DE2608436C2 - Electrical circuit for an electrostatic dust collector - Google Patents
Electrical circuit for an electrostatic dust collectorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schaltung für einen elektrostatischen Staubabscheider mit einer Gleichspannungserzeugerschaltung, deren Gleichspannung dem von den Elektroden des Abscheiders gebildeten Kondensator zugeführt wird, weiter mit einem einen Speicherkondensator umfassenden Impulsgenerator und schließlich mit zwischen den Speicherkondensator und den von den Elektroden des Abscheiders gebildeten Kondensator geschalteten induktiven Gliedern, die den Elektroden des Abscheiders der Gleichspannung überlagerte Impulse zuführen, wobei der Speicherkondensator, die induktiven Glieder und der von der Elektroden des Abscheiders gebildete Kondensator einen L-C-Schwingkreis bilden.The invention relates to an electrical circuit for an electrostatic dust collector with a DC voltage generator circuit, the DC voltage of which is fed to the capacitor formed by the electrodes of the separator a pulse generator comprising a storage capacitor and finally with an inductive capacitor connected between the storage capacitor and the capacitor formed by the electrodes of the separator Members that supply the electrodes of the separator of the direct voltage with superimposed pulses, wherein the storage capacitor, the inductive members and the capacitor formed by the electrodes of the separator form an L-C resonant circuit.
Eine derartige elektrische Schaltung ist aus der DE-OS 22 53 601 bekannt Dabei werden durch die von dem Impulsgenerator erzeugten und der an den Elektroden des Abscheiders anliegenden Gleichspannung überlagerten Impulse verschiedene vorteilhafte Wirkungen erzielt.Such an electrical circuit is known from DE-OS 22 53 601 Here are by the by the The pulse generator generated various advantageous effects and the pulses superimposed on the DC voltage applied to the electrodes of the separator achieved.
Zum einen werden die abzuscheidenden Staubteilchen besser aufgeladen, da dank der Impulse der Spitzenwert der an dem Abscheider wirksamen Spannung erhöht werden kann, ohne dabei den Spannungsmittelwert derart anzuheben, daß sich die Überschlagshäufigkeit zwischen den Elektroden des Abscheiders erhöht. Darüber hinaus ist es durch eine bestimmte Einstellung der Impulsamplitude und der Impulsfrequenz möglich, den Emissionsstrom des Abscheiders unabhängig von dem durch die anliegende Gleichspannung bestimmten elektrischen Hauptfeld zu steuern, so daß die Strombelastung der auf der Niederschlagselektrode vorhandenen Staubschicht ihrer durch den spezifischen Widerstand des Staubs bestimmten Wiederaussendungsgrenze angepaßt werden kann.On the one hand, the dust particles to be separated are better charged because, thanks to the pulses, the peak value of the voltage acting on the separator can be increased without increasing the mean voltage value in such a way that the flashover frequency between the electrodes of the separator increases. In addition, a certain setting of the pulse amplitude and the pulse frequency makes it possible to the emission current of the separator independent of that determined by the applied DC voltage To control electrical main field, so that the current load of the dust layer present on the collecting electrode can be adapted to their re-emission limit determined by the specific resistance of the dust.
Andererseits wirkt die Überlagerung der Impulse auch dem Auftreten einer ungleichmäßigen Stromverteilung in dem Abscheider entgegen, die zu einer Wiederaussendung oder Aufwirbelung führt, wenn der niedergeschlagene Staub einen hohen Widerstand auf-On the other hand, the superimposition of the pulses also counteracts the occurrence of an uneven current distribution in the separator, which leads to re-emission or whirling up if the precipitated dust has a high resistance. weist Insbesondere läßt sich bei impulsbetriebenen Abscheidern mit drei Elektroden eine sehr gleichmäßige Stromverteilung über die Niederschlagselektrode erzielen, wenn äußerst kurze Spannungsimpulse mit hoher Amplitude angewendet werden, weil dadurch eine ElekIn particular, in the case of impulse-operated separators with three electrodes, a very uniform separation can be achieved Achieve current distribution over the collecting electrode when extremely short voltage pulses with high Amplitude are used because it creates an elec üonenwolke von hoher Ladungsdichte und damit hoher Expansionsfähigkeit erhalten wird. Hierdurch wird eine bessere Verteilung des von jeder einzelnen Emissionselektrode erzeugten Emissionsstroms über die Niederschlagselektrode erreicht Schließlich erweist sich dieA cloud of ions with a high charge density and thus a higher one Expandability is obtained. This results in a better distribution of the emission current generated by each individual emission electrode over the collecting electrode
Überlagerung der Impulse auch hinsichtlich der bekannten Schwierigkeit als nützlich, daß unter Umständen ein Anteil von nur wenigen Prozent des Abscheidervolumens infolge von Schwankungen im Gaszustand oder aufgrund von Wiederaussendungsbedingungen imSuperposition of the pulses is also useful with regard to the known difficulty that under certain circumstances only a few percent of the separator volume is due to fluctuations in the gas state or due to re-broadcast conditions in Inneren des Abscheiders nahezu 100% des Abscheiderstroms an sich zieht Durch die Anwendung der Impulse kann dagegen unabhängig von den örtlichen Gas- und Wiederaussendungsverhältnissen eine gleichmäßige Verteilung über den gesamten Abscheider erzielt werInside the separator almost 100% of the separator current draws itself through the application of the impulses can, on the other hand, be a steady one regardless of the local gas and re-emission conditions Distribution over the entire separator who achieved den, weil bei Impulsen von kurzer Dauer und hoher Amplitude der Emissionsstrom durch die Austrittsarbeit für die Ablösung der Ladungsträger von der Emissionselektrode bestimmt ist Diese hängt aber stark von der Emissionselektrode und nur wenig von dem umgebenbecause with impulses of short duration and higher The amplitude of the emission current is determined by the work function for the detachment of the charge carriers from the emission electrode, but this depends strongly on the Emission electrode and only a little surrounded by it den Gas ab.turn off the gas.
