、前記振動付与スケジュールにおいて一定間隔で前記少なくとも１つの集電極（２８）の強制クリーニングの必要を示す強制クリーニング信号を発するステップとをさらに含む、請求項１から８のいずれか１項記載の方法。

【請求項10】

前記電気集塵装置（６）の両電極（２６、２８）にパルス電流を流し、パルス電流間の間欠的な時間は、前記第１の動作モードと比べて、前記第２の動作モードでは、より短い、請求項１から９のいずれか１項記載の方法。

【請求項11】

セミパルス構成でより多くの利用可能なパルスを用いることによって前記第１の動作モードから前記第２の動作モードへ切り換えるときに、前記間欠的な時間は減少される、請求項１０記載の方法。

【請求項12】

少なくとも１つの放電極（２６）と少なくとも１つの集電極（２８）とを備え、処理ガスからダスト粒子を除去するよう動作する電気集塵装置（６）の前記少なくとも１つの集電極（２８）のクリーニングの制御装置（１４、１６、１８）であって、
前記制御装置（１４、１６、１８）は、第１の動作モードにおいて、前記少なくとも１つの放電極（２６）と、前記少なくとも１つの集電極（２８）との間に第１の平均電流（Ｉ_１）を流し、かつ、前記第１の動作モードから、第２の平均電流（Ｉ_２）を前記少なくとも１つの放電極（２６）と前記少なくとも１つの集電極（２８）との間に流す第２の動作モードに切り換えるよう動作し、
前記集電極（２８）の強制クリーニングを実現するため、前記第２の平均電流（Ｉ_２）は、前記第１の平均電流（Ｉ_１）よりも少なくとも３倍大きい、制御装置において、
前記少なくとも１つの集電極（２８）の強制クリーニングの必要を示す強制クリーニング信号を生成する逆電離検出システム（１４、１６、１８）を備えている、
ことを特徴とする制御装置。

【請求項13】

前記制御装置（１４、１６、１８）は、強制クリーニング信号を生成するためのタイマを備えている、請求項１２記載の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも１つの放電極と少なくとも１つの集電極を備え、処理ガスからのダスト粒子を除去するよう動作する電気集塵装置の、少なくとも１つの集電極のクリーニングのための方法に関する。

【0002】

本発明は、さらに、電気集塵装置の少なくとも１つの集電極のクリーニングのために動作する装置に関する。

【背景技術】

【0003】

発電プラントなどの燃焼プラントにおける、石炭、石油、泥炭、廃棄物などの燃料の燃焼中には高温の処理ガスが発生し、このような処理ガスは、他の成分の中で、ダスト粒子（時にはフライアッシュと呼ばれる）が含まれている。ダスト粒子は、多くの場合、たとえばＥＰ２０７８５６３に記載される種類の電気集塵装置（ＥＳＰともいう）によって処理ガスから除去される。

【0004】

ＥＳＰに関連する１つの問題は、所謂逆電離効果であり、すなわち、集電極上にすでに捕集されたダスト粒子層の高い電気抵抗によって、動作中にダスト層の絶縁破壊が生じ、これによってＥＳＰの集塵効率が低下しうることである。

【0005】

ＥＰ２０７８５６３には、逆電離の負の効果を低減する能力が改善された電気集塵装置が開示されている。ＥＳＰは燃焼空気処理に供給される燃焼空気の温度を示す指標信号に基づいて制御される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】ＥＰ２０７８５６３

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ＥＰ２０７８５６３に従うＥＳＰの動作によって、逆電離の負の効果はある程度低減される。しかし、逆電離効果によって、ＥＳＰの動作には未だ負の影響が生じうる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の課題は、上記の逆電離の問題を軽減する、電気集塵装置（ＥＳＰ）の少なくとも１つの集電極をクリーニングするための方法を提供することである。

【0009】

上記課題は、少なくとも１つの放電極と少なくとも１つの集電極とを備え、処理ガスからダスト粒子を除去するよう動作する電気集塵装置の少なくとも１つの集電極のクリーニング方法によって解決され、該方法は、第１の動作モードにおいて、少なくとも１つの放電極と少なくとも１つの集電極との間に第１の平均電流を流すステップと、第１の動作モードから、少なくとも１つの放電極と少なくとも１つの集電極との間に第２の平均電流を流す第２の動作モードに切り換えるステップと、を含み、少なくとも１つの集電極の強制クリーニングを実現するため、第２の平均電流は第１の平均電流よりも少なくとも３倍大きいことを特徴とする。

