DE3004474A1 - Operation of pulsed electrostatic precipitator - by combining pulsed and steady DC voltages to avoid adverse sparking conditions - Google Patents
Operation of pulsed electrostatic precipitator - by combining pulsed and steady DC voltages to avoid adverse sparking conditionsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf elektrostatische Abscheider und insbesondere einen gepulsten elektrostatischen Abscheider.The invention relates to electrostatic precipitators and, more particularly, to a pulsed electrostatic precipitator.
Bei bekannten Abscheidern schafft ein Halbwellenwandler oder Vollwellenwandler eine.Spannung an die Entladungselektroden. Hierdurch werden sowohl Koronaladefelder als auch Teilchensammelf eider geschaffen. Diese Felder sind nicht unabhängig und sind auf die Funkendurchschlagsspannung, von den Abscheidern gesehen, beschränkt. Für das Sammeln von Staub mit hohem spezifischem Widerstand kann der Durchschlag in der Staubschicht an den Sammelelektroden bei sehr niedrigen Spannungsniveaus erfolgen und das Laden und Sammeln von Teilchen ernsthaft behindert.'In known separators, a half-wave converter or full-wave converter creates a voltage to the discharge electrodes. This creates both corona loading fields and particle collecting fields. These fields are not independent and are limited to the spark breakdown voltage as seen from the separators. For collecting dust with high Resistivity, the breakdown in the dust layer on the collection electrodes can occur at very low voltage levels and the charging and collection of particles can be serious with special needs.'
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf elektrostatische Abscheider, bei welchen eine Impulsspannung an die Koronaentladungselektroden angelegt wird, und zwar über die Gleichstrom-Grundspannung. The invention particularly relates to electrostatic Separators in which a pulse voltage is applied to the corona discharge electrodes via the basic direct current voltage.
Die Erfindung bezieht sich auch auf Abscheider mit mehreren Stufen, bei welchen eine vorhergehende Stufe gepulst werdenThe invention also relates to separators with multiple Stages at which a previous stage is pulsed
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kann, um die Ionisation hervorzurufen und die Teilchen zu
laden, und eine danach folgende Stufe kann zum.Sammeln der
geladenen Teilchen verwendet werden. ·.·can to cause the ionization and the particles to
load, and a subsequent step can be used to collect the
charged particles are used. ·. ·
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf die'optimale Gestaltung
und Durchführung des Betriebes an einem Abscheider
mit mehreren Abschnitten, um die Schwierigkeiten der Handhabung schwieriger Stäube zu überwinden und die damit zusammenhängenden
Nachteile beim Teilchenladen und den. Sämmelfeldern
auszuschalten.The present invention is aimed at the optimum design and implementation of the operation on a separator
with multiple sections to overcome the difficulties of handling difficult dusts and the associated disadvantages of particle loading and. Sämmelfeldern
turn off.
Erfindungsgemäß hat man festgestellt, daß man ein sehr hohes
Teilchenbeladen dadurch erhalten kann, .daß sehr kurze Impulse
in sehr hohen Spannungsniveaus auf der Grundgleichspannung aufgebracht
bzw. dieser überlagert werden, ohne daß man innerhalb des Abscheiders einen elektrischen Durchschlag hervorruft.
Je nach der Kürze der Pulsation bzw. des Schwingens oder
Pulsierens werden sehr hohe, augenblickliche ionendichten
und mögliche'hohe Elektronendichten von den Entladungselektroden emittiert, welche sich infolge der angelegten und unterlegten
Grundspannung zur Sammelelektrode ausdehnen. Durch geeignete Einstellungen derartiger Parameter, wie z. ,B- der Grundspannung,
der Impulsspannung, der Impulsanstiegszeit, Impulsbreite und Impulsfolgefrequenz kann ein sehr wirksames Teilchenladen
bei den richtigen Teilchensammelfeldern erhalten werden.According to the invention it has been found that a very high
Particle loading can get .that very short pulses
can be applied or superimposed on the basic direct voltage in very high voltage levels without causing an electrical breakdown within the separator.
Depending on the shortness of the pulsation or the oscillation or
Pulsing becomes very high instantaneous ion densities
and possible ' high electron densities emitted by the discharge electrodes, which expand to the collecting electrode as a result of the applied and underlying basic voltage. By appropriate settings of such parameters, such as. , B- the fundamental voltage, the pulse voltage, the pulse rise time, pulse width and pulse repetition frequency can be very effective particle charging
can be obtained at the correct particle collection fields.
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Durch das Einstellen der Impulseigenschaften in Kombination mit den Entladungselektrodendurchmessern und dem Abstand zwischen den Elektroden erhält man einen hohen Freiheitsgrad bezüglich der optimalen Justierung der Lade- und Sammelfelder.By adjusting the pulse properties in combination with the discharge electrode diameters and the distance between The electrodes give you a high degree of freedom with regard to the optimal adjustment of the charging and collecting fields.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Fähigkeit, die Lade- und Sammelfelder unabhängig voneinander zu variieren. Durch das überlagern von Impulsspannungen über eine Grundspannung derselben Polarität können die Impulseigenschaften .zusammen mit der Grundspannung unabhängig voneinander variiert werden, so daß jede auf ein Niveau einjustiert werden kann, welches zu einer optimalen Funktion bzw. Ausführung des Abscheiders führt.An important feature of the invention is the ability to vary the loading and collecting fields independently of one another. By superimposing pulse voltages on top of a basic voltage With the same polarity, the pulse properties can be varied independently of one another, together with the basic voltage so that each can be adjusted to a level which leads to an optimal function or execution of the separator leads.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:Further advantages, features and possible applications of the present invention emerge from the following description preferred embodiments in conjunction with the drawings. Show it:
Fig. 1 die schematische Ansicht eines Abscheiders mit mehreren Kammern, der bei der Durchführung von Laboratoriums versuchen benutzt wird,Fig. 1 is a schematic view of a separator with several chambers, which is used in the implementation of laboratory try to be used
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Impulsgeberschaltung zur Benutzung bei den Versuchen undFig. 2 is a schematic view of a pulse generator circuit for use in the experiments and
Fig. 3 die schematische Veranschaulichung einer gefalteten bzw. gefachten Leitung bzw. Übertragung, die als einFig. 3 is the schematic illustration of a folded or pleated line or transmission, which as a
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Abschnitt des Abscheiders mit mehreren Abschnitten benutzt werden kann.Section of the separator with multiple sections can be used.