Trotz dieser vorteilhaften Wirkungen konnte sich bislang ein derartiger Impulsbetrieb des Abscheiders noch nicht in einem breiteren Umfang durchsetzen, weil der dabei auftretende Leistungs- ir.-<d Energiebedarf für dieIn spite of these advantageous effects, impulse operation of the separator of this type has hitherto still been possible not enforce to a broader extent, because the resulting power ir .- <d energy requirements for the wiederholte Aufladung des elektrostatischen Abscheiders übermäßig hoch ist Beispielsweise kann das elektrische Äquivalent für den Betrieb eines Zweielektrodenabscheiders als ein Kondensator mit parallel oder in Reihe geschaltetem Widerstand aufgefaßt werden, soRepeated charging of the electrostatic precipitator is excessively high For example, the electrical equivalent for operating a two-electrode precipitator as a capacitor with in parallel or in Resistance connected in series can be understood so daß die dem Abscheider zugeführte Energie in einen Wirk- und einen Blindanteil aufgeteilt werden kann. Die Zuführung der Wirkenergie ist ein irreversibler Vorgang, während die Zuführung der Blindenergie als ein reversibler Vorgang betrachtet werden kann.that the energy supplied to the separator in one Active and a reactive component can be divided. The supply of active energy is an irreversible process, while the supply of reactive energy as a reversible process can be considered.
so Allerdings ist bei der bekannten elektrischen Schaltung der eingangs genannten Art eine Rückgewinnung der während der Impulsdauer von dem Abscheider infolge seiner Kapazität gespeicherten beträchtlichen Energie nicht vorgesehen. Im einzelnen liegen bei derHowever, in the known electrical circuit of the type mentioned at the beginning, there is a recovery the considerable amount stored by the separator during the pulse duration due to its capacity Energy not provided. In detail, the bekannten Schaltung der Speicherkondensator, ein Thyristor und die Primärwicklung eines die induktiven Glieder bildenden Hochspannungstransformators in einer geschlossenen Schleife, so da3 bei einer Zündung des Thyristors der Speicherkondensator über die Priknown circuit of the storage capacitor, a thyristor and the primary winding of the inductive Links forming high-voltage transformer in a closed loop, so that in the event of ignition of the thyristor of the storage capacitor via the Pri märwicklung entladen und dadurch in der Sekundär wicklung des Hochspannungstransformators der Impuls für den Abscheider induziert wird. Die Elektroden des Abscheiders sind an die Sekundärwicklung über eine Reihenschaltung aus einem Schutzwiderstand und eiprimary winding discharged and thereby in the secondary winding of the high-voltage transformer, the impulse for the separator is induced. The electrodes of the Separators are connected to the secondary winding via a series connection of a protective resistor and egg nem Kondensator angeschlossen, wobei zwischen den Verbindungspunkt des Schutzwiderstandes und des Kondensators und das nicht mit der Reihenschaltung verbundene andere Ende der Sekundärwicklung auchconnected nem capacitor, with between the Connection point of the protective resistor and the capacitor and not with the series connection connected other end of the secondary winding too
noch eine für den Impuls in Sperrichtung gepolte Diode worin geschaltet ist Diese Diode hat die Aufgabe, den Kon- Ceh = densator der Reihenschaltung während der auf den Im- Ceh = puls folgenden Rückschwingperiode des Hochspannungstransformators aus dessen Sekundärwicklung auf- 5 ViUi = zuladen, um hierdurch die Gleichspannung für den Abscheider zu erzeugen. Zur Einstellung der Höhe dieser VEu = Gleichspannung ist der Primärwicklung des Hochspannungstransformator ein Dämpfungskreis parallelge- Vp = schaltet, der aus einem Regelwiderstand und einer damit in Reihe geschalteten sowie bezüglich der Rückschwingperiode in Durchlaßrichtung gepolten Diode besteht Eine Rückführung der in dem Abscheider gespeicherten Energie zum Speicherkondensator ist dabei jedoch nicht möglich. Vielmehr muß die in dem Abscheider gespeicherte Energie des Impulses in dem Hochspannungstransformator und dem Dämpfungskreis in Verlustwärme umgewandelt werden.nor a polarity for the pulse in the blocking diode is connected wherein this diode has up the task, the con- Ceh = capacitor of the series circuit during the import Ceh = pulse following swing-back period of the high voltage transformer from the secondary winding 5 ViUi = zuladen to thereby generating the DC voltage for the separator. For adjusting the height of the V E u = DC is the primary winding of the high-voltage transformer, a snubber circuit connection of parallel V p = on, the said stored from a rheostat and connected in series therewith and is imposed on the swing-back period in the forward poled diode A recycling in the precipitator However, energy to the storage capacitor is not possible in this case. Rather, the energy of the pulse stored in the separator must be converted into heat loss in the high-voltage transformer and the damping circuit.
Dieser unnötige Energieaufwand läßt sich quantitativ aus Formel (1) errechnen.This unnecessary expenditure of energy can be calculated quantitatively from formula (1).
p E Q Kapazität Emissionselektrode-Hilfselektrode kapazität Emissionselektrode-Niederschlagselektrode p E Q Capacity of emission electrode-auxiliary electrode capacity of emission electrode-collecting electrode
Gleichspannung zwischen Hilfs- und Niederschlagselektrode DC voltage between auxiliary and precipitation electrode
Gleichspannung zwischen Emissions- und Niederschlagselektrode
überlagerte Impulsspannung
Energieverbrauch für die Einzelaufladung
Leistungsbedarf (bei einer Impulsfolgefrequenz von 400 Hz).DC voltage between emission and collecting electrode
superimposed pulse voltage
Energy consumption for single charging
Power requirement (with a pulse repetition frequency of 400 Hz).
0)0)
C = KapazitätC = capacity
V2 = SpitzenspannungV2 = peak voltage
Vi = Anfangsspannung.Vi = initial voltage.
