CN101622072A - 控制esp的集尘电极板的振打顺序的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种控制来自静电除尘器(1)的尘粒排放的方法,静电除尘器(1)具有第一母线段和第二母线段(16,20),该方法包括观察是否将启动第一母线段(16)的振打作用,在容许启动所述第一母线段(16)的振打作用之前,确认相对于所述静电除尘器(1)中的烟道气流向而言定位在所述第一母线段(16)下游的第二母线段(20)是否准备好接收将在所述第一母线段(16)的振打作用期间所释放的尘粒,并在所述确认之后启动所述第一母线段(16)的所述振打作用。
Description
发明领域
本发明涉及一种控制静电除尘器的尘粒排放的方法。
本发明还涉及一种控制系统,其用于控制静电除尘器的操作。
发明背景
煤、油、工业废料、家庭废物、泥炭、生物质等等的燃烧会产生包含尘粒,时常被称为飞尘的烟道气。尘粒至大气的排放需要保持较低的水平,并因此在将烟道气排放到大气中之前时常使用静电除尘器(ESP)类型的过滤器来收集来自烟道气的尘粒。尤其从文献US4,502,872中已知的ESP,其装备有放电电极和集尘电极板。放电电极使尘粒带电,然后将其收集在集尘电极板上。集尘电极板不时进行振打,以使收集的灰尘从板上释放并落入到料斗中,从中可将灰尘输送至垃圾填埋场,进行处理等等。清洁后的气体通过烟道而排放到大气中。
ESP具有壳,其封装了放电电极和集尘电极,并且用作烟道气导管,经由该导管,烟道气从烟道气入口流过放电电极和集尘电极,并流向烟道气出口。ESP在壳内部可包含若干个串联联接的独立单元,也被称为区域。在描述了三个串联联接的独立区域的WO91/08837中可找到此一个示例。此外,还可将各个这种区域划分成若干个平行单元,其时常被称为室或母线段。关于振打、功率等方面,各个这种母线段可相对其它母线段进行独立控制。
在更为严格的针对非常低的ESP尘粒排放的要求下,必须使用串联在ESP的壳内部的数量更多的区域,以便在ESP中获得非常有效的尘粒去除作用。虽然增加区域的数量对于减少排放有效,但是其也增加了ESP的投资和操作成本。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可按照提高其除尘能力的方式控制静电除尘器(ESP)的方法。这种增加除尘能力的好处可以这样一种方式进行利用,从而可利用最小尺寸的ESP来满足更为严格的对低尘粒排放的需求,即最少量的串联的区域,和/或最少的ESP中的停留时间,和/或最小的集尘电极面积,和/或更小的区域,考虑到集尘电极的数量、集尘电极的尺寸等,并且还用于改进现有的ESP的除尘效率。
这个目的通过一种控制从静电除尘器的尘粒排放的方法来实现,所述方法特征在于:在所述静电除尘器中使用至少第一母线段和至少第二母线段,其各包括至少一个集尘电极板、至少一个放电电极以及功率源,
观察第一母线段的振打作用是否即将启动,所述振打作用包括振打第一母线段的至少一个集尘电极板,以用于除去累积在它上面的尘粒,
在容许启动所述第一母线段的振打作用之前,确认相对于所述静电除尘器中的烟道气流向而言位于所述第一母线段下游的第二母线段是否准备好接收将在所述第一母线段的振打作用期间释放的尘粒,并且在已经确认了所述第二母线段准备好接收将在所述第一母线段振打作用期间所释放的尘粒之后,启动所述第一母线段的所述振打作用。
这种方法的一个优势是直到已经确认了定位在第一母线段下游的第二母线段准备好接收将在第一母线段的振打期间所释放的尘粒之后才启动第一母线段的振打。通过这种方式,可以避免第二母线段变得尘粒过载,这种过载可能造成尘粒排放的增加。通过依据本方法操作ESP,可将振打第一母线段所造成的排放保持得非常低。因而该方法减少了来自ESP的尘粒排放。
根据一个实施例,所述第二母线段定位在紧接所述第一母线段的下游。母线段的集尘电极板的振打将通常对紧接其下游定位的母线段具有最强的影响。出于此原因,通常优选在振打第一母线段的集尘电极板之前确认紧接第一母线段下游定位的第二母线段是否准备好接收将在第一母线段的振打期间所释放的尘粒。
根据一个实施例,所述第一母线段定位在ESP的烟道气入口。通常,进入ESP中的尘粒的大部分将在定位于烟道气入口的母线段中被除去。因此,定位在ESP入口处的第一母线段的振打将频繁发生,并且每次启动振打作用时将从这个第一母线段的集尘电极板中释放出相当大量的尘粒。因而,确认定位在位于ESP入口处的所述第一母线段下游的第二母线段是否准备好接收将在第一母线段振打期间所释放出的尘粒将对减少来自ESP的尘粒排放的努力具有很大的正面影响。
根据一个实施例,所述ESP包括许多母线段,所述许多母线段的至少三个形成一组母线段,这种组包括至少第一母线段、相对于所述ESP中烟道气的流向而言定位在所述第一母线段下游的第二母线段、以及相对于所述ESP中烟道气的流向而言定位在所述第二母线段下游的第三母线段,所述母线段组的各所述母线段的振打受到如下控制:
观察是否即将启动所述组的其中一个母线段的振打作用,
在容许所述其中一个母线段的振打作用被启动之前确认包含在所述组中并定位于紧接所述其中一个母线段的下游的母线段是否准备好接收将在所述其中一个母线段的振打作用期间所释放的尘粒,以及
在已经确认了包含在所述组中并紧接所述其中一个母线段的下游而定位的母线段准备好接收在所述其中一个母线段的振打作用期间所释放的尘粒之后,启动所述其中一个母线段的所述振打作用。根据这个实施例,沿着通过ESP的烟道气的流向而定位的至少三个母线段的组,其受到控制,使得各个这种母线段被控制成使下游母线段准备好接收将在振打作用期间所释放的尘粒。因此,在振打第一母线段之前确认第二母线段是否准备好。如果发现第二母线段的振打是必要的,那么在执行第二母线段的这种振打之前首先控制第三母线段准备好。因此,根据这个实施例,控制方法包括在启动振打作用之前,以被称为串联的方式观察下游母线段。
根据另一实施例,所述ESP包括许多母线段,所述许多母线段的偶数个母线段被划分成成对的母线段,各个这样的对包括第一母线段和相对于所述ESP中的烟道气的流向而言定位在所述第一母线段下游的第二母线段,所述各对母线段的所述第一和第二母线段的振打受到如下控制,即在启动所述第一母线段的振打作用之前确认第二母线段是否准备好接收将由第一母线段的振打所释放出的尘粒排放。带有七个连续的母线段的ESP可具有一个、两个或三个这种对,各个这样的对具有第一母线段和第二母线段,而这七个母线段的后五个、三个或最后一个母线段可根据其它原理进行控制。这个实施例的一个优势是各对母线段将作为″收集器-安全装置-组合″来进行操作,其中,这对母线段的第一母线段将用作尘粒的主要收集器,而这对母线段的第二母线段将用作安全装置,用于减少来自这对母线段的尘粒的排放。因而,各包括第一母线段和第二母线段的这种对将操作以实现有效的尘粒去除和较低的排放。
根据一个实施例,ESP可具有至少两对第一和第二母线段;第一对可包括从通过ESP的烟道气的流向看去的ESP的头两个母线段,并且第二对可包括ESP的第三和第四母线段。在这个实施例中,各对将优选地相对于另一对母线段进行关于振打方面的独立控制。
确认第二母线段是否准备好接收将在第一母线段的振打作用期间所释放的尘粒的步骤,其可以各种方式来执行。根据一个实施例,确定自从所述第二母线段进行最后振打之后已经逝去的时间。如果自从所述第二母线段进行最后振打之后已经逝去的所述时间超过了选定的时间,那么就启动所述第二母线段的振打作用,使得所述第二母线段的至少一个集尘电极板被振打。检查自从第二母线段进行最后振打已经逝去的时间,其组成了一种评估第二母线段的集尘电极板是否足够清洁以接收在所述第一母线段的振打作用期间所释放的尘粒的简单方式。根据另一实施例,为了评估第二母线段是否准备好接收将在所述第一母线段的振打作用期间所释放的尘粒,可测量第二母线段中的火花率。因而采用第二母线段中的火花率作为第二母线段的集尘电极板清洁程度如何的指示。根据又一实施例,预测是否需要振打所述第二母线段的所述至少一个集尘电极板。这种预测可基于烟道气流量、锅炉负载、燃烧的燃料类型、自从第二母线段的前一次振打作用后逝去的时间等等的其中一个或其组合。例如,可以利用预测模型,例如数学模型来预测对振打第二母线段的需要。这种预测模型可利用影响第二母线段的集尘电极板上的灰尘量的操作参数的输入,例如以上提到的那些参数。根据又一实施例,在振打第一母线段之前启动所述第二母线段的振打作用,使得在启动所述第一母线段的所述振打作用的所述步骤之前,所述第二母线段的至少一个集尘电极板受到振打。通过这种方式,第二母线段的至少一个集尘电极板将刚好在启动第一母线段的振打作用之前受到振打,从而使得第二母线段至少部分地准备好接收将在所述第一母线段的振打作用期间所释放的尘粒。如果本发明的步骤顺序连续运行许多次,导致若干个确认第二母线段是否准备好接收将在第一母线段的振打作用期间所释放的尘粒的步骤,那么可以确定所述第二母线段的振打作用将仅仅在每隔一次或每隔两次等执行这种确认步骤时才执行。