【0010】

本発明者は、電流増大時に生じる強制的な強い逆電離が、電気集塵装置の集電極のクリーニング、または、クリーニングの支援に用いることができることを見いだした。したがって、本方法は、一時的に強められる逆電離効果を、ダストのＥＳＰの集塵板からのクリーニングに用いることができるということに基づいている。すなわち、強制的なクリーニングがダスト層における逆電離の誘起によって実現される。すなわち、強制逆電離動作が、高抵抗のダストを集電極からクリーニングするために間欠的に用いられ、その結果、通常動作時の逆電離の問題は最少化される。集塵板の強制クリーニングの必要があるとき、動作は第２の動作モードに切り換えられる。第２の動作モードの間、逆電離効果は、電極間に流される電流の増大によって強められる。本方法の利点は、ＥＳＰの集塵板が高抵抗のダストからクリーニング可能であることである。したがって、粘着性の高抵抗のダストによる動作上の障害が低減可能である。さらに、本方法は、付加的なハードウェアおよび／または設備を必要とすることなく既存のＥＳＰ制御装置および高電圧電源に搭載可能であるため、クリーニングはコスト効率的に行われる。

【0011】

一実施形態では、動作モードは、少なくとも１つの集電極の強制クリーニングの必要を示す強制クリーニング信号に応じて、第１の動作モードから第２の動作モードへ切り換えられる。

【0012】

好ましくは、第２の平均電流は、第１の平均電流よりも５倍〜２００倍の範囲で大きく、より好ましくは、第２の平均電流は、第１の平均電流よりも１０倍〜１００倍の範囲で大きい。

【0013】

一実施形態では、電気集塵装置は、所定の時間間隔の間、第２の動作モードで動作される。好ましくは、電気集塵装置は、２０秒〜３０分の範囲の所定の時間間隔の間、より好ましくは、３０秒〜１５分の範囲の所定の時間間隔の間、最も好ましくは、１分〜５分の範囲の所定の時間間隔の間、第２の動作モードで動作される。

【0014】

一実施形態では、動作モードの切り換えの前に、少なくとも１つの集電極への振動付与（rapping）が行われる。この実施形態の利点は、ある程度のダストが第２の動作モードに入る前に振動付与により除去可能であることである。これにより、第２の動作モード中にガス流中に戻るダストの量は低減される。

【0015】

一実施形態では、少なくとも１つの集電極への振動付与は、第２の動作モードの間に行われる。第２の動作モードで電気集塵装置が動作している間に振動付与を行うことの利点は、強制逆電離動作のクリーニング効果と振動付与のクリーニング効果との相乗効果によって、集電極のクリーニングがさらに改善可能であることである。

【0016】

一実施形態では、強制クリーニング信号は逆電離検出システムによって生成される。この実施形態の利点は、集電極の強制クリーニングの必要があればすぐに、ＥＳＰの動作が第２の動作モードに自動的に切り換え可能なことである。したがって、動作障害を最少化するために、集塵プレートからダストを除去する必要があればすぐに逆電離クリーニング動作が実行される。

【0017】

一実施形態では、強制クリーニング信号はタイマによって生成される。この実施形態の利点は、集塵プレートのクリーニングの非常に簡単かつロバストな制御が提供可能なことである。

【0018】

一実施形態では、本方法は、少なくとも１つの集電極の、処理ガスの流れ方向から見て下流のダスト粒子濃度を測定するダスト粒子測定装置によって、少なくとも１つの集電極の強制クリーニングの必要を示す強制クリーニング信号を生成するステップをさらに含む。

【0019】

一実施形態では、本方法は、少なくとも１つの集電極のクリーニングのための振動付与スケジュールを用い、振動付与スケジュールにおいて一定間隔で少なくとも１つの集電極の強制クリーニングの必要を示す強制クリーニング信号を発するステップとをさらに含む。

【0020】

一実施形態では、強制クリーニング信号は、逆電離検出システム、タイマ、ダスト粒子測定装置および振動付与スケジュールのうちの２つ以上の組み合わせを用いるアルゴリズムに基づいている。この実施形態には、強制クリーニング信号の生成に関して、さらなる調整が可能となるという利点がある。

【0021】

一実施形態では、電気集塵装置の両電極にはパルス電流が流され、パルス電流間の間欠的な時間は、第１の動作モードと比べて、第２の動作モードでは、より短い。たとえば、セミパルス（semi-pulse）構成においてより多くの利用可能なパルスを用いることによって第１の動作モードから第２の動作モードへの切り換えるときに、この間欠的な時間は減少される。

【0022】

本発明の別の課題は、電気集塵装置の動作を制御するよう動作し、かつ、処理ガスからのダスト粒子の効率的な除去を維持しつつ上記の逆電離の問題を減少する改善された能力を有する装置を提供することである。