Die dementsprechende Leistung ist aus Formel (2) zu errechnen.The corresponding performance can be calculated from formula (2).
(2)(2)
ν = Impulsfolgefrequenz. ν = pulse repetition frequency.
Im folgenden seien einige Beispiele für den berechneten Energie- und Leistungsaufwand für unterschiedliche Kapazitäts- und Spannungsverluste aufgeführt:The following are some examples of the calculated Energy and power consumption for different capacity and voltage losses listed:
Tabelle la (Zweielektrodensystem)Table la (two-electrode system)
2525th
3030th
3535
4040
Wie aus den Tabellen hervorgeht erreicht der Leistungsbedarf großer Abscheider (mit einer Niederschlagselektrodenfläche von mehr als 2500 m2) bei hohen Impulsspannungen Werte von 200 bis 600 kW. Da bei einem herkömmlichen Abscheider nur 10 Prozent dieser Leistung genutzt werden, liegt es auf der Hand, daß der Impulsbetrieb elektronischer Abscheider im großtechnischen Maßstab aus Grünöci der Wirtschaftlichkeit nicht in Betracht kommt wenn crie Energie der Einzelimpulse nicht rationell zurückgewonnen wird.As can be seen from the tables, the power requirement of large separators (with a collecting electrode area of more than 2500 m 2 ) at high pulse voltages reaches values of 200 to 600 kW. Since only 10 percent of this power is used in a conventional separator, it is obvious that the impulse operation of electronic separators on a large technical scale is not considered economically if the energy of the individual impulses is not efficiently recovered.
Bei einer anderen bekannten elektrischen Schaltung für einen elektrostatischen Abscheider (US-PS 23 26 23/) ist die Kathodenelektrode des Abscheiders über eine Platten-Spitze-Funkenstrecke an einen über die Sekundärwicklung eines Hochspannungstransformators geschalteten Ladekondensator angeschlossen. Diese unsymetrische Funkenstrecke hat eine gleichrichtende Wirkung und läßt sich für einen Impulsenergiefluß vom Ladekondensator zum Abscheider zünden, während die Funkenstrecke in der umgekehrten Richtung gesperrt bleibt und damit keinen Energiefluß vom Abscheider zurück zum Ladekondensator zuläßtIn another known electrical circuit for an electrostatic precipitator (US Pat 23 26 23 /) is the cathode electrode of the separator via a plate-tip spark gap to one above the secondary winding of a high-voltage transformer connected charging capacitor. This asymmetrical spark gap has a rectifying effect and can be used for a pulse energy flow from the charging capacitor to the separator ignite, while the spark gap in the opposite direction remains locked and thus does not allow any flow of energy from the separator back to the charging capacitor
Ebenso läßt auch eine weitere bekannte elektrische Schaltung für einen elektrostatischen Staubabscheider (US-PS 22 80 330) keine Rückspeicherung der Blindenergie aus dem Abscheider zu, weil dort der Abscheider über die Anoden-Kathodenstrecke eines Gleichriduers geschaltet ist der mit der Sekundärwicklung eines Hochspannungstransformators, einem Kondensator und einem Widerstand in einer geschlossenen Schleife liegt. Während der Durchlaßperiode des Gleichrichters wird der Kondensator auf die Spitzenspannung einer Halbwelle der Sekundärspannung des Hochspannungstransformators aufgeladen und speichert damit eine Gleichspannung, der während der Sperrperiode des Gleichrichters die andere Halbwelle der Sekundärspannung überlagert wird. Diese überlagerte Spannung liegt während der Sperrperiode des Gleichrichters zwischen den Elektroden des Abscheiders. Dagegen sind die Elektroden des Abscheiders während der Durchlaßperiode des Gleichrichters kurzgeschlossen, so daß der von dem Abscheider gebildete Kondensator vollständig entladen wird und seine gespeicherte Energie verloren geht.Another known electrical circuit for an electrostatic dust collector can also be used (US-PS 22 80 330) no restoring the reactive energy from the separator, because the separator is there via the anode-cathode path of a Gleichriduers is connected to the secondary winding of a high-voltage transformer, a capacitor and a resistor is in a closed loop. During the passage period of the The rectifier is applied to the peak voltage of one half cycle of the secondary voltage of the capacitor The high-voltage transformer is charged and thus stores a direct voltage that is generated during the Blocking period of the rectifier is superimposed on the other half-wave of the secondary voltage. This superimposed Voltage lies between the electrodes of the separator during the blocking period of the rectifier. In contrast, the electrodes of the separator are short-circuited during the conduction period of the rectifier, so that the one formed by the separator Capacitor is completely discharged and its stored energy is lost.