本发明的另一目的是提供一种控制系统,其适合于以可减少尘粒的排放的方式控制静电除尘器(ESP)的操作。
这个目的通过一种用于控制ESP操作的控制系统来实现,所述控制系统特征在于,包括一种控制装置,其适合于接收将启动ESP的第一母线段的振打作用的输入,所述振打作用包括振打第一母线段的至少一个集尘电极板,用于除去累积在它上面的尘粒,所述控制装置适合于响应将启动ESP的第一母线段振打作用的所述输入而将询问发送至相对于ESP中的烟道气的流向而言定位在所述第一母线段下游的第二母线段,询问所述第二母线段是否准备好接收将在所述第一母线段的振打作用期间所释放的尘粒,在已经确认所述第二母线段准备好接收将在所述第一母线段的振打作用期间所释放的尘粒之后,所述控制装置适合于启动所述第一母线段的所述振打作用。
这种控制系统的一个优势是其适合于在启动第一母线段的振打作用之前确认了定位在第一母线段下游的第二母线段是否准备好接收将在第一母线段的振打期间所释放的尘粒。因而,这种控制系统可操作用于避免第二母线段变成尘粒过载。
另一控制系统特征在于,包括一种控制装置,其适合于接收将启动ESP的第一母线段的振打作用的输入,所述振打作用包括振打第一母线段的至少一个集尘电极板,用于除去累积在它上面的尘粒,所述控制装置适合于响应将启动ESP的第一母线段的振打作用的所述输入而至少不时地启动相对于ESP中的烟道气流向而言定位在第一母线段下游的第二母线段的振打作用,所述控制装置适合于可能在启动第二母线段的振打作用之后启动第一母线段的所述振打作用。
这另一控制系统的一个优势是其可操作用于在启动第一母线段的振打作用之前,以一种简单的方式减少存在于第二母线段的至少一个集尘电极上的灰尘数量。因此降低了由第一母线段的振打作用造成的尘粒排放。这种控制系统可设计成当控制系统接收到将启动ESP的第一母线段的振打作用的输入时始终启动第二母线段的振打作用。另一可能性是每隔一次、每隔两次等将在第一母线段中启动振打作用时,启动第二母线段的振打作用。如果在第一母线段的振打作用期间所释放的尘粒数量相当低,那么其可能恰恰足以仅仅每隔一次、每隔两次等在第一母线段中启动振打作用时,在第二母线段中启动振打作用。
从说明书和权利要求中将明晰本发明的进一步的目的和特征。
附图说明
现在将参照附图更详细地描述本发明,其中:
图1是横截面图,并且显示了从侧面看去的静电除尘器。
图2是顶视图,并且显示了从上面看去的静电除尘器。
图3是顶视图,并且显示了静电除尘器的控制系统。
图4是火花率和尘粒排放的图解。
图5是根据第一实施例的由火花率控制的振打作用的图解。
图6是根据第二实施例的由火花率控制的振打作用的图解。
图7是流程图并显示了两个连续的母线段的振打控制。
图8a是根据现有技术的振打控制的尘粒排放的图解。
图8b是当根据图7的流程图控制振打时的尘粒排放的图解。
图9是流程图并显示了另一其后的母线段的振打控制。
图10是根据一个备选实施例的流程图,并显示了两个连续母线段的振打控制。
图11是侧视图,并显示了从侧面看去的静电除尘器。
优选实施例的描述
图1示意性地显示了从侧面看去的静电除尘器(ESP)1的横截面。图2显示了从上面看去的相同的除尘器1。除尘器1具有入口2和出口6,入口2用于包含尘粒的烟道气4,出口6用于已经除去大多数尘粒的烟道气8。例如,烟道气4可来自燃烧煤的锅炉。除尘器1具有壳9,壳内提供了第一区域10、第二区域12和第三及最后区域14。各个区域10,12,14设有本领域中已知的例如来自美国专利No.4,502,872的放电电极和集尘电极板,该专利通过引用而结合在本文中。
如图2中最佳所示,各个区域10,12,14被划分成两个被称为母线段的并行的独立单元。母线段被限定为具有至少一个集尘电极板、至少一个放电电极和至少一个功率源的单元,所述至少一个功率源用于在集尘电极板和放电电极之间施加电压。因而区域10具有母线段16和并行的母线段18,区域12具有母线段20和并行的母线段22,并且区域14具有母线段24和并行的母线段26。
各个母线段16,18,20,22,24,26设有图1中所示的放电电极28和图1中所示并如图2中虚线所指示的集尘电极板30。各个母线段16-26设有分别采用整流器32,34,36,38,40,42形式的独立功率源,其在具体的母线段16-26的放电电极28和集尘电极板30之间施加电流和电压。当烟道气4穿过放电电极28时,尘粒将变成带电的,并且朝向将收集尘粒的集尘电极板30移动。各个母线段16-26分别设有单独的振打装置44,46,48,50,52,54,其各操作地从相应的母线段16-26的集尘电极板30除去收集的灰尘。在US 4,526,591中可发现这种带有所谓翻滚锤的振打装置的非限制性的示例。各个振打装置44-54包括第一组锤,图1中只为每个振打装置显示了一个锤56,其适合于振打与之相关联的相应的其中一个集尘电极板30的上游端。各个振打装置44-54还包括第二组锤,图1中只为每个振打装置显示了一个锤58,其适合于振打与之相关联的相应的其中一个集尘电极板30的下游端。各个振打装置44-54包括第一马达60和第二马达62,第一马达如图2中所示,其适合于操作第一组锤,即锤56,并且第二马达62如图2中所示,其适合于操作第二组锤,即锤58。当执行振打时,集尘电极板30通过锤56,58击打而被加速,以这种方式使得灰尘以饼块的形式从集尘电极板30跌落。因而集尘电极板30的振打导致集尘电极板30上收集的尘粒被释放并收集到图1中所示的料斗64中,从中可将收集的尘粒运走。然而,在母线段16-26的集尘电极板30的振打期间,之前收集在受到振打的母线段的集尘电极板30上的一些灰尘被重新夹带在烟道气4中,并可能与烟道气8一起离开母线段。因而每次振打都导致灰尘排放峰值,其根据其中哪一个母线段16-26受到振打,如何和何时母线段16-26的其中一个受到振打,以及ESP的其它母线段的状态如何而可能具有从大的至几乎不能检测到的尺寸。母线段16-26的集尘电极板30的清洁可以不同的方式来实现。母线段16-26的集尘电极板30的各个振打可被称为″振打作用″,其典型地持续大约10秒至4分钟,通常为10-60秒。振打作用可以不同的方式并以不同的时间间隔来执行。在这点上,可发生变化的一个参数是电流状况,即,特定的母线段16-26的整流器32-42在振打作用期间是否对电极28,30施加电流。如果在集尘电极板30的振打期间施加电流时,粒子在振打期间粘在集尘电极板30上的能力将比在振打期间不施加电流高。如果在集尘电极板30受到振打时施加电流,那么一些灰尘饼块将粘在集尘电极板上,所以虽然有较少的尘粒夹带,但同不施加电流,或施加低电流,例如5%的正常电流时振打集尘电极板30相比,集尘电极板30在振打作用结束时也不是″清洁的″。在WO 97/41958中描述了在振打期间可如何改变电压情形的一个示例。可改变的另一参数是在相同的场合是否利用第一组锤,即锤56,和第二组锤,即锤58这两者或仅利用56,58中的其中一组来进行振打。使锤56,58振打集尘电极板30的次数也将影响在振打作用期间将除去集尘电极板30上的多少尘粒。因而,存在许多振打集尘电极板30的方式,并且各个振打方式在从集尘电极板30除去尘粒的数量以及如下所示关于散布在烟道气中和离开母线段,或甚至除尘器1及清洁的烟道气8中的尘粒数量方面将具有略微不同的性能。
图3显示了控制系统66,其控制静电除尘器1的操作。控制系统66包括六个控制单元68,70,72,74,76,78和采用中央过程计算机80形式的控制装置。各个母线段16-26分别设有独立的控制单元68,70,72,74,76,78。控制单元68-78控制所论述的母线段16-26的相应的整流器32-42的操作。这种控制包括控制施加的电压/电流,并计数火花放电的次数。″火花放电″被定义为由于在放电电极和集尘电极板之间的电压超过这种电极之间间隙的绝缘强度而在放电电极和集尘电极板之间产生火花的情形。在火花放电的情形下,电极被接地,使得系统中可得到的所有电功率被消耗。结果,在电极之间的电压临时下降到零伏,其对集尘电极板的收集能力是有害的。在火花放电之后,控制单元68-78降低电压,之后再次开始增加电压。相应的母线段16-26的控制单元68-78还控制所述相应的母线段16-26的相应的振打装置44-54的操作。如上面指出的那样,这种控制包括何时和如何振打集尘电极板30。中央过程计算机80控制着控制单元68-78,并从而控制整个静电除尘器1的操作。