Figur 1 beschreibt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Staub oder ein anderes feinteiliges Material in eine.m Abgasstrom wird durch eine perforierte Platte 13 vor dem Einlaßabschnitt eines Abscheiders mit einem einzigen Kanal und mehreren Abschnitten herangeführt. In Figur 1 sind nur drei Abschnitte gezeigt, vorzugsweise sind aber, mindestens vier Abschnitte vorgesehen.Figure 1 describes a preferred embodiment of the invention. Dust or other fine-particle material in a.m exhaust gas flow is through a perforated plate 13 in front of the Inlet section of a separator brought up with a single channel and multiple sections. In Figure 1 are only three sections are shown, but preferably, at least four sections are provided.
In Figur 1 weist jeder Abschnitt ein Paar von gegenüberliegenden Sammelplatten 20 auf, die in einem Abstand von etwa 9 Inch angeordnet sind. Die Sammelplatten können verschiedene Bemessungen haben. Zwischen einem Paar von Stangen 31 mit hoher Zugspannung und in der Mitte zwischen.jeder Sammelplatte 20 in jedem Abschnitt ist eine Gruppe von neun Entladungsdrahtelektroden 31 abgehängt, die so lang wie die Platten sind. Diese Entladungselektroden haben gleichförmige Größe und gleichen Abstand in jeder Einrichtung bzw. Anlage, in anderen Einrichtungen bzw. Anlagen können sie aber andere Größe und andere Abstände voneinander haben. Bei einer Ausführungsform gemäß Figur 1 hat die Entladungsdrahtelektrode einen Durchmesser von 0,109 Inch, und die Elektroden liegen in einem Abstand von 5 1/4 Inch voneinander. Bei einer anderen Ausführungsform hat jede Entladungsdrahtelektrode einen Durchmesser von 0,25 Inch, und die Elektroden liegen in einem Abstand von 3 1/2.Inch voneinander. Der Abstand von jeder Elektrode zu einer Sammelplatte beträgt 4,5 Inch.In Figure 1, each section has a pair of opposing header plates 20 spaced about nine inches apart are arranged. The header plates can have different dimensions. Between a pair of high tension rods 31 and midway between each collector plate 20 in each section is a group of nine discharge wire electrodes 31, which are as long as the panels. These discharge electrodes are uniform in size and equally spaced in each Facility or system, in other facilities or systems, however, they can have different sizes and different distances from one another to have. In an embodiment according to FIG. 1, the The discharge wire electrode is 0.109 inches in diameter and the electrodes are 5 1/4 inches apart. In another embodiment, each has a discharge wire electrode 0.25 inches in diameter and the electrodes 3 1/2 inches apart. The distance from each electrode to a collection plate is 4.5 inches.
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■ - 8 - ■ - 8 -
Nach dem Durchgang durch die drei oder mehr Abschnitte des in Figur 1 dargestellten Abscheiders tritt das Gas durch die Auslaßleitung 50 aus. Trichter, Magazine bzw. Bunker 40 sind in jedem Abschnitt unter den Sammelplatten 20 zum Sammeln der auf den Platten 20 gesammelten Teilchen vorgesehen.After passing through the three or more sections of the separator shown in Figure 1, the gas passes through Outlet line 50 off. Funnels, magazines or bunkers 40 are in each section under the collecting plates 20 for collecting the particles collected on the plates 20 are provided.
Bei einigen Betriebsarten sind die Entladungselektroden 30 in jedem Abschnitt gepulst. Bei anderen Betriebsarten sind nur die Entladungselektroden des Einlaßabschnittes gepulst. Wo nur der Einlaßabschnitt gepulst ist, ist an den Entladungselektroden der anderen Abschnitte eine Grundgleichspannung angelegt, und diese Abschnitte funktionieren als Sammelabschnitte. In some modes of operation, the discharge electrodes 30 are pulsed in each section. In other modes only the discharge electrodes of the inlet section are pulsed. Where only the inlet section is pulsed is on the discharge electrodes A basic DC voltage is applied to the other sections, and these sections function as collecting sections.
