DE2949797A1

DE2949797A1 - METHOD FOR OPTIMIZING AN ELECTROFILTER SYSTEM

Info

Publication number: DE2949797A1
Application number: DE19792949797
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Dr. Horst 8520 Erlangen Daar; Helmut Dipl.-Ing. 6078 Neu Isenburg Herklotz; Ing.(grad.) Günter 6000 Frankfurt Mehler; Franz Dipl.-Ing. 6057 Dietzenbach Neulinger; Walter Dipl.-Ing. 8521 Uttenreuth Schmidt; Helmut Dipl.-Ing. 6056 Heusenstamm Schummer; Heinrich 8524 Neunkirchen Winkler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-12-11
Filing date: 1979-12-11
Publication date: 1981-06-19
Also published as: EP0030321A1; ATE4374T1; EP0030321B1; AR227383A1; DE3064503D1

Description

METALLGESELLSCHAp¹T AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Frankfurt/Main 79 P 8 5 2 8 BRD METALLGESELLSCHAp ¹ T AKTIENGESELLSCHAFT Our reference Frankfurt / Main 79 P 8 5 2 8 BRD

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Berlin und München
5SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Berlin and Munich
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Method for optimizing an electrostatic precipitator

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Optimieren einer Elektrofilteranlage.The invention relates to a method for optimizing an electric filter system.

Zur Abscheidung von Staub .sind bereits seit längerer Zeit Elektrofilter bekannt, bei denen die Staubteilchen elektrisch geladen und an Elektroden abgeschieden werden. Die Abscheideleistung ist dabei in etwa dem Quadrat der Filterspannung proportional. Steuerverfahren und Schaltungen für derartige Filter sind beispielsweise aus der Siemens-Zeitschrift 1971, Seiten 567-572 bekannt.For separating dust. Have been used for a long time Time electrostatic precipitators known, in which the dust particles are electrically charged and deposited on electrodes will. The separation efficiency is roughly proportional to the square of the filter voltage. Tax procedure and circuits for such filters are, for example, from Siemens-Zeitschrift 1971, pages 567-572 known.

Es gibt nun Elektrofilteranlagen, die aus einer Reihe von Einzelkammern bestehen, die parallel und/oder in Reihe geschaltet sind. Sieht man für jede dieser Kammern eine eigene Spannungsversorgungsanlage mit Regelung vor, so kann man sich die Gesamtanlage aus einerThere are now electrostatic precipitators that come from a series consist of individual chambers that are parallel and / or in Are connected in series. If you see a separate power supply system with regulation for each of these chambers before, so you can look at the entire system from a

Ch 2 Sie / 04.12.1979Ch 2 you / 04.12.1979

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Reihe von einzelnen Elektrofilter^ zusammengesetzt denken. Aus Gründen der Reinhaltung der Luft und/oder Rückgewinnung wertvollen Nutzstaubes ist es häufig bei einer Elektrofilteranlage von größtem Interesse, die Abscheideleistung und damit den Entstaubungsgrad auf einen vorgegebenen Wert zu halten. Hierzu kann die Staubbeladung des die Anlage verlassenden Rauches oder Gases gemessen und dann entsprechend in die Anlage eingegriffen werden.Think series composed of individual electrostatic precipitators ^. For reasons of keeping the air clean and / or recovering valuable useful dust, it is often necessary for a Electrostatic filter system of the greatest interest, the separation performance and thus the degree of dedusting to a given Worth holding. For this purpose, the dust load of the smoke or gas leaving the system can be measured and then appropriately intervened in the system.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Elektrofilteranlage im Hinblick auf Energieaufwand und Abscheidung zu optimieren.The object of the present invention is to provide an electrostatic precipitator system with regard to energy consumption and optimize deposition.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die den einzelnen Elektrofiltern zugeführten elektrischen Energien auf iterativem Wege derart selbsttätig verändert werden, daß die Gesamtsumme der Energien bei vorgegebener Staubbeladung am Anlagenausgang einem Minimum zustrebt. Alternativ wird zur Optimierung die vorzugebende Staubbeladung selbsttätig aus dem Vergleich der aufzuwendenden Gesamtenergie mit der Menge des abscheidbaren Nutzstaubes ermittelt. Auf die erste Weise werden die Abscheideleistungen so auf die jeweiligen Filter verteilt, daß sich für die einzelnen Filter der günstigste Wirkungsgrad - d.h. elektrischer Aufwand zur abgeschiedenen Staubmenge ergibt. According to the invention, this object is achieved in that the electrical Energies are changed automatically in an iterative way in such a way that the total sum of energies strives for a minimum with a given dust load at the system exit. Alternatively, the Dust load to be specified automatically from the comparison of the total energy to be expended with the amount of that which can be separated Useful dust determined. In the first way, the separation capacities are distributed to the respective filters that for the individual filter results in the most favorable degree of efficiency - i.e. electrical expenditure for the amount of dust separated.