根据当前的技术,集尘电极板30的振打被控制成以预定的时间间隔发生。预定的时间间隔对于不同的母线段16-26是不同的,因为第一区域10的母线段16和18中将比第三和最后区域14的母线段24和26中收集到更多的尘粒。因而根据现有技术,作为一个示例,对于第一区域10可每隔5分钟执行振打,对于第二区域12每隔30分钟执行振打,并且对于最后区域14每隔12个小时执行振打。已经发现这种类型的控制并不是最佳的,并且增加了尘粒排放,且增加了能量消耗。
本发明提供了控制振打静电除尘器的新颖且独创性的方法。
根据本发明的第一方面,已经发现可以检测何时母线段16-26的集尘电极板30已经收集到一定数量的尘粒,使得需要振打作用,以便不损害所论述的母线段16-26的尘粒除去能力。因而,已经发现可以检测何时母线段16-26的集尘电极板30充满灰尘并需要振打。
图4是来自母线段16的尘粒排放EM的图解、尘粒排放如曲线EC所示,其与自从母线段16的集尘电极板30受到振打之后逝去的时间TR相关联。如可从图4的参照中看出,图4右边y轴上所显示的尘粒的排放EM,其开始于当集尘电极板30刚刚被振打过的时刻(TR=0)的非常低的水平,之后随着集尘电极板30被填充越来越多的尘粒而逐渐增加。因而,曲线EC代表已经被收集到母线段16的集尘电极板30上的尘粒数量的间接测量,即,曲线EC间接地代表针对自从那些集尘电极板30受到振打之后的时间,母线段16的集尘电极板30上的当前尘粒负荷。在图4中,在较低的X轴上给出了与某一当前尘粒排放EC相对应的当前尘粒负荷,其按照三个离散的水平被标为″负荷″;即″几乎空的″、″半满″和″几乎充满″。明显地,感兴趣的是当尘粒的排放迅速增加时,即在TR1之后的某个时间启动振打作用。然而,在各个单独的母线段16-26之后就测量尘粒排放是昂贵的,因此基于在母线段16之后所测量的尘粒排放而控制振打不是一种具有吸引力的控制原理。通过例如测力仪以千克为单位测量母线段16的集尘电极板30上的实际的灰尘负荷也是昂贵且困难的。
根据本发明第一方面的一个实施例,已经发现在一个母线段,例如母线段16中的火花率,即每单位时间的火花放电的次数,其可用于控制该母线段,例如母线段16的振打。此外,已经发现所述一个母线段,例如母线段16的火花率,其与曲线EC,即来自所述一个母线段的尘粒排放相关联。因而,如后文所述,可利用测量的当前火花率作为来自母线段16的当前尘粒排放EC的间接测量值。由于尘粒排放EC间接地代表集尘电极板30上的尘粒负荷,所以还可利用测量的火花率作为集尘电极30上的尘粒负荷的间接测量值。每单位时间的火花放电的次数,即火花率,通过控制母线段16的控制单元68进行测量。因而,控制单元68将用作测量装置,其测量母线段16的火花率。母线段16本身将用作传感器,其感测火花放电。如之前所述,火花放电意味着电极被接地。当火花放电发生时,所施加的电流一定减小,之后斜线上升,在此期间降低了收集效率。因而,大量的火花放电将导致减少母线段16以最大电流运转的时间,并因而减小了收集效率。根据现有技术,所测量的火花放电的次数用于控制由整流器32供给母线段16的电压或电流。现在已经发现图4的左边Y轴上给出的火花率NR,其作为时间TR的函数具有图4中的曲线SC所示的特性表现。从中可看出曲线SC开始于集尘电极板30刚刚受到振打后(TR=0)时的初始的火花率NR1。例如,第一区域10的母线段16的NR1可大约为每分钟10-40次火花放电。随着母线段16的集尘电极板30装有更多的收集的尘粒时,火花率缓慢地增加。在时间TR1之后,火花率NR迅速地增加。对于母线段16,时间TR1例如可以是4至30分钟。现在已经发现火花率NR的迅速增加与尘粒排放EM的迅速增加是一致的。因而,指示火花率的曲线SC,和指示尘粒排放的曲线EC在时间TR1之后显示了陡增。因此,可以使用火花率NR作为何时集尘电极板30″充满尘粒″并且需要振打以降低尘粒排放的测量依据。此外,可从测量的火花率估计集尘电极板30上的尘粒负荷。在这方面具有关联装置功能的过程计算机80,其可提供有图4中所示的曲线EC。作为备选,控制单元68可作为关联装置。基于所测量的当前火花率和图4的曲线EC之间的关联性,过程计算机80能够估计集尘电极板30上的当前尘粒负荷。因为火花率曲线SC和尘粒排放曲线EC时常具有相似的主要表现,如图4中所示,所以在许多情况下火花率可以直接与尘粒负荷相关联,而无须使用曲线EC。虽然这种估计可能给出关于这种负荷的相当粗糙的输出,例如″几乎空的″、″半满的″和″几乎满的″,如图4中所示,但关于单独的母线段,例如母线段16的集尘电极板30上的尘粒负荷的信息仍然是控制静电除尘器1的非常有用的信息。除了用于控制在母线段16中执行振打作用的时机之外,该控制将在后文中描述,这种信息还可用于例如检测振打装置、集尘电极板等中的机械和电气问题等等。
图5显示了将图4中的发现应用于控制方法的方式的第一实施例,该控制方法用于控制何时控制单元68造成振打装置44振打母线段16的集尘电极板30。根据这个第一实施例,母线段16本身用作在线测量装置,其操作以测量何时集尘电极板30达到其最大收集能力,即,何时集尘电极板30上的尘粒负荷基本上达到其最大值,并且集尘电极板30因而需要进行振打。使用母线段16本身作为在线测量装置的一部分的一项特别的优势是所有影响集尘电极板30收集能力的参数都被自动地和隐含地考虑进来,这种参数包括例如烟道气4的量、燃料品质、烟道气4的湿度和温度、集尘电极板30的物理和化学状况、尘粒的物理和化学性质等等,因为当集尘电极板30在无打火的条件下不能收集更多的尘粒时,这种控制方法会起作用,如后文中所述,这种打火导致收集效率的下降。因而,母线段16将形成测量装置的一部分,其测量集尘电极板30上收集的尘粒的负荷。当集尘电极板30上的尘粒负荷已经达到在有关烟道气湿度、温度等等的当前条件下,集尘电极板30的收集效率开始下降的量时,振打作用被自动启动,使得集尘电极板30的收集效率得以恢复。应该懂得,同现有技术的母线段相比,母线段16作为在线测量装置的一部分进行操作,而不需要机械结构的任何重新设计。因而,很容易将第一实施例也应用于现存的ESP。根据这个第一实施例,如图5中所示,选择控制火花率NR2。对于第一区域10的母线段16,值NR2可以是,例如,每分钟15次火花放电。控制单元68持续地监测火花率。在已经执行了振打之后,火花率将沿着曲线SC,如箭头SR1所示。当控制单元68检测到火花率NR已经达到预设值NR2时,控制单元68造成振打装置44振打母线段16的集尘电极板30。然后火花率NR由于这种振打而降低,如虚线箭头SR2所示。因而,振打受到控制,并设置成一旦火花率达到预设值NR2时就发生。因为集尘电极板30上收集的尘粒数量可能根据锅炉负荷等等而变化,所以与NR2相对应的时间TR2将不是恒定的。同现有技术的控制策略相比,根据本发明第一实施例的控制方法并不依赖于时间,而是在必要时,即,当火花率达到值NR2时启动振打,值NR2与迅速增加的尘粒排放相对应,如图4中所示。因而,根据第一实施例,应自动地考虑改变的负荷、燃料品质、烟道气性质等等,因为一旦集尘电极板30″充满″收集的尘粒时就会执行振打,不管其花费1分钟或2小时达到此状态。通过母线段16和控制单元68在线测量的火花率被用作测量何时振打集尘电极板30,所述火花率考虑了所有相关的参数。当集尘电极板30的收集效率将要下降时,这种控制何时需要执行振打的控制将自动地启动振打,并且导致母线段16的平均收集效率增加。
精确的NR2的值可以不同的方式来确定。一种方式是执行校准测量。在那种测量中,在母线段16之后立即测量尘粒的排放EM,其持续地从振打开始,并在之后继续。所有操作数据,例如烟道气性质、燃料品质和燃料负荷、整流器32的设置等等应尽可能地保持恒定。在母线段16之后立即可以不同的方式测量尘粒的排放。一种方式是通过分析紧接母线段16下游而定位的母线段20的整流器36的电压和/或电流来执行间接测量。来自母线段16的尘粒排放将在母线段20的整流器36的电压和/或电流的性能方面产生″指纹″。例如,当母线段20的整流器36的电压增加时,可观察到来自母线段16的尘粒排放的增加。因而,通过研究母线段20的整流器36的电压可间接地确定何时母线段16的尘粒排放达到最大的可接受的值。另一测量紧接在第一母线段16之后的尘粒排放的方式是采用尘粒分析器,例如浑浊度分析器,其被引入在母线段16和母线段20之间,以便测量紧接在母线段16之后的尘粒排放。当排放EM达到已经被预设用于母线段16的最大可容许值时,就从控制单元68读出相应的控制火花率NR2。然后使用值NR2控制振打,并且不需要进一步地测量尘粒排放。应该懂得,可以备选方式执行试验,用于为母线段找到合适的NR2的值。在为NR2寻找合适的值时还可以使用其它标准。用于选择NR2的一种备选标准可以是尽量使母线段16中的振打作用次数最少,同时使下游母线段20中火花放电的次数最少。对于静电除尘器1的各个母线段的NR2的最佳值将是特定的,因为在条件方面,以及在一个区域10的并行的母线段16,18之间始终存在某些差异。此外,在具有相同设计但安装在不同的动力场所中的静电除尘器之间也存在差异。