Bei den meisten Anlagen ist die Konfiguration bzw. Gestaltung der Entladungselektroden derart, daß Gleichstrom- und Impulsspannungen parallel zu den einzelnen Elektroden jedes Abschnittes angelegt sind. In einigen Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, einen gefalteten Übertragungspfad als die Entladungselektrode zu verwenden. Ein solcher gefalteter Entladungspfad oder eine solche Übermittlungsleitung ist in Figur 3 gezeigt und wird nachfolgend noch beschrieben. Das wesentliche Merkmal der Impulsgeberschaltung nach Figur 2 ist der schwingende oder pulsierende Schalter 61, der ein körperlicher Spalt zwischen der Hochspannungselektrode 62 und der Erdelektrode 6 3 ist. Für einen zu erzeugenden Impuls muß der Spalt kurzzeitig durchschlagen, wobei die Energie aus dem Kondensator 5 4 in einen Wasserlas twiderstand 70 entleert wird, wodurch sich ein Spannungsimpuls bzw. eine Pulsspannung ergibt. Die Anstiegszeit des Im-For most systems, the configuration or design is of the discharge electrodes in such a way that direct current and pulse voltages are applied parallel to the individual electrodes of each section. In some cases, however, it can be beneficial be a folded transmission path as the discharge electrode to use. Such a folded discharge path or transmission line is shown in FIG is described below. The essential feature of the pulse generator circuit according to Figure 2 is the oscillating or pulsating switch 61 which is a physical gap between the high voltage electrode 62 and the earth electrode 6 3. For a pulse to be generated, the gap must break through briefly, with the energy from the capacitor 5 4 in a water glass resistor 70 is emptied, resulting in a voltage pulse or a pulse voltage. The rise time of the im-
GOPY ORIGINAL INSPECTEDGOPY ORIGINAL INSPECTED
pulses, und seine Abklingzeit werden durch R-C-Kcmponenten 76-65 bestimmt. Der.Ladewiderstand 6 6 in der Schaltung bestimmt die Frequenz der Impulse. Das Trennen des Spaltes bestinunt die Spannung, bei welcher der Spalt durchschlägt, und folglich die Impulsspannung. Die Impulsbreite wird durch den Wasserlastwiderstand 70, die Speicherkapazität 64 und die Kapazität' der Abscheiderlast bestimmt. Der Koppelkondensator 71 koppelt die Grundspannung gegen das Gleichstromnetzteil ab, wobei die Impulsspannung durch die obigen Einrichtungen erzeugt wird.pulses, and its decay time are given by R-C components 76-65 certainly. Der.Ladewiderstand 6 6 in the circuit determines the Frequency of the impulses. The separation of the gap determines the Voltage at which the gap breaks down, and consequently the pulse voltage. The pulse width is determined by the water load resistance 70, the storage capacity 64 and the capacity 'of the separator load are determined. The coupling capacitor 71 couples the basic voltage against the DC power supply, the pulse voltage being generated by the above devices.
Um optimale Betriebsbedingungen- für den Abscheider der Figur 1 zu gewährleisten, wurden die folgenden veränderlichen Parameter untersucht:In order to achieve optimal operating conditions for the separator of FIG. 1 To ensure the following were variable parameters examined:
Variablevariable
(1) Impulsbreite(1) pulse width
(2) Impulsspannung(2) pulse voltage
(3) Impulsfrequenz(3) pulse frequency
*i* i
Bereich ■ Area ■
: 250-1500 Nanosekunden : 30-80 kV Spitze 2 : 250-1500 nanoseconds: 30-80 kV peak 2
: 80-1000 Impulse/Sek.: 80-1000 pulses / sec.
(4) Entladungselektrodendurchmesser a. 0,109 Inch bei 5 1/4 bei Abstand zwischen den Elektroden b. 0,156 Inch bei 5 1/4(4) Discharge electrode diameter a. 0.109 inches at 5 1/4 with spacing between electrodes b. 0.156 inches at 5 1/4
c. 0,25 Inch bei 3 1/2c. 0.25 inch at 3 1/2
d. 0,50 Inch bei 1,75 ·d. 0.50 inch at 1.75
(5) Gastemperatur . : 160-320(5) gas temperature. : 160-320
(6) Teilchengröße und Konzentration(6) Particle size and concentration
5 ,um mittlerer Massendurchmesser, 3-4 Körni scf d5, around bulk medium diameter, 3-4 grains scf d
(7) Gasgeschwindigkeit(7) gas velocity
(8) Grundspannung(8) basic tension
(9) Spezifischer Widerstand der Teilchen(9) Specific resistance of the particles
13003 *3 / π ο c ♦13003 * 3 / π ο c ♦
j COPYj COPY
^. .- -.. ORIGINAL· INSPECTED ^. .- - .. ORIGINAL · INSPECTED
4-6 Fuß/Sekunde 10 kV - 50 kV4-6 feet / second 10 kV - 50 kV
1011 - 1013 0hm/cm10 11 - 10 13 ohm / cm
■;■;■ r ;-:: V; -;--:Γ 3ΟΟ44?Α V;: -; ■;; ■ ■ r -; -: Γ 3ΟΟ44? Α
Die angestellten Betrachtungen enthalten folgendes:The observations made include the following:
(1) Impulsbreite - Die Erhöhung der Impulsbreite von 300 auf 1000 Nanosekunden war für die Durchführung bzw. die Funktion des Abscheiders günstig. (Nur die Abklingzeit wurde Veränderungen ausgesetzt. Die Anstiegszeit blieb im wesentlichen bei 100 Nanosekunden konstant).(1) Pulse Width - Increasing the pulse width of 300 to 1000 nanoseconds was favorable for the implementation or the function of the separator. (Only the Cooldown has been exposed to changes. The rise time remained essentially 100 nanoseconds constant).