Schließlich ist eine Stromimpulsgeneratorschaltung bekannt (US-PS Γ3 49 670), bei der ein Thyristor, ein Ladekondensator und eine von der Primärwicklung eines Transformators gebildete induktive Last in einer geschlossenen Schleife liegen. Der Lsdikondensator wird von einer Stromversorgungsschaltung mit einer solchen Polarität aufgeladen, daß bei einer mittels eines Zündschaltkreises hervorgerufenen Zündung des Thyristors durch die induktive Last ein Stromimpuls fließt, was zu einer Entladung und schließlich einer Umladung des Ladekondensators führt. Um einerseits die Thyri-Finally, a current pulse generator circuit is known (US-PS Γ3 49 670), in which a thyristor, a Charging capacitor and an inductive load formed by the primary winding of a transformer in one closed loop. The Lsdikondensator is from a power supply circuit with a charged in such a polarity that when the thyristor is triggered by means of an ignition circuit A current pulse flows through the inductive load, which leads to a discharge and ultimately a charge reversal of the charging capacitor leads. On the one hand, the thyrial
storzündung schneller zu löschen und andererseits eine rasche Wiederaufladung des Ladekondensators mit der ursprünglichen Polarität herbeizuführen, ist dem Thyristor eine Reihenschaltung aus einer Induktivität und einer Diode parallelgeschaltet, wobei die Diode entgegengesetzt zum Thyristor gepolt ist. Hierdurch fließt in der auf den Stromimpuls folgenden Rückschwingperiode ein Strom durch die dem Thyristor parallelgeschaltete Diode und Induktivität und führt zunächst infolge des Spannungsabfalls an der Induktivität die Löschung des Thyristors herbei, worauf anschließend die rückschwingende Ladung über die Diode dem Ladekondensator zugeführt wird. Diese bekannte Schaltung beinhaltet somit eine Maßnahme zur Wiederaufladung des Ladekondensators durch den Rückschwingstrom der induktiven Last des Lastkreises. Bei einem elektrostatischen Abscheider, der eine kapazitive Blindlast darstellt, herrschen jedoch ganz andere Verhältnisse, auf die die in der bekannten Stromimpulsgeneratorschaltung vorgesehene Maßnahme nicht anwendbar ist.to extinguish fault ignition faster and on the other hand a To bring about rapid recharging of the charging capacitor with the original polarity, the thyristor is a series connection of an inductance and a diode connected in parallel, the diode being polarized opposite to the thyristor. This flows into the swingback period following the current pulse a current through the diode and inductance connected in parallel to the thyristor and initially leads as a result of the Voltage drop at the inductance causes the thyristor to be extinguished, whereupon the charge swinging back via the diode to the charging capacitor is fed. This known circuit thus includes a measure for recharging the charging capacitor by the back swing current of the inductive Load of the load circuit. In the case of an electrostatic precipitator, which represents a capacitive reactive load, however, completely different conditions prevail to those in the known current pulse generator circuit provided measure is not applicable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltung für einen elektrostatischen Staubabscheider der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, daß der Energieverbrauch durch Verminderung der Verlustleistung erheblich herabgesetzt istThe invention is based on the object of designing an electrical circuit for an electrostatic dust separator of the type mentioned at the outset in such a way that the energy consumption is considerably reduced by reducing the power loss
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in diesem Schwingkreis einen wesentlichen Teil der in jedem Impuls vom Speicherkondensator auf den von den Elektroden des Abscheiders gebildeten Kondensator übertragenen und darin kapazitiv gespeicherten Energiemenge auf den Speicherkondensator zwecks erneuter Speicherung zurückführende Schaltglieder angeordnet sind.According to the invention, this object is achieved by that in this resonant circuit a substantial part of the in each pulse from the storage capacitor to that of The capacitor formed by the electrodes of the separator is transferred and capacitively stored therein Amount of energy are arranged on the storage capacitor for the purpose of renewed storage returning switching elements.
Durch die bei der Erfindung vorgesehenen Schaltglieder, die einen wesentlichen Teil der in dem Abscheider während jedes Impulses kapazitiv abgespeichertenBy the switching elements provided in the invention, which form a substantial part of the in the separator capacitively stored during each pulse
crnA».:An,AMAA Ä..f λλ« c :_i 1 i~cr nA ».: An , AMAA Ä ..f λ λ « c: _i 1 i ~
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ren, wird verhindert, daß diese kapazitiv gespeicherte Energiemenge als Verlustleistung verloren geht und erreicht, daß diese Energiemenge beim nächstfolgenden Impuls erneut als Nutzenergie zur Verfügung steht Durch diese Art der Energierückgewinnung wird eine erhebliche Verringerung des Energie- und Leistungsbedarfs ermöglicht.ren, prevents this capacitively stored amount of energy from being lost as power loss and achieves that this amount of energy in the next Pulse is available again as useful energy. This type of energy recovery creates a enables a considerable reduction in energy and power requirements.
Neben dieser Herabsetzung des Energieverbrauchs ermöglicht die erfindungsgemäße Schaltung auch eine sichere Löschung der Koronaentladungen nach jedem Impuls. Tatsächlich ist es zur Steuerung des Ladestroms und im Falle eines Dreielektrodensystems auch der Stromverteilung über der Niederschlagselektrode erforderlich, den Zeicverlauf des Koronastroms zu steuern. Der Emissionstrom hängt nicht nur von dem Momentanwert der Abscheiderspannung ab, sondern auch davon, ob vorher in der unmittelbaren Umgebung der Emissionselektrode ein ionisiertes Plasma vorhanden ist, da in diesem Fall die Neigung zur Neuionisierung erhöht ist, so daß schon bei verhältnismäßig geringer Feldstärke neue Ladungsträger gebildet werden. Die Löschung der Koronaentladung kann jedoch durch eine kurzfristige Herabsetzung der Spannung unter den Wert der Hauptspannung nach jedem Impuls sichergestellt werden.In addition to this reduction in energy consumption, the circuit according to the invention also enables a safe extinction of corona discharges after each pulse. In fact, it is used to control the charging current and, in the case of a three-electrode system, also the current distribution over the collecting electrode, it is necessary to control the timing of the corona current. The emission current depends not only on the instantaneous value of the separator voltage, but also whether an ionized plasma was previously present in the immediate vicinity of the emission electrode is, because in this case the tendency to re-ionization is increased, so that even with relatively lower Field strength new charge carriers are formed. However, the corona discharge can be extinguished by a short-term reduction of the voltage below the value of the main voltage after each pulse can be ensured.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die im Schwingkreis liegenden Schaltglieder ein isTipülsinitiierendes Glied mit einer Lsitungsrichiur.g und ein elektrisches Ventil mit der entgegengesetzten Leitungsrichtung.In a preferred embodiment of the invention the switching elements in the resonant circuit comprise an isTipülsinitiierendes element with a Lsitungsrichiur.g and an electric valve with the opposite conduction direction.
densator, der als Energiespeicher dient, über das impulsinitiierende Glied, bei dem es sich beispielsweise um einen Thyristor, eine Thyristorkombination oder eine Funkenstrecke handeln kann, dem elektrostatischen Abscheider Energie zugeführt, die hierauf über das elektrische Ventil, beispielsweise eine Diode oder Diodenkombination, wieder zum Speicherkondensator zurückgeführt wird.capacitor, which serves as an energy store, via the pulse-initiating element, which is for example a thyristor, a thyristor combination or a Can act spark gap, the electrostatic precipitator energy supplied, which then via the electrical valve, for example a diode or diode combination, is returned to the storage capacitor.