Bei einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist vorteilhafterweise den Energiereglern der einzelnen Filter ein Staubbeladung und Energieminimum steuernder Leitregler überlagert, der die Führungsgrößen für die Regler vorgibt. Hierbei sind vorzugsweise die einzelnen Regler als Mikrocomputersysteme ausgebildet, die über einen Sammelbus mit einem als Leitregler dienenden Leitrechner verbunden sind.In the case of a device for carrying out the method, the energy regulators of the individual Filter a dust load and energy minimum controlling master controller superimposed, which the reference variables for the controller prescribes. Here, the individual controllers are preferably designed as microcomputer systems that are connected via a collective bus to a master computer serving as a master controller.

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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert; es zeigen:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment shown in the drawing; show it:

Figur 1 ein schematisches Schaltbild der Anlage und Figur 2 Zusammenhänge zwisehen Staubbeladung und Energieaufwand in den einzelnen Filtern.Figure 1 is a schematic circuit diagram of the system and Figure 2 relationships between dust loading and Energy expenditure in the individual filters.

Die schematisch gezeigte Elektrofilteranlage besteht aus den einzelnen Filtern 1, 2 und 3; der zu reinigende Gasstrom 6 durchfließt in Richtung des Pfeiles 7 nacheinander die einzelnen Filter 1 bis 3.The electrostatic precipitator system shown schematically exists from the individual filters 1, 2 and 3; the gas stream 6 to be cleaned flows through in the direction of arrow 7 the individual filters 1 to 3 one after the other.

Wie schematisch in Figur 1 angedeutet, besteht jedes Elektrofilter 1 aus dem eigentlichen Filterteil 11 mit den Elektroden zur Abscheidung des Staubes und einer Spannungsversorgung 12, die in an sich bekannter Weise aus einem an ein Wechselstromnetz angeschlossenen Thyristorstellglied, einem Hochspannungstransformator und einem sekundärseitigen Hochspannungsgleichrichter aufgebaut ist. Durch Ansteuerung des ThyristorStellgliedes über den Regler 13 kann sekundärseitig eine vorgegebene Gleichspannung eingehalten werden. Die am Ausgang der Anlage herrschende Staubbeladung wird mit einem Meßgerät 5 erfaßt und der Entstaubungsgrad D. in einem als Rechner ausgebildeten Leitregler 4 mit einem vorgegebenen Sollwert D verglichen. Die-As indicated schematically in FIG. 1, each electrostatic precipitator 1 consists of the actual filter part 11 the electrodes for separating the dust and a voltage supply 12, which in a manner known per se from a thyristor control element connected to an alternating current network, a high-voltage transformer and a secondary-side high-voltage rectifier is constructed. By controlling the thyristor actuator A predetermined DC voltage can be maintained on the secondary side via the regulator 13. The dust load prevailing at the exit of the system is recorded with a measuring device 5 and the degree of dust removal D. compared with a predetermined target value D in a master controller 4 designed as a computer. The-

ser gibt dann die einzelnen Energiesollwerte U überser then transfers the individual energy setpoints U over

den Datenbus 41 an die Regler 13, 23 und 33 der Filter 1, 2 und 3 vor.
30the data bus 41 to the controllers 13, 23 and 33 of the filters 1, 2 and 3.
30th

Die dem Elektrofilter 1 zugeführte Leistung E1 ist z.B. über das Produkt von Primärspannung und Primärstrom oder durch die sekundärseitigen Filtergrößen erfaßtbar. Ein dieser Leistung E1 proportionales Signal wird an einen Energieminimumregler 42 im Leitregler 4 geführt. Gleichzeitig werden auch den Energien E2 und E3 derThe power E1 supplied to the electrostatic precipitator 1 is, for example, the product of primary voltage and primary current or detectable by the secondary filter sizes. A signal proportional to this power E1 is sent to a Minimum energy regulator 42 guided in master regulator 4. At the same time the energies E2 and E3 are also the

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Filter 2 und 3 proportionale Signale diesem Regler 42 zugeführt. Dieser bildet die Summe IZ. der Energien und beeinflußt den Leitregler h derart, daß die Energiesumme ein Minimum wird; und zwar geschieht dies dann durch entsprechende Vorgabe der einzelnen Sollwertenergien U an die einzelnen Regler 13, 23 bzw. 33.Filters 2 and 3 are supplied with proportional signals to this controller 42. This forms the total IZ. the energies and influences the master controller h in such a way that the energy sum is a minimum; and this is done by correspondingly specifying the individual setpoint energies U to the individual controllers 13, 23 and 33, respectively.

Figur 2 zeigt diese Zusammenhänge der Regelung.Figure 2 shows these relationships in the scheme.

Es ist z.B. gefordert, die Entstaubung auf den mit DIt is required, for example, that the dedusting is carried out on the D

s angegebenen Wert zu halten. Dies geschieht bis zum Zeitpunkt ti durch die gezeigte Verteilung der elektrischen Energien E1, E2 und E3 auf die einzelnen Filter 1, 2 und 3. Dies ergibt dann die Gesamtenergie J2_ E.keep s specified value. This happens up to the point in time ti through the distribution of the electrical power shown Energies E1, E2 and E3 on the individual filters 1, 2 and 3. This then results in the total energy J2_ E.