(2) Impulsspannung - Optimale Funktion erhielt man, wenn der Impulsgeber bei der höchstmöglichen Spannung arbeitete sowohl für die 0,25 Inch- als auch die 0,109 Inch-Entladungselektrode. Es wurden Impulsspannungen bis zu 80 kV Spitze benutzt. Die Impulsspannung und-breite wurden gemäß Darstellung der Figur 2 überwacht.(2) Pulse Voltage - Optimal performance was obtained when the pulse generator was operating at the highest possible voltage for both the 0.25 inch and 0.109 inch discharge electrodes. Impulse voltages up to 80 kV peak were used. The pulse voltage and width were monitored as shown in FIG.
(3) Impulsfrequenz - Die Erhöhung der Impulsfrequenz von 100 Impulse pro Sekunden auf 200 Impulse pro Sekunden hatte nicht eine günstige Wirkung auf die Funktion des Abscheiders, wenn sowohl die Impulsspannung als auch die Impulsbreite konstantgehalten wurden. Die Erhöhung der Impulsfrequenz bis 100 Impulse pro Sekunde hatte eine nachteilige Wirkung. Die Basisspannung mußte auf niedrige Niveaus (um 100 kV) reduziert werden, und die Stromdichten waren schwierig zu steuern.(3) Pulse Rate - Increasing the pulse rate from 100 pulses per second to 200 pulses per second did not have a beneficial effect on the function of the separator when both the pulse voltage and the pulse width was kept constant. The increase in pulse frequency had to be 100 pulses per second an adverse effect. The base voltage had to be reduced to low levels (around 100 kV), and the Current densities were difficult to control.
(4) Durchmesser der Entladungselektrode und Abstand zwischen den Elektroden - Die Entladeelektroden hatten einen Durchmesser von 0,109 Inch bei einem Abstand von 5 1/4 Inch(4) Discharge Electrode Diameter and Distance Between Electrodes - The discharge electrodes had one 0.109 inches in diameter at 5 1/4 inches apart
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und einen Durchmesser von 0,25 Inch bei einem Abstand von 3 1/2 Inch. Der Abstand von Platte zu Platte betrug 9 Inch.and a diameter of 0.25 inches with a spacing of 3 1/2 inches. The distance from plate to plate was 9 inches.
(5) Gastemperatur - Der Staub wurde vor dem Einspritzen in den Luftstrom heiß gehalten, um eine Agglomeration infolge Feuchtigkeit zu verhindern. Die .Versuche mit Staub hohen spezifischen Widerstandes wurden bei Gastemperaturen zwischen 280 und 320 0F durchgeführt.(5) Gas temperature - the dust was kept hot prior to being injected into the air stream to prevent agglomeration due to moisture. The .Versuche dust with high resistivity were carried out at gas temperatures between 280 and 320 0 F.
(6) Grundspannung - Die Grundspännung während der Impulserregung muß nicht auf ihrem höchsten Niveau vor der Funkenbildung liegen. Es gibt eine optimale Grundspan nung in Abhängigkeit vom spezifischen Widerstand von Flugasche, nach welchem ein weiterer Anstieg zu einer Beeinträchtigung der Funktion des Abscheiders führt. Für eine wirksame Impulsgebertätigkeit sollten die . Grundspannungen unter dem normalen Gleichstromdurchbruch liegen. In Fällen eines sehr hohen· spezifischen Widerstandes kann die Grundspannung vorzugsweise unter der Gleichstrom-Koronastaartspannung liegen.(6) Basic Voltage - The basic voltage during pulse excitation need not be at their highest level prior to sparking. There is an optimal basic voltage depending on the specific resistance of fly ash, after which a further increase leads to a Impairment of the function of the separator leads. For an effective driving force, the. Basic voltages are below the normal DC breakdown. In cases of a very high specific Resistance, the basic voltage can preferably be below the direct current corona voltage.
(7) Stromdichten - Für optimale Betriebsbedingungen variierten die Abscheiderstromdichten, zwischen 5 und 10 itiA pro eintausend Quadratfuß Sammeloberflache,"Bei Verwendung hoher Impulsspannungen und Einstellung der Impulsfrequenz und der Basisspannung können Abscheiderströme derart ein-(7) Current densities - For optimal operating conditions, the separator current densities varied, between 5 and 10 itiA per one thousand square feet collecting surface, "When in use high pulse voltages and setting the pulse frequency and the base voltage, separator currents can be
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gestellt werden, daß sie unter Koronabedingungen (below back-corona situations) arbeiten.that they are working under corona conditions (below back-corona situations).
Figur 1 zeigt die Anordnung des Abscheidersystems, wie es bei dem Laboratoriumsversuchsprogramm benutzt wurde. Staub wurde dem System durch eine Gewichtsbeschickungsvorrichtung zugeführt, um die Staubbeladung genau zu steuern. Der Staub wurde in dem Einlaßluftstrom mittels einer Ejektor-Verteileranordnung in der Leitung gut dispergiert. Mit Hilfe von elektrischen Heizeinrichtungen wurde die Einlaßluft auf ihre gewünschte Betriebstemperatur vor dem Mitführen des Staubes erwärmt. Abstromig von der Stäubbeschickung wurde ein mechanischer Sammler mit geringer Wirksamkeit benutzt, um größere Teilchen zu entfernen und deshalb dem Abscheider relativ feine Teilchengrößen anzubieten.Figure 1 shows the arrangement of the separator system as it is at was used in the laboratory testing program. Dust was added to the system through a weight feeder, to precisely control the dust load. The dust was in the inlet air stream by means of an ejector manifold assembly in well dispersed in the line. With the help of electrical heaters, the inlet air was brought to its desired operating temperature warmed up before carrying the dust with it. Downstream from the dust feed, a mechanical collector with a smaller one became Effectively used to remove larger particles and therefore offer relatively fine particle sizes to the separator.