In der folgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Hierin zeigtIn the following description, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing
Fig. 1 ein Schaltschema eines Impulsgenerators für den Betrieb eines elektrostatischen Abscheiders gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,Fig. 1 is a circuit diagram of a pulse generator for the operation of an electrostatic precipitator according to a first embodiment of the invention,
Fig.2 ein Schaltschema eines Impulsgenerators für den Betrieb eines elektrostatischen Abscheiders gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,2 shows a circuit diagram of a pulse generator for the operation of an electrostatic precipitator according to a second embodiment of the invention,
Fig.3 ein Schaltschema eines Impulsgenerators für den Betneb eines elektrostatischen Abscheiders gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,3 shows a circuit diagram of a pulse generator for the operation of an electrostatic precipitator according to a third embodiment of the invention,
Fig.4 ein Schaltschema eines Impulsgenerators für den Betrieb eines elektrostatischen Abscheiders gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,4 shows a circuit diagram of a pulse generator for the operation of an electrostatic precipitator according to a fourth embodiment of the invention,
Fig.5 ein Schaltschema eines Impulsgenerator für den Betrieb eines elektrostatischen Abscheiders gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung, undFig. 5 is a circuit diagram of a pulse generator for the operation of an electrostatic precipitator according to a fifth embodiment of the invention, and
F i g. 6 ein Schaltschema eines Impulsgenerators für den Betrksb eines elektrostatischen Abscheiders gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.F i g. 6 is a circuit diagram of a pulse generator for operating an electrostatic precipitator according to FIG a sixth embodiment of the invention.
In der Darstellung der F i g. 1 ist mit der Bezugszahl 1 ein Ladestromkreis für einen Speicherkondensator 7 bezeichnet und mit der Bezugszahl 2 ein einen Impulsgenerator bildender Entladestromkreis, in dem Impulse erzeugt werden, wobei der Impulsgenerator 2 in Kombination mit einem Schaltungsteil 3 einen L-C-Schwingkreis für die Impulse enthältIn the illustration of FIG. 1 is denoted by the reference number 1 denotes a charging circuit for a storage capacitor 7 and the reference number 2 denotes a discharge circuit forming a pulse generator in which pulses are generated, the pulse generator 2 in combination with a circuit part 3 containing an L-C resonant circuit for the pulses
Aus einer Einphasen oder Mehrphassn-Spannungsquelle 4 wird eine ein- oder mehrphasige Wechselspannung erhalten, die mittels eines Gleichrichters S (bei dem es sich beispielsweise um eine Einphasen- oder Mehrphasen-Brückenschaltung handeln kann) gleichgerichtet wird. Eine Spule 6 trennt diese Gleichspannungserzeugerschaltung von den aus dem Impulsgenerator herrührenden Einschaltstößen, ermöglicht aber die Gleichstromversorgung einer Elektrodenkombination 16, die aus einer Emissionselektrode und einer Niederschlagselektrode eines elektrostatischen Abscheiders besteht, beispielsweise eines Abscheiders jener bekannten Art, wie man sie als Gasfilter zum Niederschlagen von Staubteilchen aus einem Gasstrom benutzt Aus dem Speicherkondensator 7 wird die Energie für die Impulse entnommen und anschließend wieder zurückgeführt Zum Starten des Impulsgenerators und zum Ausgleich für die bei jedem Impuls einesteils in Koronaentladungen und zum anderen auch in Form von Verlusten in den Bauelementen und Leitern verbrauchte Energie muß dem Speicherkondensator 7 auch neue Energie zugeführt werden. Dies geschieht über einen Strombegrenzungswiderstand 8 und eine Spule 9. Die Bezugszahl 10 bezeichnet einen Thyristor, der mit Hilfe eines nicht dargestellten Schaltkreises gezündet werden kann. Wenn dies der Fall ist, oszilliert die Ladung des Speicherkondensators 7 und geht über induktive Glieder in Form eines Impulsübertragers 12 mit einer Primärwicklung 13 und einer Sekundärwicklung !4 einem Kondensator IS sowie der Elektrodenkombination 16 und hierauf über eine Diode (oder Diodenkombination) 11 mit entgegengesetzter Leitrichtung zu der des Thyri-A single-phase or multi-phase AC voltage is obtained from a single-phase or multi-phase voltage source 4, which by means of a rectifier S (at which can be, for example, a single-phase or multi-phase bridge circuit) is rectified. A coil 6 separates this DC voltage generator circuit from the one from the pulse generator resulting in switch-on surges, but enables the direct current supply of an electrode combination 16, which consists of an emission electrode and a precipitation electrode of an electrostatic precipitator consists, for example, of a separator of the known type, such as those used as a gas filter for precipitation used by dust particles from a gas stream. The energy for the storage capacitor 7 is used Pulses removed and then fed back again To start the pulse generator and to Compensation for the consumed in corona discharges on the one hand and in the form of losses in the components and conductors on the other hand Energy must also be supplied to the storage capacitor 7 with new energy. This is done through a Current limiting resistor 8 and a coil 9. Reference number 10 denotes a thyristor, which with the help a circuit not shown can be ignited. If so, the charge of the will oscillate Storage capacitor 7 and goes through inductive members in the form of a pulse transformer 12 with a primary winding 13 and a secondary winding! 4 a Capacitor IS and the electrode combination 16 and then via a diode (or diode combination) 11 with the opposite direction to that of the thyrial
stors 10 wieder dem Speicherkondensator 7 zu. Die Schwingungsdauer wird durch die Kurzschlußinduktivitäl des Impulsübertragers 12 und die Kapazitätswerte der Kondensatoren 7 und 15 wie ebenso auch durch den Kapazitätswert der Elektrodenkombination 16 bestimmt. Der Kondensator 15 ist in dem Impulsgenerator vorgesehen, damit kein Gleichstrom durch die Sekundärwindung 14 des Impulsübertragers 12 fließt, und seine Kapazität muß zu der des elektrostatischen Abscheiders 16 in einem solchen Verhältnis stehen, daß die Impulsspannungsamplitude in einem angemessenen Anteilsverhältnis zwischen den beiden Kapazitäten aufgeteilt wird.stors 10 to the storage capacitor 7 again. The period of oscillation is determined by the short-circuit inductance of the pulse transmitter 12 and the capacitance values of the capacitors 7 and 15 as well as by the The capacitance value of the electrode combination 16 is determined. The capacitor 15 is in the pulse generator provided so that no direct current through the secondary winding 14 of the pulse transmitter 12 flows, and its capacity must be that of the electrostatic precipitator 16 stand in such a relationship that the pulse voltage amplitude in an appropriate proportion is shared between the two capacities.