合适的NR2的值可收集在数据库中。在这种数据库中,可收集用于不同燃料、集尘电极板、放电电极和振打装置的不同的机械设计等的NR2的优选值。然后,当要采用新的静电除尘器1时,基于新的静电除尘器1的数据,可在前述数据库中找到合适的NR2的值。这样,将不需要对静电除尘器1的各个特定安装进行校准测量。
确定合适的NR2的值的另一备选方案包括利用控制单元68。控制单元68可配置成搜寻火花率开始陡增的时间TR1。控制单元68可计算曲线SC的导数。在曲线SC的导数突然增加时的那个时间点上可找到时间TR1。根据保守方法,可选择NR2的值作为与时间TR1相对应的火花率NR的值。这种保守方法不一定总是优选的,因为其可能产生过分高的启动振打作用的频率。其背景是收集的尘粒在集尘电极板30上形成了所谓的灰尘″饼块″。当在各个振打作用之间有很长的时间时,这些饼块变得紧凑,并因此具有更大的机械强度和完整性。当振打集尘电极板30时,高强度的灰尘饼块将会落入料斗64中,仅有非常少的灰尘与烟道气8重新混合。由于期望灰尘饼块在启动振打作用之前尽可能紧凑,所以NR2的值可选择为比在时间TR1时所产生的值更高。例如,NR2可选择为在TR=TR1+TR1×0.3时的火花率NR的值。因而,例如,如果通过上述曲线SC的导数已经发现时间TR1是3分钟,那么在执行校准测量时可选择NR2为与TR=3分钟+54秒时相对应的NR的值。
就现有技术范围而言,应该承认其没有教导在集尘电极板30上存在多少尘粒。因而,通常必须设定固定的各个振打之间的时间TR0。这个时间TR0时常由于缺乏认识而被设为相当短,如图5中所示。通过在TR0进行振打,这意味着振打将更为频繁,则意味着与振打相关联的尘粒排放峰值将更为频繁地发生,并因而导致总的尘粒排放量增加。此外,因为短的时间TR0时常与现有技术控制方法的使用相关联,所以在集尘电极板30上形成的灰尘饼块可具有非常低的机械强度和完整性,同本发明获得的效果相比,导致在振打时更多收集的尘粒与烟道气混合。
图6显示了将图4中的发现应用于控制方法的方式的第二实施例,该控制方法用于控制何时控制单元68造成振打装置44振打母线段16的集尘电极板30。如参照图6所最佳理解的,如图6中所示,曲线SC显示了时间TR和火花率NR之间关系,此曲线SC与图4和图5中所显示的曲线SC是相同的。根据这个第二实施例,振打装置44以一定振打率执行振打,即,以每单位时间执行一定次数的振打作用。振打率受到火花率的控制,并基于为了寻找刚好在火花率达到所需值时就启动振打作用的振打率的目的而连续变化。作为一个显示这个第二实施例的原理的示例,最初可将振打率设为每小时15次振打作用。这意味着在启动各个振打作用之间逝去的时间是4分钟。参看图6,在自从启动前一次振打作用逝去4分钟的时间T1之后启动振打作用。应该注意的是,T1是从前一次振打作用的开始而计算的,因而T1的起点定位在TR=0之前,因为后者指示前一次振打作用的结束。在启动振打时的火花率N1,例如为10次火花放电/分钟。因为N1低于所需的15次火花放电/分钟的控制火花率NR2,所以控制单元68设定振打装置44降低振打率。例如,通过将振打装置44设定为10次振打作用/小时的振打率,即,在启动各个振打作用之间将逝去6分钟的时间T2,控制单元68可降低振打率。当在6分钟时间T2之后执行振打时,火花率N2可相当于17次火花放电/分钟。因为这高于所需要的15次火花放电/分钟的NR2的值,这样控制单元68可通过将振打装置44设定为12.5次振打作用/小时的振打率从而增加振打率。通过这种方式,控制单元68逐渐地调节振打装置44的振打率,以获得总是在火花率接近所需要的控制火花率NR2时执行振打的振打率。当改变锅炉上的负荷,从而改变烟道气4中的烟道气流量和/或尘粒浓度时,振打率将被调整,也就是说,将通过控制单元68增加或减小振打率,从而获得这种振打率,即在执行振打时火花率接近所需要的控制火花率NR2。
虽然图6显示了一种简单的寻找当火花率尽可能地靠近NR2时使振打发生的振打率的方式,另一备选方案是使用例如PID控制器,其以当火花率尽可能靠近NR2时使振打发生的这样一种方式控制振打率,即,PID控制器希望找到在当前条件下,当火花率靠近NR2时启动振打的振打率。因而,PID控制器希望最大限度地减小在选定的控制火花率NR2和振打发生的当前火花率之间的差别。此外,可以对火花率采用上安全限以确保火花放电的次数不超过预定值。当当前火花率达到火花率的上安全限时,立即启动振打作用。例如,在上面参照图6所述的实施例中,这种火花率的上安全限可以是18次火花放电/分钟。因而,如果所测量的当前火花率达到18次火花放电/分钟,那么控制单元68立即命令振打。还可以对火花率采用下安全限,以确保振打不会过早发生。这种火花率的下安全限可以是8次火花放电/分钟。如果所测量的当前火花率没有达到8次火花放电/分钟,那么不容许执行振打作用。上安全限和下安全限的值被设为使得振打率的控制如上所述受到PID控制器的正常控制。PID控制器还可以这种方式进行限制,即振打率仅仅被控制在某一范围内,例如,对于母线段16而言,在5至20次振打作用/小时的范围内。因而,基于所测量的当前火花率而控制振打率的PID控制器,其被容许仅仅在某一安全″窗口″下控制振打率,在该窗口下没有对ESP产生机械或电损伤的风险。应该懂得,还可以利用其它类型的控制器和/或控制技术,作为PID控制器类型的备选,用于控制振打率。
为了获得更稳定的振打率和滤去偶然的干扰,控制单元68可基于若干个先前的振打作用而完成何时改变振打装置44的振打率设置的决策。例如,控制单元68可由10次先前振打作用计算出平均的火花率。基于从中获得的振打启动时的平均火花率,为了最终达到振打启动时的平均火花率的目的,其非常接近NR2,控制单元68可实施改变振打装置44的振打率。
参看图4、图5和图6,上面已经描述了可如何控制母线段16的振打率。因而应该懂得,还可按照上面已经参照母线段16所述方式相同的方式控制第一区域10的母线段18的振打,即通过利用控制单元70来实施振打的控制,此振打是由振打装置46执行的。此外,还可以对第二区域12的母线段20和母线段22采用相同的控制方法。在原理上,可根据上面参照图4,5和6所述的方法控制任何母线段的振打。然而,在一些情况下,容许在发生火花放电的最后区域14的母线段24,26的集尘电极板30上形成这种厚的尘粒饼块是没有好处的,因为这种厚的尘粒饼块在振打集尘电极板30时将造成大的尘粒排放峰值,有时看起来如烟柱。虽然前面的区域,即区域10和12的主要目的是获得最大的尘粒去除效果,但是最后区域,区域14的主要目的时常是除去最后很少百分比的尘粒,并避免任何可见的烟柱。
在具有串联的N个区域的静电除尘器1中,N时常为2-6,相对于数量M=1至N-X的区域而言,优选采用参照图4-6所述的方法,其中,X通常为1-2。例如,在图1中所示的具有3个串联区域的静电除尘器1中,相对于第一区域10和第二区域12而言,即N=3和X=1,优选分别采用参照图4-6所述的方法。对于具有5个区域的静电除尘器1,相对于前三个或四个区域,即N=5和X=1或2,优选采用参照图4-6所述的方法。
应该懂得,尽管图3中所示的静电除尘器1具有两个并行的排的母线段,其中,母线段16,20和24形成第一排82,母线段18,22和26形成第二排84,但图4-6的创造性的方法可用于具有任意并行的排,例如,1-4个并行的排的母线段的静电除尘器1。
同现有技术相比,以上参照图4-6所述的方法提供了许多优势。如上面已经描述的那样,所述方法使得在线测量集尘电极板30上的当前尘粒负荷成为可能。所测量的负荷并不是以千克为单位的精确负荷,而是与当前状态下的集尘电极板30的负荷能力相关联的间接负荷。这种测量集尘电极板30上的负荷的方法考虑了所有相关的参数,例如烟道气4的性质、尘粒的性质、集尘电极板30的性质等等,并因此比基于质量的负荷测量更有意义。根据一个优选实施例,负荷测量用于控制何时振打集尘电极板。具体地说,这种控制提供了对何时执行振打的控制,使得振打只是在需要时才执行,即,当尘粒排放已经开始快速升高时。根据以上所述的方法,参照图4-6,单独的母线段16-26在某一时刻的火花率被用作那个时刻该母线段16-26的集尘电极板30上的尘粒负荷的间接测量值。基于所估计的集尘电极板30上的当前尘粒负荷,可控制振打,使其在尘粒排放EC升高到高水平之前发生。此外,控制振打使其不会太频繁发生,防止由于与振打相关的重新夹带灰尘而发生的尘粒排放变得显著。此外,通过使振打不过于频繁,振打装置44-54的锤56,58的磨损以及与之相关的能量消耗被保持在低水平。