【0023】

上記課題は、少なくとも１つの放電極と少なくとも１つの集電極とを備え、処理ガスからダスト粒子を除去するよう動作する電気集塵装置の少なくとも１つの集電極のクリーニングの制御装置によって解決され、該制御装置は、第１の動作モードにおいて、少なくとも１つの放電極と、少なくとも１つの集電極との間に第１の平均電流を流し、かつ、第１の動作モードから、第２の平均電流を少なくとも１つの放電極と少なくとも１つの集電極との間に流す第２の動作モードに切り換えるよう動作し、集電極の強制クリーニングを実現するため、第２の平均電流は、第１の平均電流よりも少なくとも３倍大きい、ことを特徴とする。

【0024】

本装置の利点は、本制御装置が、第１の動作モードにおける逆電離問題による動作障害が低減されるように、少なくとも１つの集電極のクリーニングの制御のために動作されることである。

【0025】

別の課題および特徴は、発明の詳細な説明および特許請求の範囲から明らかとなる。

【0026】

本発明について、添付図面を参照して以下より詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】電気集塵装置が設けられた発電プラントの概略側面図である。

【図2】本発明の一実施形態にかかる電気集塵装置の制御方法を示す概略フロー図である。

【図3】本発明の一実施形態にかかる電気集塵装置の動作を示す概略図である。

【図4】本発明の代替的実施形態にかかる電気集塵装置の動作を示す概略フロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図１は、概略側面図であり、側面から見た発電プラント１を示す。発電プラント１は石炭燃料ボイラ２を備えている。石炭燃料ボイラ２の中では空気の存在下で石炭が燃焼され、所謂燃焼排ガス３の形態の高温の処理ガスが発生し、このガスはダクト４を介して石炭燃料ボイラ２を出る。石炭燃料ボイラ２内で生成された燃焼排ガス３は、ダスト粒子を含み、ダスト粒子は、燃焼排ガスが環境に排出される前に燃焼排ガス３から除去されなければならない。ダクト４は、汚染物を含む燃焼排ガス３を、燃焼排ガスの流れ方向に対してボイラ２の下流に位置する電気集塵装置（ＥＳＰ）６に送る。ＥＳＰ６は、燃焼排ガス３の流れ方向で見て連続的に配置された、第１のフィールド８、第２のフィールド１０および第３のフィールド１２と通常呼ばれる部分を有する。３つのフィールド８、１０、１２は、互いに電気的に絶縁されている。各フィールド８、１０、１２には、各高圧電源２０、２２、２４の機能を制御する各制御装置１４、１６、１８が設けられており、これらはたとえばトランス整流器である。

【0029】

各フィールド８、１０、１２は、典型的には、複数の放電極と、複数の集電極板とを有しているが、図１では、記載をわかりやすくするために、第１のフィールド８の、２つの放電極２６と、１つの集電極板２８のみを有している。図１には、整流器２０がどのように電力（すなわち電圧および電流）を第１のフィールド８の放電極２６と集電極板２８との間に流して、燃焼排ガス３中に存在するダスト粒子を付着させるかが概略的に記載されている。帯電すると、ダスト粒子は、集電極板２８の表面に付着する。同様の過程が第２および第３のフィールド１０、１２において起こる。捕集されたダストは、所謂振動付与装置により、集電極板２８から除去され、最終的にホッパ３０、３２、３４に集められる。各フィールド８、１０、１２には、振動付与装置４０、４２、４４がそれぞれ設けられている。各振動付与装置４０、４２、４４は、対象のいずれか１つのフィールド８、１０、１２の集電極板２８への振動付与によって、そのクリーニングに作用するよう動作されるように設計されている。

【0030】

図１に示される振動付与装置４０は、一組のハンマを備えているが、記載をわかりやすくするために、そのうちの１つのハンマ４６のみが図１中に記載されている。このようなハンマがどのように設計されるかの１つの例が、ＵＳ４，５２６，５９１により全体的に記載されている。他の種類の振動付与装置も用いることができ、たとえば、いわゆる磁気インパルス重力衝撃ラッパ（magnetic impulse gravity impact rapper）（ＭＩＧＩラッパともいう）や、超音波ホーンを用いる振動付与装置も、このために用いることができる。ハンマ４６は、集電極板２８に衝撃を付与し、その上に捕集されたダスト粒子が集電極板２８から剥離し、対象のフィールド８、１０、１２の各１つのそれぞれ下に配置されたホッパ３０、３２、３４の適切な１つに捕集されるように設計されている。振動付与装置４０、４２、４４の動作は、振動付与制御装置４８によって制御されるよう設計されている。振動付与装置４０、４２、４４は、代替的に、それぞれ制御装置１４、１６、１８によって直接制御されても良い。たとえば、第１の動作モードでは、通常ほとんどのダストが捕集される第１のフィールド８の集電極板２８は、たとえば、１０分毎に振動付与され、第２のフィールド１０の集電極板はたとえば３０分毎に振動付与され、最後に、第３のフィールド１２の集電極板はたとえば２時間毎に振動付与される。