Zum Zeitpunkt t'i wird die Energie des Filters 1 um den BetragAE abgesenkt. Dies hat zwar eine Absenkung der Gesamtenergie *z_ E zur Folge, aber gleichzeitig auch eine Senkung des tatsächlichen Entstaubungsgrades D .At the time t'i, the energy of the filter 1 is reduced by the amount AE. Although this has a lowering of the Total energy * z_ E, but also at the same time a reduction in the actual degree of dedusting D.

Zum Zeitpunkt t2 wird daher die dem Filter 2 zugefUhrte Leistung E2 erhöht. Dies bringt zwar wieder den Entstaubungsgrad auf den alten Wert D , ergibt aber eine Vergrößerung des Gesamtenergieverbraucheε £_ E gegenüber dem ursprünglichen Zustand. Im Zeitpunkt t3 wird daher zu einer anderen Strategie gegriffen, und zwar wird die Energie E1 erhöht. Dies erhöht gleichzeitig den Abscheidegrad über das geforderte Maß D , daher wird zum Zeitpunkt t4 die Leistung des Filters 2 soweit herabgesetzt, daß sich wieder der vorgegebene Entstaubungsgrad D ergibt. Durch diesen Eingriff wird auch gleich-At the time t2, the filter 2 is therefore supplied Power E2 increased. This brings the degree of dedusting back to the old value D, but results in one Enlargement of the total energy consumption £ _ E compared to the original condition. Therefore, at time t3 resorted to a different strategy, which is the Energy E1 increased. At the same time, this increases the degree of separation above the required level D, so the Time t4, the performance of the filter 2 is reduced to such an extent that the specified degree of dust removal is restored D results. This intervention also

zeitig die erforderliche Gesamtenergie ζ. Ε des Elektrofilter systems bei vorgegebenem Entstaubungsgrad geringer. Das vorstehend beschriebene Verfahren wird dann auf iterativem Wege durch Verhindern der einzelnen Werte während des Betriebes der Elektrofilteranlage fortgesetzt, so daß die Anlage stets am Energieoptimum ar-the required total energy ζ in good time. Ε of the electrostatic precipitator systems with a given degree of dedusting. The method described above is then carried out in an iterative way by preventing the individual values continued during the operation of the electrostatic precipitator system, so that the system always works at the optimum energy level.

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beitet.works.

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Durch das vorbeschriebene Vorgehen, das mit Hilfe der Rechnersysteme relativ leicht und relativ schnell ausgeführt werden kann, wird sichergestellt, daß nicht mehr wertvolle elektrische Energie verbraucht wird, als für das Erreichen eines vorgegebenen Entstaubungsgrades erforderlich ist.
Eine weitere Optimierungsstrategie bei einer Elektrofilteranlage im Hinblick auf Energieaufwand und Abscheidung ist dadurch gegeben, daß im Leitrechner die Kosten der elektrischen Energie in bezug zu dem Wert des Nutzstaubes gesetzt wird und daß hieraus der vorzugebende Entstaubungsgrad - der selbstverständlich über dem gesetzlich vorgeschriebenen Standard liegen muß - ermittelt wird.The above-described procedure, which can be carried out relatively easily and relatively quickly with the aid of the computer systems, ensures that no more valuable electrical energy is consumed than is necessary to achieve a predetermined degree of dedusting.
Another optimization strategy for an electrostatic precipitator system with regard to energy consumption and separation is given by the fact that the cost of the electrical energy is set in relation to the value of the useful dust in the master computer and that from this the degree of dedusting to be specified - which of course must be above the legally prescribed standard - is determined.

4 Patentansprüche
2 Figuren4 claims
2 figures

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Claims

H/.' Process tin Optimization of the energy consumption in a system consisting of several electric filters, 5 characterized by aa-e t ~; ~ that the electrical energies (El, E2) fed to the individual electric filters (1, 2, 3) are automatically changed in an iterative process, that the total sum (2. E) of the energies for a given dust load

(D) at / plant exit strives for a minimum, s

2. A method for optimizing the clean gas dust load of an electrostatic precipitator system, characterized in that the dust load to be specified (D) is automatically determined from the comparison of the total energy to be expended ( "? E) with the amount of useful dust that can be separated off.

5. A device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the energy regulators (13, 23, 33) of the individual filters (1, 2, 3) is superimposed a clean gas rod loading and Eaergierainimum controlling master regulator (h), which is the reference variables for the negation pretends.
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Ί. Device according to Claim ⁷ , characterized in that the individual controllers (13, 23, 33) are designed as microcomputer systems which communicate via a collective bus (^ 1) with a master computer (4) serving as a loit controller.

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ORIGINAL INSPECTED