根据本发明的第二方面,采用控制方法使单独的母线段16-26的振打协同,从而最大限度地减小来自整个静电除尘器1的尘粒排放。当执行振打时,之前收集在集尘电极板30上的一些尘粒再次与烟道气8混合,并作为烟道气8中的尘粒排放峰值而离开静电除尘器1,如上所述。根据现有技术,振打以这样一种方式进行协同,即不能同时在其中两个母线段16-26中启动振打作用。因而,根据现有技术,不容许母线段16与母线段18同时受到振打,因为这可能造成双倍峰值,此时尘粒在振打期间同时从母线段16和母线段18中释放出来,并与烟道气8一起离开静电除尘器1。
图7显示了根据本发明第二方面的第一实施例所述方法的步骤顺序。在图7所示的示例中,出于举例说明的目的而参照图2和3中所示的母线段16和20。该方法可应用于ESP的任何两个或多个母线段,只要其中一个母线段定位在另一母线段的下游。根据本发明第二方面的这个第一实施例,得到确认的是,在振打母线段之前,定位在即将受到振打的母线段下游的母线段能够除去在上游母线段振打期间被重新夹带的尘粒。图7显示了完成这一效果的第一实施例。在第一步骤90中,过程计算机80提供有来自第一母线段,例如母线段16的控制单元,例如控制单元68的输入,以便使得控制单元68在不久的将来,例如,在3分钟内启动振打作用。在第二步骤92中,过程计算机80向第二母线段,例如定位在紧接第一母线段16的下游的母线段20的控制单元,例如控制单元72查询关于这个第二母线段20的集尘电极板30的振打状态,即,过程计算机80想要知道母线段20的集尘电极板30何时以及如何受到上一次振打的。在第三步骤94中,过程计算机80确定第二母线段20能不能接收将在第一母线段16的振打期间发生的增加的尘粒排放。用于该情况的标准可以是自从第二母线段20受到最近一次振打后逝去的时间。如果第二母线段20的集尘电极板30在一段时间内没有受到振打,例如,如果其在先前10分钟内没有受到振打,那么过程计算机80可确定第二母线段20没有准备好接收由于第一母线段16振打而产生的增加的尘粒排放,即,图7中所显示的第三步骤94的问题的答案是″否″,过程计算机80从而进行到第四步骤96。在第四步骤96中,过程计算机80指示第一母线段16的控制单元68在启动振打作用之前等待,并且指示第二母线段20的控制单元72立即启动振打作用。之后,第二母线段20的控制单元72指示它的振打装置,即,振打装置48执行第二母线段20的集尘电极板30的振打。当已经完成第二母线段20的振打时,第二母线段20的集尘电极板30已经得到清洁,并因此现在再次具有完全集尘能力。振打被″完成″意味着振打装置48已经停止了其操作。可选地,在振打装置48停止其操作之后容许大约0.5-3分钟的放松时间,直到振打被认为″完成了″。在放松期间,从第二母线段20的集尘电极板30释放出的任何灰尘有时间落到料斗64中或离开第二母线段20而进入下游母线段中。在第五步骤98中,过程计算机80容许第一母线段16的控制单元68通过激励振打装置44而启动振打作用。如果在第三步骤94中的答案为″是″,其意味着第二母线段20能够接收来自第一母线段16振打所产生的尘粒,而无须首先振打第二母线段20,那么过程计算机80直接从第三步骤94进行到第五步骤98,从而容许第一母线段16启动振打作用,如图7中所示。
图8a是一个根据现有技术方法的操作的示例并通过曲线AFF显示了在第一区域10的母线段16之后所测量的尘粒排放EM,并且通过曲线ASF显示了在第二区域12的母线段20之后所测量的尘粒排放EM。在图8a的TR16指示的时间,在母线段16中执行振打。如可参考8a看出的,母线段16中的振打导致了在母线段16之后所测量的尘粒排放峰值PFF。根据图8a中所示的状态,母线段20的集尘电极板30已经在相当一段时间没有受到振打。因而,母线段20的集尘电极板30″充满″了尘粒。在母线段16之后的尘粒排放峰值PFF导致了大的尘粒排放峰值,其在图8a中由PSF1表示,在母线段20之后,因为母线段20的集尘电极板30已经携带了大量尘粒,并且由于增加的火花和引起的母线段20的电压下降而不能除去增加的尘粒量中的足够量的尘粒,这些尘粒是通过时间TR16发生的母线段16的振打而被释放的。总之,由母线段16在振打期间释放的大量尘粒将造成已经相当″满″的母线段20达到高火花率的状态,导致其电压下降和除尘能力下降。因为根据现有技术方法,不容许母线段20的控制单元72在在母线段16处于其振打作用的同时启动振打作用,所以母线段20必须等待一段时间,直至可启动振打作用。当在母线段20中终于启动振打作用,在时间TR20时,振打过满的母线段20的集尘电极板30将导致另一尘粒排放峰值,其在图8a中由在母线段20之后所测量的PSF2表示。因而,根据现有技术方法,如图8a中所示,分别产生了由PSF1和PSF2指示的两个大的尘粒排放峰值。这些在图8a中以PSF1和PSF2指示的峰值将导致在任何其它母线段之后,例如在定位于母线段20下游的母线段24之后所测量的尘粒排放增加,并且将导致离开静电除尘器1的烟道气8中所测量的尘粒排放增加。因此,根据图8a中所示的现有技术方法的控制策略导致高度的尘粒排放。
图8b显示了根据本发明的第二方面操作时的尘粒排放,其在上面参照图7已经描述过的。在图8b中由曲线AFF描绘了在第一区域10的母线段16之后所测量的尘粒排放EM,并且在图8b中由曲线ASF描绘了在第二区域12的母线段20之后所测量的尘粒排放EM。根据在图8b中所示的本发明第二方面的这个方法,母线段16的控制单元68在第一步骤90中通知过程计算机80控制单元68打算在例如接下来的3分钟内启动振打作用。过程计算机80然后根据图7中所描绘的第二步骤92,响应于从母线段16的控制单元68中接收的这个信息,而检查母线段20的振打状态,母线段20定位在母线段16的下游。在图7所显示的第三步骤94中,过程计算机80基于合适的标准,例如在母线段20中必须在最近的10分钟内已经启动振打作用,或者母线段20的火花率必须低于选定的阈值,来确定母线段20没有准备好接收由于母线段16中的振打作用而引起的尘粒,即图7的步骤94中所描绘的问题的答案是″否″。这个检查的结果导致过程计算机80根据图7中所显示的第四步骤96而指示母线段20的控制单元72通过激励振打装置48而基本上立即启动振打作用。直到母线段20的振打作用已经完成,才容许母线段16启动振打作用。在图8b中所示的时间TR20时执行母线段20的振打。第二母线段20在时间TR20时的振打导致图8b中所显示的尘粒排放峰值PSF1。因为母线段20的振打作用是在集尘电极板30充满灰尘之前启动的,因此由母线段20中的振打作用所引起的峰值PSF1是相当小的,如图8b中所示。当过程计算机80判断母线段20的振打作用已经完成时,即振打装置48已经停止其操作并且在,例如2分钟的松弛时间已经逝去之后,根据图7中所描绘的第五步骤98,过程计算机80容许母线段16的控制单元68启动振打作用。在图8b中所示的时间TR16时通过振打装置44执行母线段16的振打作用。在图8b中所描绘的曲线AFF可看成类似于图8a,因为母线段16的振打没有受到影响,曲线AFF显示了在母线段16之后的尘粒排放。因而在这种情况下,母线段16的振打也导致了尘粒排放峰值PFF,其如图8b中所示。同图8a中所示的现有技术相反,第二母线段20在时间TR16时具有清洁的集尘电极板30。由于这个事实,母线段20得以准备好吸收由于母线段16的振打作用而引起的尘粒排放峰值PFF。参考图8b应很容易看出母线段16在时间TR16时的振打导致了在母线段20之后的小的尘粒排放峰值PSF2。