【0031】

ダクト３６は、ダスト粒子の少なくとも一部が除去された燃料排ガス３７を、ＥＳＰ６から煙突３８に送る動作をするよう設計されている。煙突３８は、環境に清浄化された燃料排ガス３７を放出する。

【0032】

プラント制御コンピュータ５０が設けられており、これは、各制御装置１４、１６、１８と通信可能であり、たとえば、各電源２０、２２、２４の出力電流を制御する。プラント制御コンピュータ５０は、また、たとえば振動付与制御装置４８を介して、集電極２８への振動付与を制御する。

【0033】

不透明度監視装置５２が、ダスト粒子濃度の目安としての清浄化されたガス３７の不透明度を検出するために設けられている。したがって、不透明度監視装置５２は、ＥＳＰ６の動作を評価するために使用可能な不透明度信号を生成するよう動作する。不透明度監視装置５２は、プラント制御コンピュータ５０（図１に破線で示される）および／または制御装置１４、１６、１８と通信可能である。

【0034】

上記のように、逆電離効果は処理ガスからダスト粒子を除去する能力に影響する。高抵抗のダストを生成する粒子を含むガスの清浄化に関する従来のＥＳＰの能力は、典型的には、集電極板上のダスト層において逆電離が発生するために比較的低い。通常動作時の過剰な逆電離効果を避けるため、ＥＳＰの電流は、典型的には、従来のＥＳＰでは非常に低い。さらに抵抗の高い内側のダスト層がしばしば形成されるため、このようなＥＳＰの長時間の動作の後には状況はいっそう悪化する。層中の粒子の強い電気的保持力とサイズの小ささのために、この内側の層は、通常のクリーニング（たとえば従来の振動付与）では集塵板から除去することは難しい。この内側の層を除去するために、集電極の強制クリーニングが必要である。集電極の強制クリーニングが通常のクリーニングから異なっている点は、強制クリーニングにおいて、通常のクリーニング（たとえば振動付与）によっては集塵板から取り除かれない高抵抗のダストが集塵板から除去されることである。

【0035】

原則的に、ＥＳＰ電流の増大は、ダスト層の電気的保持力を増大させる。しかし、これはある点までにしか当てはまらず、その後は、強い逆電離の開始が保持力の低下、さらには高電流入力時の集塵板からのダストの剥離の作用をもたらす。これに基づいて、集電極を高抵抗のダストからクリーニングするために、強制的な強い逆電離を間欠的に用いることができることが見いだされた。このようにして、集塵板はより清浄に維持され、これにより、通常動作中の逆電離効果は最少化される。基本的に、間欠的な強い逆電離が、通常動作中の逆電離の負の効果を低減するために用いられる。

【0036】

本発明は、各個別のフィールド８、１０、１２における集塵板２８上のダスト層における、たとえば逆電離の存在およびその強度に基づいて、ＥＳＰ６の動作を制御する制御構成に関する。上記のように、集電極板２８は、時折、通常の振動付与の場合よりもより強制的にダストをクリーニングする必要がある。あるフィールドの集電極板２８が高抵抗のダストの強制クリーニングを必要とするとき、このフィールドは、所定の時間間隔の間、集電極板２８上のダスト層における強い逆電離を伴って動作される。これにより、後述するように、出力ガス流中のダスト粒子留分を低い量に維持しつつ、ＥＳＰの動作を改善することができる。

【0037】

ダスト粒子を捕集するための基礎動作に対応する第１の動作モードでは、第１の電流を各高圧電源２０、２２、２４によってフィールドの電極間に流す。典型的には、高抵抗のダストのために、集電極板面積ｍ^２当たり２〜５０μＡの範囲の低い平均電流密度が、最適なＥＳＰ能力のための第１の動作モードにおいて用いられる。