Bei allen Versuchen wurde hydratisierte Tonerde als Staub mit hohem spezifischem Widerstand benutzt. Seine Teilchengrößenverteilung am Abscheidereinlaß war gekennzeichnet durch einen mittleren Durchmesser von 4,5 Micron und einer geometrischen Standardabweichung von 2,76. Das Beladen des Abscheidereinlasses mit feinteiligem Material erfolgte unter 3 Körner/scfd. Der spezifische Widerstand des Staubes wurde dadurch gesteuert, daß die Betriebstemperatur verändert wurde. Für die hier berichteten Versuche wurden die Temperaturniveaus so ausgewählt, daß man einen Betrieb bei sehr hohem spezifischem Widerstand mit Unter-Koronabegrenzung vorsah; und bei mäßig hohem spezi-In all experiments, hydrated clay was used as the high resistivity dust. Its particle size distribution at the separator inlet was characterized by a mean diameter of 4.5 microns and a geometric standard deviation of 2.76. The loading of the separator inlet with finely divided material was carried out under 3 grains / scfd. Of the The specific resistance of the dust was controlled by changing the operating temperature. For those reported here Experiments have chosen the temperature levels so that one can operate at very high resistivity provided with under-corona delimitation; and with moderately high specific
.t Funkenbegrenzu:.t spark limit:
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fischem Widerstand mit Funkenbegrenzung: Bei 300 F betrug derFish resistance with spark limitation: At 300 F the
12 spezifische Widerstand des Staubes 5 χ 10 Ohm-cm; und bei12 resistivity of dust 5 χ 10 ohm-cm; and at
Λ Ί Λ Ί
200 °F betrug der spezifische Widerstand 2,5. χ 10 Ohm-cm.200 ° F the resistivity was 2.5. χ 10 ohm-cm.
Der Abscheider selbst war ein Abscheider mit einem einzigen Rohr und bestand aus drei mit Energie versorgten Abschnitten mit.einem gesamten Sammelplattenbereich von 54 Quadratfuß· Jeder Abschnitt war 4,5 Fuß lang mit einer wirksamen Fließhöhe von 2 Fuß. Der Sammelplattenabstand betrug 9 inch, und die Entladungselektroden befanden sich .in einem·Abstand von 5 1/4 Inch voneinander und waren.ummantelte bzw. abgeschirmte Drähte mit einem Durchmesser von 0,109 Inch. Die Luftgeschwindigkeit in dem Abscheider betrug für alle Versuche 5 Fuß/Sek. Somit betrug der spezifische Samme!bereich (SCA) 120 Quadratfuß/1000 acfm. ' ' , .The separator itself was a single pipe separator and consisted of three powered sections with a total header area of 54 square feet Each section was 4.5 feet long with an effective flow height of 2 feet. The collector plate spacing was 9 inches, and the discharge electrodes were at a distance of 5 1/4 inches apart and were sheathed or shielded 0.109 inch diameter wires. The air speed in the separator was 5 feet / sec for all runs. Thus the specific collection area (SCA) was 120 square feet / 1000 acfm. '',.
Der Abscheider wurde als Zweistufen-Abscheider' betrieben, wobei der Einlaßabschnitt separat von den zwei abstromigen Abschnitten durch Energie versorgt wurde. Während der Impulserregerversuche wurde nur der Einläßabschnitt gepulst, die abstromigen Abschnitte wurden in herkömmlicher Weise erregt bzw. mit Energie versorgt, und sie dienten als. Sammelabschnitt. Die elektrische Grunderregung beider Abschnitte schaffte man durch 70 kV Spitze-Vollwellen-Gleichrichternetzgeräte. Impulse wurden im Einlaßabschnitt aus dem Impulsgebersystem auf die Grundspannung aufgelegt.The separator was operated as a two-stage separator with the inlet section separate from the two downstream sections was supplied by energy. During the impulse excitation experiments, only the inlet section that was downstream was pulsed Sections were energized in a conventional manner and they served as. Collecting section. the Basic electrical excitation of both sections was achieved using 70 kV peak full-wave rectifier power supplies. Impulses were in the inlet section from the pulser system to the basic voltage hung up.
Vor dem Versuchsprogramm wurden am Auslaß Konzentrationen an Feinteilchen aus dem Abscheider über einen Bereich von Abscheiderwirksamkeiten unter den oben beschriebenen Betriebsbedingungen gemessen. Diese Belastungen wurden mit der optischen DichtePrior to the experimental program, outlet concentrations of fines from the separator were measured over a range of separator efficiencies measured under the operating conditions described above. These stresses were related to the optical density
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korrelliert bzw. in Verbindung gebracht, wie sie am Abscheiderauslaß gemessen wurde, und zwar unter Verwendung eines optischen Durchlaßmessers RM4 der Firma Lear-Siegler. Während des Versuchsprogramms nahm man die Ergebnisse des Durchlaßmessers, und die Korrelationskurve wurde benutzt, um die Auslaßbelastung während jedes Versuchs für die Berechnung der Niederschlags- bzw. Abscheidungswirksamkeit zu bestimmen.correlated or connected, as they are at the separator outlet was measured using an RM4 optical diameter meter from Lear-Siegler. During the experimental program, the results of the flowmeter were taken, and the Correlation curve was used to calculate the outlet loading during each experiment for the calculation of the precipitation efficiency to determine.