将图8a中所示的现有技术方法同图8b中所示的本发明第二方面的方法相比,从中可以看出图8b中所示的两个尘粒排放峰值PSF1和PSF2,其比当采用图8a中所示的现有技术方法时所获得的如图8a中所示的两个尘粒排放峰值PSF1和PSF2小得多。因而,图7中所示的方法使得极大地减小静电除尘器1之后的尘粒排放成为可能,这种静电除尘器使用相同的机械构件,但根据本发明第二方面的第一实施例,以一种新的且有创造性的方法控制它们。因此,通过采用根据本发明的控制方法,可在比现有技术方法更少区域的条件下满足尘粒排放要求,例如烟道气8中的干燥气体为10mg/Nm3作为6分钟滚动平均。上面参照图7和图8b所述的控制方法将最大限度地增加静电除尘器1的除尘效率。在一些情况下,同根据现有技术方法控制ESP时可能的情况相比,这将使得以更少的区域或以更小或更少的集尘电极板管理排放要求成为可能。图9显示了本发明第二方面的第二实施例。根据这个实施例,在过程计算机80容许在第一母线段16中启动振打作用之前,过程计算机80利用另一步骤。为此,将图9中所示的步骤插入在图7中所示的步骤94和96之间,并且通常仅在步骤94中的问题答案为″否″时采用。如参照图9所能最佳理解的那样,在步骤100中,过程计算机80检查第三母线段,例如母线段24中的振打状态,第三母线段,例如母线段24定位在紧接第二母线段例如母线段20的下游。继续参照图9,在步骤102中,过程计算机80确定第三母线段24是否能够接收将在第二母线段20的振打期间增加的尘粒排放。用于这一情况的标准可以是自从相对于所选时间启动第三母线段24的最近的振打作用之后逝去的时间,或与所选的阈值火花率相关的第三母线段24的火花率。所述选择的时间或所述选择的阈值火花率是如此选择的,其使得如果实际时间或实际的火花率分别低于所述选择的时间或所述选择的阈值火花率时,第三母线段24将能够捕获在第二母线段20的振打作用期间所产生的增加的尘粒排放。如果第三母线段24的集尘电极板30在一段时间内没有受到振打,例如如果在过去的10小时内没有受到振打,或者如果火花率高于例如12次火花放电/分钟,那么过程计算机80可确定第三母线段24没有准备好接收由第二母线段20的振打而产生的增加的尘粒排放,即,图9中所显示的步骤102中的问题答案是″否″,并且过程计算机80因此进行至图9中所示的步骤104。在步骤104中,过程计算机80指示第一母线段16的控制单元68和第二母线段20的控制单元72在启动振打作用之前进行等待。过程计算机80还指示第三母线段24的控制单元76通过激励第三母线段24的振打装置,例如振打装置52而基本上立即启动振打作用。当第三母线段24的振打作用已经完成时,第三母线段24的集尘电极板30将具有完全的集尘能力。最后,根据图9中显示的步骤106,过程计算机80容许第二母线段20的控制单元72由于激活振打装置48而启动振打作用。然后根据图7中所示的步骤96而执行第二母线段20的振打。如果步骤102中的答案为″是″,即第三母线段24最近受到过振打,那么参照图9,过程计算机80立即从步骤102进行至步骤106,并因而根据图7中所示的步骤96而立即容许第二母线段20启动振打作用。
虽然之前已经描述了自从在下游母线段中执行振打以来的时间用作测量母线段是否需要在上游母线段振打之前进行振打的依据,但是应该懂得备选实施例也是可行的。例如,如之前结合本发明第一方面所述,可以测量下游母线段中的当前火花率,并且使用所测量的当前火花率作为下游母线段的集尘电极板30上的当前负荷的指示。因而,基于所测量的下游母线段中的当前火花率,控制单元68可确定在振打上游母线段之前是否需要振打下游母线段。
图10显示了本发明第二方面的第三实施例。在这个第三实施例中,上游第一母线段的振打控制是以这样一种方式来执行的,即下游第二母线段的振打必须在上游第一母线段的振打之前。在第一步骤190中,过程计算机80设有来自第一母线段,例如母线段16的控制单元,例如控制单元68的输入,以便使得控制单元68在不久的将来,例如,在3分钟内启动振打作用。在第二步骤192中,过程计算机80指示第二母线段,如母线段20的控制单元,如控制单元72立即启动振打作用,其中,母线段20定位在第一母线段16的下游。之后第二母线段20的控制单元72指示它的振打装置,即,振打装置48,执行第二母线段20的集尘电极板30的振打。在第三步骤194中,过程计算机80检查第二母线段20的振打是否已经完成,使得第二母线段20的集尘电极板30已经被清洁,并具有完全的集尘能力。如果在第三步骤194中的检查给出输出″否″,那么在一段时间之后,例如在30秒之后重复第三步骤194的检查,直至输出为″是″,其意味着第二母线段20的集尘电极板30已经是被清洁,并且准备好收集将由第一母线段16的集尘电极板30的振打所造成的尘粒排放。在第四步骤196中,过程计算机80容许第一母线段16的控制单元68启动振打作用,如图10所示。应该懂得,本发明第二方面的第三实施例,如参照图10所述,提供了一种在上游第一母线段受到振打之前使下游第二母线段自动受到振打的方法。以这样的方式,将始终确保下游第二母线段将准备好收集由上游第一母线段的振打而引起的尘粒排放。上游第一母线段将用作主要尘粒收集器,而下游第二母线段用作防护母线段,其除去上游第一母线段没有收集的任何残留的尘粒。
虽然之前已经参照图10描述了下游第二母线段20在上游第一母线段16的每次振打之前进行振打,但是还可以备选方式控制下游第二母线段20的振打。根据一种备选方式,仅仅在上游第一母线段16中每隔一次启动振打作用之前启动下游第二母线段20的振打作用,使得上游第一母线段16的两次连续的振打作用将对应于下游第二母线段20的一次振打作用。明显地,在一些情况下,当根据本发明第二方面的这个第三实施例进行操作时,如图10所示,甚至可足以在每隔两次或每隔三次或更多次启动上游第一母线段16的振打作用之前才启动下游第二母线段20的振打作用。
此外,之前已经描述了过程计算机80检查下游母线段的振打作用是否已经结束,直至其容许上游母线段启动振打作用。进一步的可能性是以这样一种方式设计控制方法使得下游母线段的振打作用的结束自动地触发上游母线段的振打作用的启动。在一些情况下,这种控制可导致更快速的振打控制。
图11显示了本发明第二方面的第四实施例。图11示意性地显示了静电除尘器ESP 101,其具有四个串联放置的母线段116,118,120和122。烟道气104进入第一母线段116中,然后进一步继续至第二母线段118、第三母线段120中,并最后进入第四母线段122中。清洁后的烟道气108离开第四母线段122。第一母线段116和第二母线段118形成第一对母线段124,其中第一母线段116将用作主要收集单元,第二母线段118将用作防护母线段,其收集没有被第一母线段116除去的尘粒。第一对母线段124的第一母线段116和第二母线段118因而可按照之前参照图10所述的方式进行操作,即未显示的过程计算机将在容许第一母线段116执行振打作用之前命令第二母线段118中的振打作用。第三母线段120和第四母线段122形成第二对母线段126,其中,第三母线段120将用作主要收集单元,第四母线段122将用作防护母线段,其收集没有被第三母线段120除去的尘粒。形成第二对母线段126的第三母线段120和第四母线段122可按照之前参照图10所述的方式进行操作,即,未显示的过程计算机将在容许第三母线段120执行振打作用之前命令第四母线段122中的振打作用。图11的实施例因而显示了其中各个母线段116,118,120,122针对一个特定任务而以优化方式进行控制的ESP 101。第一和第三母线段116,120为了最大的除尘效率进行控制。优选按照之前参照图4-6所述的方式分析在这两个母线段116,120的任一母线段中执行振打作用的需求,即,利用火花率作为那些母线段116,120的集尘电极板30上的当前尘粒负荷的测量依据。更为优选的是,将所测量的母线段116,120的集尘电极板30上的尘粒负荷分别用于控制图11中未显示的相应的母线段116,120的控制单元何时应将请求发送给过程计算机,即需要对特定母线段116,120执行振打作用。那样,第一和第三母线段116,120仅在其相应的集尘电极板30充满尘粒时才受到振打。第二和第四母线段118,122受到控制而分别具有用于除去没有收集在上游母线段116,120中的尘粒的最大能力,并且尤其具有用于除去在相应的上游母线段116,120的振打期间所产生的尘粒排放峰值的最大能力。通过这种方式,母线段118和120本身决不会变成″满的″,母线段116和120将除去大多数的灰尘,并且母线段118和122将用作防护母线段以防止大多数重新夹带的灰尘分别从母线段116,120离开一对母线段124,126。如参照图11所述将ESP划分成成对母线段的方式可用于具有偶数母线段的任何ESP。对于具有奇数母线段的ESP,最后的母线段可作为额外的保护母线段,其被控制用于实现对最后一对母线段的保护母线段的振打期间所发生的尘粒排放峰值的最大除尘。在与图1-3的ESP 1相类似的具有三个串联的母线段的ESP中,母线段24和26可具有作为额外的保护母线段的功能。由于各对母线段124,126的两个母线段具有不同的主要目的,所以关于机械设计方面,即关于集尘电极板30的尺寸和数量而言,其还可以不同的方式进行设计,从而为其主要目的而进一步优化相应的母线段116,118,120,122。
根据本发明第二方面的各种实施例,如参照图7、图8b、图9、图10和图11所能最佳理解的,振打以这样一种方式进行协同,即同现有技术方法相比降低了静电除尘器1的尘粒排放。因而,本发明第二方面的各种实施例使得降低静电除尘器1的尘粒排放成为可能,而无须改变壳9和内容的机械设计。