In Fig. I ist auch die Nutzung der Schaltung 1 zur Versorgung einer weiteren Elektrodenkombination 17 gezeigt, welche die Hilfselektrode und die Niederschlagselektrode eines Dreielektrodenabscheiders darstellen kann, vgl. F i g. 5.In Fig. I is also the use of the circuit 1 for Supply of a further electrode combination 17 is shown, which is the auxiliary electrode and the collecting electrode of a three-electrode separator, see FIG. 5.
in Fig. 2 ist inii der Bezugszahi 20 der Lauesiroinkreis für den Speicherkondensator 25 bezeichnet und mit der Bezugszahl 21 der den Impulsgenerator bildende Entladestromkreis, in dem die Impulse erzeugt werden, wobei der Impulsgenerator 21 in Kombination mit einem Schaltungsteil 22 den L-C-Schwingkreis für die Impulse enthält.in FIG. 2, reference number 20 is the lauesiroin circle for the storage capacitor 25 and with the reference number 21 of the pulse generator forming Discharge circuit in which the pulses are generated, the pulse generator 21 in combination with a circuit part 22 contains the L-C resonant circuit for the pulses.
Die Bezugszahl 23 bezeichnet die Hochspannungs-Gleichspannungserzeugerschaltung, deren positiver Anschluß geerdet ist, so daß aus ihr eine negative Spannung entnommen werden kann. Eine Spule 24 trennt die Gleichspannungserzeugerschaltung 23 von den Einschalutößen, die aus dem Impulsgenerator herrühren. Aus dem Speicherkondensator 25 wird die Energie für die Impulse entnommen und anschließend wieder zurückführt. Zum Starten des Impulsgenerators und zum Ausgleich für die bei jedem Impuls einesteils in Koronaentladungen und zum anderen in Form von Verlusten in den Bauelementen und Leitern verbrauchte Energie muß dem Speicherkondensator 25 neue Energie zugeführt werden. Erhalten wird diese Energie aus einer Ladeschaltung, bestehend aus einem Strombegrenzungswiderstand 26 und einer Spule 27. Findet in einer zwischen zwei Funkenelektroden 34 und 35 gebildeten Funkenstrecke 28 ein Überschlag statt, so oszilliert die Ladung des Speicherkondensators 25 und geht über die Funkenstrecke 28 und eine Spule 32 einem Kondensator 31 sowie der den elektrostatischen Abscheider darstellenden Elektrodenkombination 33 und hierauf über eine Diode (oder Diodenkombination) 29 wieder dem Speicherkondensator 25 zu. Der Überschlag in der Funkenstrecke 28 kann entweder in der Weise herbeigeführt werden, daß man die Funkenstrecke auf Selbstzündung bei einer vorbestimmten Schwellenspannung einstellt, oder indem man die Funkenstrecke in dieser oder jener Form ansteuert beispielsweise durch Bestrahlen der Funkenstrecke mit ultraviolettem Licht Falls die Funkenstrecke selbst zündet, muß der Schwingungsvorgang so stark gedämpft sein, daß die Funkenstrecke nach dem Rückschwingen der Impulsspannung zum Speicherkondensator 25 nicht erneut zündet Bei einer Funkenstrekke dieser Art ist für die Impulsfolgefrequenz die Zeitkonstante der Ladeschaltung 26, 27 und des Speicherkondensators 25 bestimmend. Eine Spule 30 dient dazu, die eine Seite der Funkenstrecke gleichstrommäßig geerdet, bei hinlänglich hohen Frequenzen aber von Erde gelrennt zu haken. Der Kondensator 31 ist in dem Impulsgenerator vorgesehen, damit aus der Gleichspannungserzeugerschaltung kein Gleichstrom durch die Spule 30 fließt und seine Kapazität muß zu der des elektrostatischen Abscheiders 33 in einem solchen Verhältnis stehen, daß die Impulsspannungsamplitude in einem angemessenen Anteilsverhältnis zwischen den beiden Kapazitäten aufgeteilt wird. Die Dauer der durch den Überschlag in der Funkenstrecke 28 erzeugten Schwingung wird durch die Induktivität der Spule 32 und die Kapazitätswerte der Kondensatoren 25 und 31 wie ebenso auch durch den Kapazitätswert des elektrostatischen Abscheiders 33 bestimmt.Numeral 23 denotes the high-voltage DC voltage generating circuit, whose positive connection is grounded so that a negative voltage can be taken from it. A coil 24 separates the DC voltage generator circuit 23 from the Einalutossen, coming from the pulse generator. The energy for is from the storage capacitor 25 the impulses are removed and then fed back again. To start the pulse generator and to Compensation for the corona discharges on the one hand and losses in The energy consumed in the components and conductors must be supplied to the storage capacitor 25 with new energy will. This energy is obtained from a charging circuit consisting of a current limiting resistor 26 and a coil 27. Found in a spark gap formed between two spark electrodes 34 and 35 28 a flashover takes place, the charge of the storage capacitor 25 oscillates and goes over the Spark gap 28 and a coil 32, a capacitor 31 and the electrostatic precipitator Electrode combination 33 and then via a diode (or diode combination) 29 back to the storage capacitor 25 to. The flashover in the spark gap 28 can either be brought about in this way that the spark gap is set to self-ignition at a predetermined threshold voltage, or by controlling the spark gap in this or that form, for example by irradiating the Spark gap with ultraviolet light If the spark gap ignites by itself, the oscillation process must be damped so much that the spark gap after the pulse voltage oscillates back to the storage capacitor 25 does not re-ignite In a spark gap of this type, the time constant is the pulse repetition frequency the charging circuit 26, 27 and the storage capacitor 25 determining. A coil 30 is used to one side of the spark gap is earthed with direct current, but with sufficiently high frequencies from earth failed to hook. The capacitor 31 is in the pulse generator provided so that from the DC voltage generator circuit no direct current through the Coil 30 flows and its capacity must be in such a ratio to that of the electrostatic precipitator 33 stand that the pulse voltage amplitude in a reasonable proportion between the two Capacity is divided. The duration of the generated by the flashover in the spark gap 28 Oscillation is caused by the inductance of coil 32 and the capacitance values of capacitors 25 and 31 as also determined by the capacitance value of the electrostatic precipitator 33.