Tabelle I gibt die einzelnen Versuchsergebnisse wieder, die man während des Testprogrammes erhielt. Die Ergebnisse sind entsprechend dem Niveau des spezifischen Widerstandes und der Betriebsart (gepulst oder herkömmlich), nicht chronologisch, gruppiert. Jeder Versuch wurde mit seiner optimalen Erregerbedingung durchgeführt; d.h. für die herkömmlichen Versuche, daß die Spannung auf einen Wert eingestellt wurde, der maximale Wirksamkeit liefert, und für die gepulsten Versuche wurde die Kombination von Grundspannung, Impulsspannung, Impulsbreite und Frequenz so eingestellt, daß man beste Funktion erhielt. Somit sind die in Tabelle I wiedergegebenen Zahlen optimale Größen, so daß ein Vergleich unter Betriebsarten auf der Basis der besten Funktion angestellt werden kann. Alle Versuche sind gezeigt, um eine Anzeige der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse vorzusehen.Table I shows the individual test results obtained during the test program. The results are accordingly the level of resistivity and the mode of operation (pulsed or conventional), not chronological, grouped. Each experiment was carried out with its optimal excitation condition; i.e. for the conventional experiments that the tension has been set to a value that provides maximum effectiveness, and for the pulsed experiments the combination of basic voltage, pulse voltage, pulse width and frequency was set so that that one got the best function. Thus, the numbers given in Table I are optimal values for comparison under operating modes based on the best function. All attempts are shown to be an indication of the Provide reproducibility of the results.
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Laboratoriumsdaten für grpulste gegen herkömmliche ErregungLaboratory data for large pulses against conventional arousal
BetriebsartOperating mode
Temperatur (Grad K)Temperature (degrees K)
W1 W 1
Spezifischer Ausfäl-Widerstand lungs-^ (m/Sek.)(m/Sek.) (Ohm. cm) Wirksamkeit (%) . ;Specific precipitation resistance- ^ (m / sec.) (M / sec.) (Ohm. Cm) Effectiveness (%). ;
Herkömmlich 357 GepulstConventional 357 pulsed
367367
HerkömmlichConventional
422422
GepulstPulsed
422422
Alle Versuche wurden mit einer Einlaßbelastung = 3 Körner/scf und einer Gasgeschwindigkeit = 5 Fuß/Sekunde 'durchgeführt.All experiments were run with an inlet load = 3 grains / scf and a gas velocity = 5 feet / second '.
Die Elektrodongeometricn dos.Abscheiders waren herkömmlich wieThe electrodongeometricn dos.Arscheiders were conventional like
beschrieben.described.
Jeder Versuch wurde bei optimaler elektrischer Erregung durch-Each experiment was carried out with optimal electrical excitation.
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: .:':--:.-::-: 30Q4474:.: ': -: .- :: -: 30Q4474
: ■ ■ - 16 -: ■ ■ - 16 -
geführt.guided.
Für jeden Fall zeigt Tabelle I eine Sammelwirksamkeit, Deutsch-Migrationsgeschwindigkeit w und die modifizierte Migrationsgeschwindigkeit w, . Die modifizierte Migrationsgeschwindigkeit wird vorzugsweise bei Vergleichsauswertungen der gepulsten mit der nicht gepulsten Funktion verwendet, denn ihre Größe ist bei einem gegebenen Falle unabhängig von dem Wirksamkeitsniveau. Die modifizierte Wirksamkeitsgleichurig ist:For each case, Table I shows a collection efficiency, German migration speed w and the modified migration speed w,. The modified speed of migration is preferably used for comparative evaluations of the pulsed with the non-pulsed function, for their size in a given case is independent of the level of effectiveness. The modified effectiveness equal is:
1 - η = exp I- (WlA/V)^7 (D1 - η = exp I- ( Wl A / V) ^ 7 (D
wobei giltwhere applies
η = Samme]Wirksamkeit, teilweiseη = collect] effectiveness, partially
A = Samme]bereich bzw. -fläche, mA = collective] area or area, m
.V = volumetrische Fließrate, m /Sek. W1= modifizierte Migrationsgeschwindigkeit, m/Sek. m = Exponent, abhängig von der Einlaßteilchen-.V = volumetric flow rate, m / sec. W 1 = modified migration speed, m / sec. m = exponent, depending on the inlet particle
größenverteilung?size distribution?
für den Laboratoriumsstaub m - 0,635.for laboratory dust m - 0.635.