【0038】

個々のフィールドにおいて集電極の強制クリーニングの必要が検出されるとき、そのフィールドの集電極２８は高抵抗のダストをクリーニングする必要がある。このとき、制御装置１４、１６、１８の各々は、強制クリーニング信号を取得する。典型的には、このような強制クリーニング信号はたとえば、個々のフィールド８、１０、１２における逆電離状態を決定するよう動作する逆電離検出アルゴリズムによって生成される。好ましくは、逆電離検出アルゴリズムは、各制御装置１４、１６、１８に搭載されており、このような各制御装置１４、１６、１８に逆電離検出システムが含まれている。代替的に、逆電離検出アルゴリズムは、プラント制御コンピュータ５０に搭載されても良い。これに関して、例示のみで限定するものではないが、逆電離の傾向およびその後の強制クリーニング信号の測定はＥＳＰ動作最適化アルゴリズムの実施により行われ、そのアルゴリズムは、自動的かつ連続的に、変化する処理条件下での全体的な集塵効率を最大化するよう、通常動作中の電圧および電流を最適化する。このようなアルゴリズムの設計方法の一例が、ＵＳ５，４７７，４６４に記載されている。しかし、強制クリーニング信号は、代替的に、各制御装置１４、１６、１８に搭載されたタイマまたはプラント制御コンピュータ５０に搭載されたタイマにより簡単に生成されても良い。このようなタイマは、たとえば、第１の動作モードでの動作の所定の時間後に強制クリーニング信号を生成するよう設定されている。タイマの設定は、清浄化される燃料排ガスの組成に依存しており、たとえば、対象のプラントまたは同様の燃料排ガス組成を用いる他のプラントにおけるより以前の動作からの経験に基づいている。好ましくは、このようなタイマは、ＥＳＰの逆電離検出アルゴリズムおよび／またはダスト粒子濃度を示す信号（たとえば不透明度信号）と組み合わせて用いられる。通常、強制クリーニング信号は、ＥＳＰ６の集電極２８における逆電離の状態に相関している。逆電離の特定の強度を、集電極２８の強制クリーニングの必要の検出基準として用いることができる。強制クリーニング信号に応じて、ＥＳＰ６は第２の動作モードに入り、このモードでは、対象のフィールドの両電極２６、２８間に流される平均電流は、第１の動作モードでの動作中の平均電流と比較して大きく増大している。このように大きく増大された平均電流は、集電極板２８上に捕集されたダスト層において強い逆電離を発生させる。第２の動作モードでは、ＥＳＰに流される平均電流は、場合によっては高圧電源の最大規格に比較的近いレベルまで増大される。大きく増大された平均電流およびこれにより生成される強い逆電離の効果としてダスト層内に結果生じるイオン化によって、ダスト層は「緩められ」、ダスト層の少なくとも一部はガス流中に放出される。第２のモードでの動作中に振動付与を行うことにより、さらに高い抵抗のダストが、集電極板２８から除去される。

【0039】

ＥＳＰ電流は、ここでは、粒子を帯電させて捕集するために、ＥＳＰの電極に流される電流の時間平均を意味する。典型的には、ＥＳＰの電極に供給される平均電流は、サイリスタ回路で開始タイミングを設定することによって変更されるが、電流の供給および変更の他の方法も可能であり、たとえば、高周波電力コンバータを用いても良い。

【0040】

通常、電極の間欠的な通電は、高抵抗のダストが、清浄化されるべきガスに曝される時に用いられる。ＥＳＰはたとえば所謂セミパルス（semi-pulse）制御スキームを用いる。セミパルス制御スキームとは、ここでは、交流の入力電流において、ＥＳＰ電極に電流を供給するために、半周期のすべてを用いないスキームを意味する。代わりに、３つ毎に１つ、５つ毎に１つ、７つ毎に１つなど（交流を維持するため奇数）が用いられる。たとえば、清浄化されるべき燃料排ガス中に高抵抗のダストが存在する場合、１：２５の荷電比が用いられるが、この荷電比とは、供給電流の２５個の半周期毎に１つが、特定のフィールドの電極２６、２８に供給されることを意味する。典型的には、ＥＳＰ６のフィールド毎に荷電比は変化する。合理的な例では、たとえば、第１のフィールド８で１：３の荷電比、第２のフィールド１０で１：１５の荷電比、第３のフィールド１２で１：２５の荷電比を用いる。間欠的な周期でのパルスの分離は、ＥＳＰ内の良好な、全体的な電流の分布を保持しつつ、平均電流を低下させ、これは、第１の動作モードにおける逆電離効果をある程度までに最少化する。しかし、上記のように、逆電離について特定の親和力が存在するとき、集電極２８は、高抵抗のダストを取り除くために強制クリーニングが必要である。そのとき、集電極の強制クリーニングの必要を示す信号が生成される。強制クリーニング信号の受信に応じて、ＥＳＰの動作は、第１の動作モードから第２の動作モードに切り換えられる。たとえば、第３のフィールド１２の集電極の強制クリーニングの必要が検出されるとき、第３のフィールド１２の動作は第２の動作モードに切り換えられる。第２の動作モードにおいては、第１の動作モードで流される平均電流よりもはるかに大きい第２の平均電流が、高圧電源２４によって第３のフィールド１２の両電極２６、２８の間に流される。たとえば、第２の動作モードにおいて、電極に供給される平均電流は、第１の動作モードにおいて両電極２６、２８に供給される平均電流と比べて２５倍増大されるように、電流は増大される。たとえば、第１の動作モードから第２の動作モードに切り換えられ時に、平均電流密度は、集電極板面積ｍ^２当たり１０μＡから２５０μＡに増大される。増大された平均入力は、集電極板上のダスト層内の強い逆電離、すなわち、イオン化を生じさせる。ダスト層内で結果生じるイオン化によって、集電極板上のダストの塊は「緩められ」、ガス流中にダストが放出され、これにより、高抵抗のダストからの集電極板２８の強制クリーニングが行われる。