In F i g. 3 bezeichnet die Bezugszahl 40 die Hochspannungs-Gleichspannungserzeugerschaltung,
deren positiver Anschluß geerdet ist, so daß aus ihr eine negative Spannung entnommen werden kann. Diese Spannung
wird über eine Spule 41 der Elektrodenkombination zugeführt, die den elektrostatischen Abscheider 51 darstellt,
und sie bestimmt so den Spannungsmittelwert über dem elektrostatischen Abscheider. Die Spule 41
dient dazu, die Gleichspannungserzeugerschaltung 40 von den EiiiscnaiisiuGeii iu 'trennen, die von der iinpuiserzeugung
herrühren. Die Bezugszahl 43 bezeichnet den Speicherkondensator aus dem die Energie für die
Impulse entnommen und dem sie anschließend wieder zugeleitet wird. Im Unterschied zu den durch die Schaltungen
der F i g. 1 und 2 gebildeten Impulsgeneratoren erfolgt die Impulserzeugung im Fall der Anordnung der
F i g. 3 unabhängig von der Gleichstromversorgung des Abscheiders 51. Bei der Schaltung der F i g. 3 dient eine
gesonderte Gleichspannungsquelle 42 zum Aufladen des Speicherkondensators 43 beim Starten des Generators
und zum Ausgleich der bei jedem Impuls einesteils in Koronaentladungen und andernteils in Form von
Verlusten in den Bauelementen und Leitern verbrauchten Energie. Der positive Anschluß der Gleichspannungsquelle
42 ist geerdet, so daß aus ihr eine negative Spannung entnommen werden kann. Eine Spule 44 dient
zum Begrenzen des Speicherkondensator 43 aus der Gleichspannungsqueüe 42 zugehenden Stroms (Stromanstieg)
wie auch zum Trennen der Gleichspannungsquelle 42 von den Einschaltstößen, die von der Impulser-
zeugung herrühren. Wird eine Thyristorkombination 45 angeschaltet, so oszilliert die Ladung des Speicherkondensators
43 und geht über einen Impulsübertrager 47 mit einer Primärwicklung 48 und einer Sekundärwicklung
49 einem Kondensator 50 sowie dem Abscheider 51 und hierauf über eine Diodenkombination 46 mit
entgegengesetzter Leitrichtung zu jener der Thyristor-Ventilkombination wieder dem Speicherkondensator 43
zu. Die Schwingungsdauer wird durch die Kurzschlußinduktivität des Impulsübertragers 47 und die Kapazitätswerte
der Kondensatoren 43 und 50 wie ebenso auch durch den Kapizitätswert des Abscheiders 51 bestimmt.
Der Kondensator 50 ist in dem Impulsgenerator vorgesehen, damit durch die Sekundärwicklung 49 des Impulsübertragers
47 kein Gleichstrom fließt, und seine Kapazität muß zu der des Abscheiders 51 in einem solchen
Verhältnis stehen, daß die Impulsspannungsamplitude zwischen den beiden Kapazitäten in einem angemessenen
Anteilverhältnis aufgeteilt wird.
In F i g. 4 bezeichnet die Bezugszahl 60 den Impulsgenerator wie beispielsweise den in Verbindung mit F i g. 2
oder 3 beschriebenen. Wie aus der zeichnerischen Darstellung hervorgeht ist der Impulsgenerator 60 zwischen
die Gleichspannungserzeugerschaltung 61 und die Emissionselektrode 63 des elektrostatischen Abscheiders
62 geschaltet und kann entweder selbstversorgend sein, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist oder er kann wie
in F i g. 3 eine gesonderte Speisung erfordern. Da der positive Anschluß der Gleichspannungserzeugerschal-In Fig. 3, reference numeral 40 denotes the high-voltage DC voltage generating circuit, the positive terminal of which is grounded so that a negative voltage can be taken from it. This voltage is fed via a coil 41 to the electrode combination which represents the electrostatic precipitator 51, and it thus determines the mean voltage value across the electrostatic precipitator. The coil 41 is used to separate the DC voltage generator circuit 40 from the ice-cooling devices iu 'which originate from the pulse generation. The reference number 43 denotes the storage capacitor from which the energy for the pulses is taken and to which it is then fed back. In contrast to the circuits in FIG. 1 and 2 formed pulse generators, the pulse generation takes place in the case of the arrangement of FIG. 3 independent of the direct current supply of the separator 51. In the circuit of FIG. 3, a separate DC voltage source 42 is used to charge the storage capacitor 43 when the generator is started and to compensate for the energy consumed with each pulse, partly in corona discharges and partly in the form of losses in the components and conductors. The positive terminal of the DC voltage source 42 is grounded so that a negative voltage can be taken from it. A coil 44 serves to limit the storage capacitor 43 from the current supplied from the DC voltage source 42 (current rise) and also to separate the DC voltage source 42 from the switch-on surges that result from the generation of pulses. If a thyristor combination 45 is switched on, the charge of the storage capacitor 43 oscillates and goes through a pulse transformer 47 with a primary winding 48 and a secondary winding 49 to a capacitor 50 and the separator 51 and then via a diode combination 46 with the opposite direction to that of the thyristor valve combination the storage capacitor 43 to. The period of oscillation is determined by the short-circuit inductance of the pulse transformer 47 and the capacitance values of the capacitors 43 and 50 as well as by the capacitance value of the separator 51. The capacitor 50 is provided in the pulse generator so that no direct current flows through the secondary winding 49 of the pulse transmitter 47, and its capacitance must be in such a ratio to that of the separator 51 that the pulse voltage amplitude between the two capacitances is divided in an appropriate proportion.