Die Prüfung der Tabelle I zeigt die erwarteten Trends der Daten. Die Abscheiderwirksamkeiten für einen spezifischenExamination of Table I shows the expected trends in the data. The separator efficiencies for a specific
1 21 2
Widerstand von 5 χ 10 Ohm .cm sind niedriger als fürResistance of 5 χ 10 ohms .cm are lower than for
1 1
2,5 χ 10 Ohm.cm, und zwar sowohl für den gepulsten als auch für den herkömmlichen Betrieb. Für jede Größe des spe-1 1
2.5 χ 10 Ohm.cm, for both pulsed and conventional operation. For any size of spe-
130033/0364130033/0364
zifischen Widerstandes ist jedoch der gepulste Betrieb wirk-.samer als der herkömmliche. Für die mengenmäßige Bestimmung der Verbesserung bei der Durchführung bzw. Funktion oder Wirksamkeit, welche der gepulsten Erregung zugeordnet werden kann, wurde ein einziger Wert von w, für jede· Betriebsart berechnet, basierend auf der Durchschnittsdürchdringung (1-n) für diese Betriebsart. Eine sehr gute quantitative Messung der Verbesserung wegen des Pulsierens ist dann das Verhältnis dieser w, -Werte an jedem Niveau des spezifischen Widerstandes. Dies liegt daran, weil w, eine direkte Anzeige des Niveaus der Abscheidererregung ist. Da das w, -Verhältnis eine Steigerung bzw. Verbesserung der Abscheidererregung darstellt, wird es der "Steigerungsfaktor" H genannt.With a specific resistance, however, pulsed operation is more effective than the conventional one. For the quantitative determination of the improvement in the implementation or function or Efficacy attributable to pulsed excitation became a single value of w, for each mode of operation calculated based on the average penetration (1-n) for that mode. A very good quantitative one The measure of the improvement due to the pulsation is then the ratio of these w, values at each level of the specific Resistance. This is because w i is a direct indication of the level of the trap excitation. Since the w, ratio represents an increase or improvement in the excitation of the separator, it is called the "increase factor" H.
Tabelle II zeigt das wirksame w, für jede Betriebsart und die Steigerungsfaktoren bei jedem Niveau des spezifischen Widerstandes. ' ·Table II shows the effective w, for each mode and the increase factors at each level of the specific Resistance. '·
Tabelle II Gemittelte Lab.oratpriumsdaten fürTable II Laboratory average data for
jede Betriebsartevery operating mode
Betriebsart Temperatur Spezifischer Abschei- w. Steigein Graden K Widerstand düngs- : /q , rungs-(Ohm.cm) wirksam- =/ί3θ " faktor keit(%) Operating mode Temperature Specific separation- w. Gradient K Resistance fertilization : / q , r- (Ohm.cm) effective- = / ί3θ "factor (%)
1300 33/0.3 6 41300 33 / 0.3 6 4
Wegen der großen Zahl der einzelnen Versuche in Tabelle I und ihrer guten Reproduzierbarkeit in jeder Betriebsart wird angenommen, daß die Werte oder Größen des Steigerungsfaktors und ihre Differenz an den zwei Niveaus des spezifischen Widerstands eine sehr bemerkenswerte Bedeutung haben. Die Tatsache, daß das Niveau bzw. die Größe der Steigerung von w, mit zunehmendem spezifischem Widerstand zunimmt, stützt die zuvor beschriebene Auffassung der Wirkung der gepulsten Erregung. Je schwächer die herkömmliche Erregung ist, um so größer ist der Grad der durch das Pulsen oder Pulsieren möglichen Verbesserung. Es sei jedoch bemerkt, daß trotz der Vergrößerung des Steigerungsfaktors mit dem spezifischen Widerstand der Wert von w, sowohl für die herkömmliche als auch für die gepulste Erregung abnimmt. Dies zeigt, daß ebenso die pulsierend erregte Abscheidung als auch die herkömmliche Abscheidung durch den spezifischen Widerstand hervorgerufene Grenzen unterworfen sind, obwohl die Begrenzung auf die gepulste Funktion bzw. Wirksamkeit viel weniger ernst ist. Dies ist gerechtfertigt auf der Theorie basiert, denn wie auch immer die Abscheidererregung erhalten wird, ein dielektrischer Durchschlag der Staubschicht ist einer weiteren nützlichen Erregung hinderlich. Bei gepulster Erregung existieren jedoch größere und gleichförmigere ionendichten und höhere effektive Feldstärken, wenn diese Grenze erreicht wird.Because of the large number of individual experiments in Table I and their good reproducibility in every operating mode it is assumed that the values or magnitudes of the increase factor and their difference at the two levels of the specific Resistance have a very remarkable meaning. The fact that the level or size of the increase of w, which increases with increasing specific resistance, supports the previously described view of the effect of the pulsed Excitement. The weaker the conventional excitation, the greater the degree of pulsing possible Improvement. It should be noted, however, that in spite of the increase in the increase factor with the resistivity the value of w, for both conventional and pulsed excitation, decreases. This shows that the pulsating excited deposition as well as conventional deposition are subject to resistivity-induced limits although the limitation on pulsed function or effectiveness is much less serious. This is justified based on the theory, because whatever the separator excitation is obtained, dielectric breakdown of the dust layer hinders further useful excitation. With pulsed excitation, however, larger and more uniform ion densities and higher effective field strengths exist when these Limit is reached.
Es wurde oben erwähnt, daß nur der Einlaßabschnitt des Laboratoriumabscheiders gepulst wurde. Dies steht in Übereinstimmung mit der Erwartung, daß eine gepulste Erregung in ersterIt was mentioned above that only the inlet section of the laboratory separator was pulsed. This is in agreement with the expectation that pulsed excitation is first
130033/0364130033/0364
Linie zur Steigerung der Teilchenladung wirkt. Somit stellt der Laboratoriumsaufbau einen zweistufigen Abscheider dar, bei welchem ein gesteigertes Laden im Einlaßabschnitt gewährleistet ist, und die abstromigen Abschnitte wirken in erster Linie als Sammelabschnitte. In der Praxis hat .man bei einer Reihe von Laboratoriumsversuchen festgestellt, daß das Pulsieren von mehr als nur dem Einlaßabschnitt nicht zu bemerkenswerter Wirksamkeitsverbesserung gegenüber dem Pulsen nur des Einlaßabschnittes führt. Dies wurde jedoch nicht in den Versuchen in natürlicher Größe bestätigt. Siehe unten.Line to increase the particle charge acts. Thus represents the laboratory set-up is a two-stage separator which ensures increased loading in the inlet section is, and the downstream sections act primarily as collecting sections. In practice, one has A series of laboratory tests found that the pulsation from more than just the inlet section didn't become too noticeable Effectiveness improvement compared to pulsing leads to the inlet section only. However, this was not in the Trial confirmed at life size. See below.