【0041】

図２は、フロー図であり、図１のＥＳＰ６の少なくとも１つの集電極のクリーニングの第１の方法のステップを示す。これによれば、第１のステップ（図２中で５２として示す）で、ＥＳＰ６は第１の動作モードで動作される。このモードでは、第１の平均電流Ｉ_１（図３に示す）が、各整流器２０、２２、２４によって、各フィールドの放電極２６と集電極２８との間に流される。任意選択的に、第２のステップ（図で５４として示す）では、１つのフィールド８、１０、１２の集電極２８の強制クリーニングの必要を示す強制クリーニング信号が生成される。強制クリーニング信号は、たとえば、上記のような逆電離検出システムによって生成される。このような強制クリーニング信号の生成は、対象のフィールドの集電極板２８の強制クリーニングの必要が存在するか否かの考慮を含む。

【0042】

任意選択的に、第３のステップ（図２で５６として示す）で、第２の動作モードに入る前にできるだけダスト層の厚さを低減するために、強制クリーニングの必要が検出されたフィールドの集電極板２８に対する振動付与が行われる。任意選択的に、この振動付与は所謂パワーダウンラッピング（power down rapping）型であり、これは電極に流される電力が振動付与と共に低減されることを意味する。

【0043】

第４のステップ（図２で５８として示す）で、ＥＳＰ６の動作は、第１の動作モードから第２の動作モードに切り換えられる。ＥＳＰ６はたとえば２０秒〜３０分の範囲内で選択される所定の時間間隔の間、より好ましくは３０秒〜１５分の範囲内の所定の時間間隔、最も好ましくは１分〜５分の範囲内の所定の時間間隔の間、第２の動作モードで動作される。第２の動作モードで、第１の電流Ｉ_１よりもはるかに大きい第２の平均電流Ｉ_２（図３に示す）が放電極２６と集電極板２８との間に流される。特定のフィールドに供給される電流は、異なるやり方で増大されても良い。流される電流を増大する１つの方法は、セミパルス構成で整流器の荷電比の設定を変更することである。典型的には、第１の動作モードでは、１：２５の荷電比が第３のフィールドで用いられる。荷電比をたとえば１：１の比に変化させることにより、両電極２６、２８間に流される平均電流は、約２５倍増大される。代替的に、所望の逆電離クリーニング効果を実現するために、パルス振幅または持続電流を増大させることにより電流は増大される。荷電比および振幅の増大を変化させることは、もちろん組み合わせ可能である。

【0044】

任意選択的に、第５のステップ（図２で６０として示す）で、第２の動作モードで動作されるフィールドの集電極板２８の振動付与が行われる。第２の動作モードでの動作中に振動付与を行うことにより、強制クリーニング効果、すなわち、高抵抗のダストの除去はさらに改善される。この場合、１回の振動付与が行われる。しかし、２回以上の振動付与が第２の動作モードでのフィールドの動作中に行われても良い。好ましくは、振動付与は第２の動作モードでのフィールドの動作の終わり付近で行われ、その結果、集電極板２８上に捕集されたダスト層は、振動付与の前に、強い逆電離によって「緩められる」。

【0045】

さらに、図２中でループ（図２中で６２として示す）により示されるように、ＥＳＰ６の動作は次いで第１の動作モードに戻されて、ＥＳＰは強制クリーニング動作の必要が再びあるまで第１の動作モードで動作される。