在不脱离本发明本质的条件下,还可实现本发明第一方面和第二方面的各种实施例的若干个变体。
例如,可设计过程计算机80使其起作用,使得第一排母线段82和第二排母线段84以如此方式进行操作,即不同时在排82和84中执行振打。具体地说,试图避免第一区域10的母线段16,18同时受到振打被视为是需要的。为此,可设计过程计算机80以控制振打来处理这种情况,控制振打的方式是以交错方式执行母线段16和18的振打。通过交错的方式意味着在母线段16的振打之后等待例如3分钟的时间之后进行母线段18的振打,然后再等待例如3分钟的时间,之后再次振打母线段16。然而,基本的控制方法应如图7,8b和9中所示;即,仅仅在已经确定了给定母线段下游的母线段能够处理由给定母线段的振打所产生的增加的尘粒排放时才容许进行给定母线段的振打。
之前参照图9所述的本发明第二方面的第二实施例显示了以下一系列检查程序:为了容许在第一母线段中进行振打,首先根据图7的步骤92进行检查,以确定在第二母线段中是否需要振打。如果在第二母线段中需要振打,那么根据图9的步骤100进行检查,以确定在第三母线段中是否需要振打。因而,所有三个母线段以这样一种方式连接在一起,即从第一母线段的观点来看相对于第二母线段首先进行检查,之后从第二母线段的观点来看相对于第三母线段进行检查。这种将三个连续的母线段连接在一起的备选方式是从第一母线段的观点相对于第二母线段和第三母线段进行组合检查,同时,查看在可于第一母线段中执行振打之前是否需要振打第二母线段或第三母线段。
应该懂得,在一些情形下,出于与母线段16即将启动振打作用不同的另一原因,可启动第二母线段,例如母线段20的振打。例如,可能发生第二母线段20的火花率已经达到由本发明第一方面确定的值NR2的情形,其在之前已经结合图4-6做过描述。在这种情形下,第二母线段20中的振打作用的启动被第二母线段20本身触发,而非上游母线段中存在的一些特定的条件。在这种情况下,还优选在容许母线段20中启动振打作用之前检查下游母线段,例如母线段24的振打状态,以确定后者是否需要振打。在这种情况下,操作将类似于之前参照图7所述的操作,其中母线段20执行第一母线段的功能,母线段24执行第二母线段的功能,如图7中所示的步骤。
还应该懂得,之前参照图7,8b,9和10所述的本发明第二方面的第一、第二和第三实施例是针对三个连续的母线段16,20,24进行说明的。此外,之前参照图11所述的本发明第二方面的第四实施例是针对四个连续的母线段116,118,120,122进行说明的。然而,应该懂得,在不脱离本发明本质的条件下,本发明的第二方面对于从2个或更多个的任意数量的连续的母线段都是有用的。本发明的第二方面时常采用2-5个连续的母线段,即静电除尘器1具有2-5个区域。之前已经描述了控制静电除尘器的前两个、三个、或四个母线段。应该懂得,在不脱离本发明第二方面的本质的条件下,还可以避免控制定位在最靠近静电除尘器的入口处的母线段。在具有6个标号为1-6的连续母线段的静电除尘器中,可以根据本发明的第二方面只控制标号3-5的母线段,在这种情况下,标号3的母线段将被认为是″第一母线段″,标号4的母线段将被认为是″第二母线段″等等。因而清楚的是,本发明的第二方面可应用于定位在静电除尘器任何地方的任何两个或多个连续的母线段,并且″第一母线段″不需要一定是定位在最靠近静电除尘器入口处的母线段。此外,″第二母线段″不需要定位在紧接″第一母线段″的下游,其还可定位在″第一母线段″的更远的下游。然而,时常优选的是使″第二母线段″定位在紧接″第一母线段″的下游。
之前参照图4-6所述的本发明的第一方面,其可用于具有一个或多个母线段的静电除尘器的各个母线段。
应该懂得,在权利要求的范围内,上述实施例的许多变体是可行的。
如本文所述和所示,过程计算机80用于控制所有控制单元68-78。然而,在不脱离本发明的本质的条件下,还可以设置其中一个控制单元,优选地是定位在最后区域14中的控制单元76或控制单元78,使得所述控制单元的其中一个用作主控制器,其具有对其它控制单元的控制,并操作以将指令发送给其它控制单元。
上文已经描述了用于振打的锤。然而,在不脱离本发明的本质的条件下,还可以利用其它类型的振打器来执行振打,例如所谓磁脉冲重力冲击振打器,也被称为MIGI-振打器。
根据图1中所示,各个振打装置44,48,52设有第一组锤56和第二组锤58,第一组锤适合于振打相应的集尘电极板30的上游端,第二组锤适合于振打相应的集尘电极板30的下游端。应该懂得,作为备选,各个振打装置可仅仅设有第一组锤56和第二组锤58的其中之一,使得各集尘电极板30在其上游端,或在其下游端受到振打。
Claims (17)
1.一种控制来自静电除尘器(1;101)的尘粒排放的方法,其特征在于,
在所述静电除尘器(1;101)中采用至少第一母线段(16;116)和至少第二母线段(20;118),其各包括至少一个集尘电极板(30)、至少一个放电电极(28)和功率源(32,36),
观察是否将启动所述第一母线段(16;116)的振打作用,所述振打作用包括振打所述第一母线段(16;116)的至少一个集尘电极板(30),用于除去累积在它上面的尘粒,
在容许启动所述第一母线段(16;116)的振打作用之前,确认相对于所述静电除尘器(1;101)中的烟道气(4;104)的流向而言定位在所述第一母线段(16;116)下游的所述第二母线段(20;118)是否准备好接收将在所述第一母线段(16;116)的振打作用期间释放的尘粒,并且
在已经确认了所述第二母线段(20;118)准备好接收将在所述第一母线段(16;116)的振打作用期间释放的尘粒之后,启动所述第一母线段(16;116)的所述振打作用。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第二母线段(20;118)定位在紧接所述第一母线段(16;116)的下游。
3.根据权利要求1-2中的任一项所述的方法,其特征在于,所述第一母线段(16;116)定位在所述静电除尘器(1)的烟道气入口(2)处。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法,其特征在于,所述静电除尘器(1)包括任意数量的母线段,所述任意数量的母线段的至少三个形成一组母线段(16,20,24),这种组包括至少第一母线段(16)、相对于所述静电除尘器(1)中的烟道气(4)的流向而言定位在所述第一母线段(16)下游的第二母线段(20)、以及相对于所述静电除尘器(1)中的烟道气(4)的流向而言定位在所述第二母线段(20)下游的第三母线段(24),所述母线段组的各所述母线段(16,20,24)的振打受到如下控制:
观察是否将启动所述组的其中一个母线段的振打作用,
在容许启动所述其中一个母线段的振打作用之前确认包含在所述组中并紧接所述其中一个母线段的下游而定位的母线段是否准备好接收将在所述其中一个母线段的振打作用期间释放的尘粒,并且
在已经确认了包含在所述组中并紧接所述其中一个母线段的下游而定位的所述母线段准备好接收将在所述其中一个母线段的振打作用期间释放的尘粒之后,启动所述其中一个母线段的所述振打作用。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法,其特征在于,所述静电除尘器包括至少三个连续的母线段(16,20,24),确认所述第二母线段(20)是否准备好接收将在所述第一母线段(16)的振打作用期间释放的尘粒的所述步骤还包括如下步骤:
在已经确定在启动所述第一母线段(16)的所述振打作用之前需要在所述第二母线段(20)中执行振打作用的情况下,在容许启动所述第二母线段(20)的这种振打作用之前,确认相对于所述静电除尘器(1)的烟道气(4)的流向而言定位在所述第二母线段(20)下游的第三母线段(24)是否准备好接收将在所述第二母线段(20)的振打作用期间释放的尘粒。
6.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法,其特征在于,所述静电除尘器包括任意数量的母线段(116,118,120,122),所述任意数量的母线段的偶数个母线段被划分成成对母线段(124,126),这种成对母线段各包括第一母线段(116,120),和相对于所述静电除尘器(101)中的烟道气(104)的流向而言定位在所述第一母线段(116,120)下游的第二母线段(118,122),所述成对母线段的各对母线段(124,126)的所述第一和第二母线段的振打受到如下控制:
观察是否将启动所述这对母线段的所述第一母线段(116,120)的振打作用,