In Fig. 4, reference numeral 60 denotes the pulse generator such as that used in connection with FIG. 2 or 3 described. As can be seen from the drawing, the pulse generator 60 is connected between the DC voltage generator circuit 61 and the emission electrode 63 of the electrostatic precipitator 62 and can either be self-sufficient, as shown in FIG. 2 or it can be as shown in FIG. 3 require a separate supply. Since the positive connection of the DC voltage generator
ίοίο
tung 61 zusammen mit der Niederschlagselektrode 64 des Abscheiders geerdet ist, wird an die Emissionselektrode 63 eine negative Spannung angelegt.device 61 is grounded together with the collecting electrode 64 of the separator, is connected to the emission electrode 63 a negative voltage is applied.
In F i g. 5 bezeichnet die Bezugszahl 70 den Impulsgenerator wie beispielsweise den unter Bezugnahme auf F i g. 1 beschriebenen. Wie aus der Darstellung hervorgeht, ist der Impulsgenerator 70 zwischen die Gleichspannungserzeugerschaltung 71 und die Emissionselektrode 73 des elektrostatischen Abscheiders 72 gelegt und kann entweder selbstversorgend sein, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist, oder er kann eine gesonderte Speisung erfordern. Eine Hilfselektrode 74 des AbscheidersIn Fig. 5, reference numeral 70 denotes the pulse generator such as the one referred to with reference to FIG. 1 described. As can be seen from the illustration, is the pulse generator 70 between the DC voltage generating circuit 71 and the emission electrode 73 of the electrostatic precipitator 72 and can either be self-sufficient, as shown in FIG F i g. 1, or it may require a separate feed. An auxiliary electrode 74 of the separator
72 ist direkt an die Gleichspannungserzeugerschaltung 71 angeschlossen und der Potentialunterschied zwischen der Hilfselektrode 74 und der Emissionselektrode72 is directly connected to the DC voltage generator circuit 71 and the potential difference between the auxiliary electrode 74 and the emission electrode
73 stammt daher aus der Impulsspannung. Da der negative Anschluß der Gleichspannungserzeugerschaltung 71 zusammen mit der Niederschlagselektrode 75 des Abscheiders geerdet ist, werden der Emissions- wie auch der Hilfselektrode positive Spannungen zugeführt.73 therefore comes from the pulse voltage. Since the negative terminal of the DC voltage generator circuit 71 is grounded together with the precipitation electrode 75 of the separator, the emission as positive voltages are also fed to the auxiliary electrode.
In F i g. 6 bezeichnet die Bezugszahl 80 den Impulsgenerator wie beispielsweise den in F i g. 2 oder 3 gezeigten. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist der Impulsgenerator 80 zwischen die Gleichspannungserzeugerschaltung 81 und die Emissionselektrode 83 des elektrostatischen Abscheiders 82 gelegt und kann entweder selbstversorgend sein, wie dies in F i g. 2 veranschaulicht ist, oder er kann wie in F i g. 3 eine gesonderte Speisung erfordern. Der Abscheider weist ebenfalls eine Hilfselektrode 84 auf, die mit einer gesonderten Gleichspannungsquelle 86 verbunden ist, und der Potentialunterschied zwischen der Hilfselektrode 84 und der Emissionselektrode 83 ist daher gleich der einer Gleichspannung überlagerten Impulsspannung. Da die positiven Anschlüsse der Gleichspannungserzeugerschaltung 81 und der Gleichspannungsquelle 86 zusammen mit der Niederschlagselektrode 85 des Abscheiders geerdet sind, werden negative Spannungen an die Emissionselektrode 83 wie auch an die Hilfselektrode 84 angelegtIn Fig. 6, reference numeral 80 denotes the pulse generator such as that in FIG. 2 or 3 shown. As can be seen from the drawing, the pulse generator 80 is between the DC voltage generating circuit 81 and the emission electrode 83 of the electrostatic Separator 82 placed and can either be self-sufficient, as shown in FIG. 2 illustrates is, or it can be as shown in FIG. 3 require a separate supply. The separator also has an auxiliary electrode 84, which is connected to a separate DC voltage source 86, and the potential difference between the auxiliary electrode 84 and the emission electrode 83 is therefore equal to that of a direct voltage superimposed pulse voltage. Since the positive terminals of the DC voltage generating circuit 81 and the DC voltage source 86 grounded together with the collecting electrode 85 of the separator negative voltages are applied to the emission electrode 83 as well as to the auxiliary electrode 84
Durch bestimmte Maßnahmen läßt sich erreichen, daß die obenbeschriebenen Impulsgeneratoren auch zur Versorgung mehrere- Abscheiderteile verwendet werden können, so daß im Fall eines abschnittweise unterteilten elektrostatischen Abscheiders ein einziger Impulsgenerator genügtCertain measures can be used to ensure that the pulse generators described above also Several separator parts can be used to supply power, so that in the case of one that is divided into sections electrostatic precipitator, a single pulse generator is sufficient
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
5050
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