【0046】

図３を参照して、ここには一例によって第１の方法が動作するやり方を示す概略図が示されている。時間Ｔ０（図３中Ｔ０として示す）で、ＥＳＰ６の対象のフィールドは第１の動作モードで動作され、このフィールドの放電極２６と集電極板２８との間に第１の平均電流Ｉ_１が流される。時間Ｔ１（図３中Ｔ１で示す）で、フィールドの集電極２８の強制クリーニングの必要を示す信号が生成される。時間Ｔ２（図３中Ｔ２で示す）で、フィールドにおける振動付与が開始される。振動付与は、その後、対応する振動付与装置によって行われる。時間Ｔ３（図３中Ｔ３で示す）で、この振動付与は終了する。振動付与の後、制御装置は、時間Ｔ４（図３中Ｔ４で示す）で、上記のように、フィールドの動作を第１の動作モードから第２の動作モードに切り換える。すなわち、フィールドの放電極２６と集電極２８との間に流される電流は、対応する高圧電源により、第２の平均電流Ｉ_２に増大される。第２のモードでのフィールドの動作は、約４分間続く。時間Ｔ５（図３中Ｔ５として示す）で、対応する振動付与装置はフィールドにおいて振動付与を行う。時間Ｔ６（図３中Ｔ６で示す）で、この振動付与は終了する。時間Ｔ７（図３中Ｔ７で示す）で、制御装置は、フィールドの動作を第２の動作モードから第１の動作モードに切り換え、すなわち、第２の平均電流Ｉ_２から第１の電流レベルＩ_１に減少させる。時間Ｔ８（図３にＴ８で示す）において、フィールドは第１の動作モードで再び動作される。

【0047】

図４には代替的な実施形態が記載されており、これは、図２および３に関する記載と関連して上記が参照される。すなわち、図４の実施形態のステップ５２、５４、５６、５８、６０は、図２および３に関連して上記したものと同様に行われる。この代替的実施形態は、上記の実施形態とは、以下に示される付加的なステップを含む点で異なっている。この代替的実施形態では、ＥＳＰ動作の評価が、強制逆電離クリーニング動作が行われた後で行われる。すなわち、第６のステップ（図４で６４として示す）で、ＥＳＰの動作は、一時的な第１の動作モードに切り換えられる。

【0048】

任意選択的に、第７のステップ（図４で６６として示す）で、以前は第２の動作モードで動作していたが現在は一時的な第１の動作モードで動作しているフィールドにおいて、集電極板の振動付与が行われる。

【0049】

第８のステップ（図４で６８として示す）で、ＥＳＰ動作の評価が、図１の不透明度監視装置５２からの不透明度信号または電気的読み取りに基づいて、行われる。評価ステップ６８には、ステップ６８におけるＥＳＰの能力における、ステップ５２におけるより早い能力に対する検出された差の考慮が含まれる。動作が「可」であると判別されたとき、図４にループにより示されるように、ＥＳＰ６の動作は、ステップ６２に従って、第１の動作モードに戻り、ＥＳＰは新たな強制クリーニング信号が生成されるまで第１の動作モードで動作される。第２のモードが実行された後、第１のモードでのＥＳＰの動作は、次いで、ＥＳＰ動作の評価に基づいてさらに最適化可能である。すなわち、成功した強制クリーニング動作により、たとえば、第２のモードに入る前に流された平均電流Ｉ_１よりも幾分高い電流Ｉ_１’を流すことができる。一方で、ステップ６８で評価されたＥＳＰの動作が「不可」であると判別されたとき、図４の第２のステップ５４へ戻る矢印で示されるように、強制クリーニング信号が生成され、ＥＳＰの集電極板２８のさらなる強制クリーニングのために、新たな連続するステップ５４、５６、５８、６０、６４、６６および６８が開始される。

【0050】

上記記載は、ある種の石炭火力発電プラント、ある種の冶金処理およびある種のセメント処理などの、高抵抗のダストを生成する傾向のある燃焼処理および産業処理に特に関連して考慮される。高抵抗のダストとは、ここでは、ＩＥＥＥ標準５４８−１９８４または同様の標準にしたがう、１０^１１Ωｃｍの桁の抵抗率を有するダストを意味するが、それでも、本方法は、より導電性のダスト組成物についても関連しうる。

【0051】

上記の処理における問題を生じうる別の問題は、例えば低燃焼により生じる炭化水素がＥＳＰ内の集電極板およびダスト層を汚染することである。このような炭化水素の除去も、上記開示に従う強制クリーニングによって支援できる。