在容许启动所述第一母线段(116,120)的振打作用之前,确认所述这对母线段的所述第二母线段(118,122)是否准备好接收将在所述第一母线段(116,120)的振打作用期间释放的尘粒,并且
在已经确认了所述第二母线段(118,122)准备好接收将在所述第一母线段(116,120)的振打作用期间释放的尘粒之后,启动所述这对母线段(124,126)的所述第一母线段(116,120)的所述振打作用。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法,其特征在于,所述静电除尘器(101)包括至少四个连续的母线段(116,118,120,122),所述方法还包括如下步骤:
观察是否将启动所述静电除尘器的第三母线段(120)的振打作用,所述第三母线段(120)相对于所述静电除尘器(1;101)中的烟道气(104)的流向而言定位在所述第二母线段(118)的下游,所述振打作用包括振打所述第三母线段(120)的至少一个集尘电极板(30),用于除去累积在它上面的尘粒,
在容许启动所述第三母线段(120)的振打作用之前,确认相对于所述烟道气(104)的流向而言定位在所述第三母线段(120)下游的第四母线段(122)是否准备好接收将在所述第三母线段(120)的振打作用期间释放的尘粒,并且
在已经确认了所述第四母线段(122)准备好接收将在所述第三母线段(120)的振打作用期间释放的尘粒之后,启动所述第三母线段(120)的所述振打作用。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法,其特征在于,确认定位在所述第一母线段(16)下游的所述第二母线段(20)是否准备好接收将在所述第一母线段(16)的振打作用期间释放的尘粒的所述步骤还包括:
测量所述第二母线段(20)中的所述至少一个集尘电极板(30)和所述至少一个放电电极(28)之间的当前火花率,并且
在所述第二母线段(20)的所述测量的当前火花率超过选定的火花率的情况下,启动所述第二母线段(20)的振打作用,使得在启动所述第一母线段(16)的所述振打作用的所述步骤之前,所述第二母线段(20)的至少一个集尘电极板(30)受到振打。
9.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法,其特征在于,确认所述第二母线段(20)是否准备好接收将在所述第一母线段(16)的振打作用期间释放的尘粒的所述步骤还包括:
确定自从所述第二母线段(20)受到上一次振打之后逝去的时间,并且,如果所述自从所述第二母线段(20)受到上一次振打之后逝去的时间超过选定的时间,那么就启动所述第二母线段(20)的振打作用,使得在启动所述第一母线段(16)的所述振打作用的所述步骤之前,所述第二母线段(20)的至少一个集尘电极板(30)受到振打。
10.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法,其特征在于,确认定位在所述第一母线段(16)下游的所述第二母线段(20)是否准备好接收将在所述第一母线段(16)的振打作用期间释放的尘粒的所述步骤还包括:
启动所述第二母线段(20)的振打作用,使得在启动所述第一母线段(16)的所述振打作用的所述步骤之前,所述第二母线段(20)的至少一个集尘电极板(30)受到振打。
11.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法,其特征在于,确认定位在所述第一母线段(16)下游的所述第二母线段(20)是否准备好接收将在所述第一母线段(16)的振打作用期间释放的尘粒的所述步骤还包括:
在启动所述第一母线段(16)的所述振打作用的所述步骤之前预测对于所述第二母线段(20)的所述至少一个集尘电极板(30)进行振打的需求,并且
如果所述预测发现是必须的,就启动所述第二母线段(20)的振打作用,使得在启动所述第一母线段(16)的所述振打作用的所述步骤之前,所述第二母线段(20)的至少一个集尘电极板(30)受到振打。
12.一种用于控制静电除尘器(1;101)的操作的控制系统,其特征在于:
所述控制系统(66)包括控制装置(80),其适合于接收将启动所述静电除尘器(1;101)的第一母线段(16;116)的振打作用的输入,所述振打作用包括振打所述第一母线段(16)的至少一个集尘电极板(30),用于除去累积在它上面的尘粒,所述控制装置(80)适合于响应将启动所述静电除尘器(1;101)的第一母线段(16;116)的振打作用的所述输入而将询问发送给相对于所述静电除尘器(1;101)中的烟道气(4;104)的流向而言定位在所述第一母线段(16;116)下游的第二母线段(20;118),询问所述第二母线段(20;118)是否准备好接收将在所述第一母线段(16;116)的振打作用期间释放的尘粒,所述控制装置(80)适合于在已经确认所述第二母线段(20;118)准备好接收将在所述第一母线段(16;116)的振打作用期间释放的尘粒之后,启动所述第一母线段(16;116)的所述振打作用。
13.根据权利要求12所述的控制系统,其特征在于,所述第二母线段(20;118)定位在紧接所述第一母线段(16;116)的下游。
14.根据权利要求12-13中的任一项所述的控制系统,其特征在于,所述第一母线段(16)定位在所述静电除尘器(1)的烟道气入口(2)处。
15.根据权利要求12-14中的任一项所述的控制系统,其特征在于,所述控制系统适合于控制静电除尘器(101),所述静电除尘器(101)包括任意数量的母线段,所述任意数量的母线段的偶数个母线段(116,118,120,122)被划分成成对母线段(124,126),这种成对母线段各包括第一母线段(116,120),和相对于所述静电除尘器(101)中的烟道气(104)的流向而言定位在所述第一母线段(116,120)下游的第二母线段(118,122),所述控制系统适合于通过如下方式对所述成对母线段的各对的所述第一和第二母线段的振打进行控制:
观察是否将启动所述这对母线段的所述第一母线段(116,120)的振打作用,
在容许启动所述第一母线段(116,120)的振打作用之前,确认所述这对母线段的所述第二母线段(118,122)是否准备好接收将在所述第一母线段(116,120)的振打作用期间释放的尘粒,并且
在已经确认了所述第二母线段(118,122)准备好接收将在所述第一母线段的振打作用期间释放的尘粒之后,启动所述这对母线段(124,126)的所述第一母线段(116,120)的所述振打作用。
16.根据权利要求12-14中的任一项所述的控制系统,其特征在于,所述控制系统适合于控制静电除尘器(1),所述静电除尘器(1)包括任意数量的母线段,所述任意数量的母线段中的至少三个(16,20,24)形成一组母线段,这种组包括至少第一母线段(16)、相对于所述静电除尘器(1)中的烟道气(4)的流向而言定位在所述第一母线段(16)下游的第二母线段(20)、以及相对于所述静电除尘器(1)中的烟道气(4)的流向而言定位在所述第二母线段(20)下游的第三母线段(24),所述母线段组的各个所述母线段的振打受到如下控制:
观察是否将启动所述组的其中一个母线段的振打作用,
在容许启动所述其中一个母线段的振打作用之前,确认包含在所述组中并紧接所述其中一个母线段的下游而定位的母线段是否准备好接收将在所述其中一个母线段的振打作用期间释放的尘粒,并且
在已经确认了包含在所述组中并紧接所述其中一个母线段的下游而定位的所述母线段准备好接收将在所述其中一个母线段的振打作用期间释放的尘粒之后,启动所述母线段组的所述其中一个母线段的所述振打作用。
17.一种用于控制静电除尘器(1;101)的操作的控制系统,其特征在于,
所述控制系统(66)包括控制装置(80),其适合于接收将启动所述静电除尘器(1;101)的第一母线段(16;116)的振打作用的输入,所述振打作用包括振打所述第一母线段(16)的至少一个集尘电极板(30),用于除去累积在它上面的尘粒,所述控制装置(80)适合于响应将启动所述静电除尘器(1;101)的所述第一母线段(16;116)的振打作用的所述输入而至少不时地在相对于所述静电除尘器(1;101)中的烟道气(4;104)的流向而言定位在所述第一母线段(16;116)下游的第二母线段(20;118)中启动振打作用,所述控制装置(80)适合于可能在启动所述第二母线段(20;118)的振打作用之后启动所述第一母线段(16;116)的所述振打作用。
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