【0052】

上記の種々の実施形態の多くの変形が添付の特許請求の範囲の範囲内で可能である。

【0053】

上記では、図１〜４を参照して、強制クリーニング信号が逆電離検出システムによって生成可能なことが記載されている。強制クリーニング信号はタイマ、または、逆電離検出システムとタイマの組み合わせにより生成されても良い。清浄化されるべき燃焼排ガスの組成に基づいて、集電極の強制クリーニングの必要は動作時間に相関しうる。すなわち、タイマは、たとえば、２４時間毎に最後のフィールドにおける強制クリーニング信号を生成するよう設定される。強制クリーニングをＥＳＰの通常のクリーニングたとえば従来の振動付与と協働させてもよい。これは、たとえば、ＥＳＰの従来の振動付与のシーケンスを定める振動付与スケジュールに基づいて行われる。たとえば、振動付与スケジュールにおける５番目毎の計画的振動付与が、強制クリーニングにより置き換えられても良い。代替的に、強制クリーニングは、振動付与スケジュールの２回の振動付与の間に開始されても良い。すなわち、周期的な強制クリーニング信号が、振動付与スケジュールに基づいて生成されても良い。従来の振動付与は、典型的には、強制クリーニングよりも頻繁に行われる。好ましくは、長い時間周期（たとえば１週間、または１月）にわたって見て、従来の振動付与の回数は強制クリーニング動作の回数の少なくとも３倍大きい。

【0054】

また、ダスト粒子濃度を示す信号、たとえば不透明度信号は、強制クリーニング信号を生成するアルゴリズムに含まれていても良い。

【0055】

一実施形態では、タイマ、逆電離検出システムおよびダスト粒子測定装置が、強制クリーニング信号を生成するために用いられる。タイマにより生成される周期的な強制クリーニング信号に加えて、強制クリーニング信号は、この実施形態では、強制クリーニングの必要があるとき常に、逆電離検出システムまたはダスト粒子測定装置によって生成される。タイマは、たとえば、２４時間毎に最後のフィールドにおいて強制クリーニング信号を生成するよう設定される。しかし、強制クリーニングの必要はより頻繁に生じる。タイマにより開始される強制クリーニングに加えて、逆電離検出システムまたはダスト粒子測定装置からの情報に基づいて強制クリーニングが開始されても良い。この実施形態は、強制クリーニング信号の生成に関して、さらに調整可能であるという利点がある。

【0056】

上記では、第３のフィールドが１つのフィールドでの集電極の強制クリーニングの必要を示す強制クリーニング信号に応じて第２の動作モードで動作され、他の２つのフィールドは第１の動作モードで動作されることを例示した。他のフィールドそれぞれが同様に第２の動作モードで動作されてもよい。好ましくは、強制逆電離状態の間の異常な（upset）状況のために、２つ以上のフィールドは同時に第２の動作モードで動作されない。

【0057】

上記では、３つのフィールドを有するＥＳＰの集電極のクリーニングを例示した。しかし、３つのフィールドより多いまたは少ないフィールドを有するＥＳＰの集電極を同様のやり方でクリーニングしてもよい。

【0058】

上記のように、各制御装置１４、１６、１８は、各フィールド８、１０、１２における強制クリーニングの必要に関する情報を含む信号を受信し、それに応じて各フィールド８、１０、１２における動作モードを切り換えるよう動作する。１つの代替例として、プラント制御コンピュータ５０などの中央ユニットは、各フィールド８、１０、１２における強制クリーニングの必要に関する情報を含む信号を受信し、用いられるアルゴリズムに従って、制御装置１４、１６、１８それぞれにおける動作モードを切り換えるよう動作する。もちろん、強制クリーニング信号は、また、個々の制御装置１４、１６、１８内で内部生成されても良い。

【0059】

上記のように、振動付与装置４０、４２、４４の動作は、振動付与装置４８によって制御されるように設計されている。振動付与装置４８は、代わりに、制御装置１４、１６、１８の一部として統合されても良い。

【0060】

上記では、図１〜４を参照して、ＥＳＰ６が、ダスト粒子を捕集するための基礎動作に対応する第１の動作モード、および、強制クリーニングが行われる第２の動作モードで動作することが記載されている。ＥＳＰは様々な理由のために別のモードで間欠的に動作されても良い。ある場合には、補助モードなどの動作が第２の動作モードにおけるＥＳＰの動作の前に行われる。このような補助モードがＥＳＰの動作の第２のモードへの切り換えの前に用いられる場合、平均電流の増大は、ダスト粒子を捕集するための基礎動作に対応する第１の動作モードにおいて流される平均電流に関連している。

【0061】

まとめると、電気集塵装置６のクリーニング方法は、第１の動作モードにおいて、少なくとも１つの放電極２６と少なくとも１つの集電極２８との間に第１の平均電流Ｉ_１を流すステップと、第１の動作モードから、少なくとも１つの放電極２６と少なくとも１つの集電極２８との間に第２の平均電流Ｉ_２を流す第２の動作モードに切り換えるステップと、を含み、少なくとも１つの集電極２８の強制クリーニングを実現するため、第２の平均電流Ｉ_２は第１の電流Ｉ_１よりも少なくとも３倍大きい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】