Untersuchung gepulster Erregung in natürlicher Größe wurde bei einem Research-Cottrell-Abscheider durchgeführt, und zwar nach einem mechanischen Sammler, der einem mit Kohlepulver befeuerten Kessel betrieblich zugeordnet ist. Jedes seiner zwei Felder wurde mit separaten Impulsgebern ausgestattet. Jedes gepulste Feld enthielt einen Sammelplattenbereich bzw. eine Sammelplattenflache von 8200 Quadratfuß. Der Plattenabstand betrug 9 Inch, und die Entladungselektroden hatten einen Drahtdurchmesser von 0,109 Inch und waren im Abstand von.5 1/2 Inch voneinander angeordnet. Der abstromig angeordnete, nicht gepulste Abscheider bestarid aus zwei Feldern, deren jedes eine Sammelfläche von 10800 Quadratfuß hatte. Die Gesamtsammelflache der Abscheider betrug daher 38000 Qudratfuß.Investigation of natural-size pulsed excitation has been made performed at a Research Cottrell separator, after a mechanical collector fired with coal powder Boiler is operationally assigned. Each of his two Felder was equipped with separate pulse generators. Each pulsed field contained a collector plate area or one Collecting plate area of 8200 square feet. The plate spacing was 9 inches and the discharge electrodes were 0.109 inches in wire diameter and 5 1/2 inches apart arranged from each other. The downstream, non-pulsed separator consists of two fields, each one with one Had a quilt area of 10800 square feet. The total collection area the separator was therefore 38,000 square feet.
130033/0364130033/0364
. 300447A. 300447A
Um den gepulsten und den herkömmlichen Betrieb des Abscheiders zu kennzeichnen, wurde am Ort ein volles Testprogramm durchgeführt. Während des Testprogrammes wurde bituminöse Kohle aus dem Osten mit geringem Schwefelgehalt verbrannt, und der Kessel bzw. Boiler wurde ständig bei voller Last betrieben. Die während des Testprogramms verbrannte Kohle hatte.im Mittel etwa 1,1 % Schwefel bei 18 % Aschegehalt. Der Gasvolumenstrom durch den Abscheider variierte um 110 000 acfm. Während des Testprogrammes aufgenommene Daten wiesen in situ Messungen des spezifischen Widerstandes, Teilchengrößeverteilungen, Geschwindigkeitsdurchquerungen, Schichtenbzw. Stapelopazitätergebnisse (Opazität = Kehrwert des Durchlaßgrades) unter Verwendung eines Lear-Siegler-Durchlaßmessers, Abscheiderauslaßbelastungen, Einlaßbelastungen des mechanischen Sammlers und alle elektrischen und Kesselbetriebsdaten auf. Während jedes Versuchs wurden Kohle- und Ascheproben gesammelt. Wegen nicht akzeptabler Strömungsmuster zwischen dem Auslaß des mechanischen Sammlers und dem Abscheidereinlaß war es nicht möglich, direkt die Abscheidereinlaßbeladung und Größenverteilung zu messen. Durch das Aufgeben der Wirksamkeitskurven des mechanischen Sammlers zu den gemessenen Einlaßdaten des mechanischen Sammlers war es jedoch möglich, das Beladen und die Teilchengrößenverteilung zum Abscheider zwecks Isolierung der Abscheiderwirksamkeit bzw. Abscheiderfunktion zu berechnen. Die Grössenverteilung der Asche zum Einlaß des Abscheiders fand man für durch einen Mitteldurchmesser von 2,2 Micron bei einer geometrischen Standardabweichung von 2,2 gekennzeichnet.In order to characterize the pulsed and conventional operation of the separator, a full test program was set up on site carried out. During the test program it became bituminous Coal from the east burned with low sulfur content, and the boiler or boiler was constantly at full load operated. The coal burned during the test program had an average of about 1.1% sulfur with 18% ash content. The gas volume flow through the separator varied by 110,000 acfm. Data recorded during the test program indicated In situ measurements of the specific resistance, particle size distributions, speed crossings, layers or Stack opacity results (opacity = reciprocal of the transmittance) using a Lear-Siegler transmittance, Separator outlet loads, mechanical collector inlet loads, and all electrical and boiler operational data. Coal and ash samples were collected during each experiment. Because of unacceptable flow patterns between the outlet of the mechanical collector and the separator inlet it was not possible to directly determine the separator inlet loading and size distribution to eat. By giving up the effectiveness curves of the mechanical However, to the measured inlet data of the mechanical collector it was possible to check the loading and the particle size distribution to the separator for the purpose of isolating the separator effectiveness or separator function. The size distribution the ash to the inlet of the separator was found to have a mean diameter of 2.2 microns at one geometric standard deviation of 2.2.
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Der Betrieb des Abscheiders während des Testprogramines war typisch für die mäßig hohe Begrenzung durch den spezifischen Widerstand, die gekennzeichnet war durch schweres Funken bei sehr niedrigen Stromniveaus, welches zu schlechter Erregung führte. Die in situ Messungen des spezifischen Widerstandes waren mit dieser Art von Betrieb verträglich. Sie lagen im Bereich von 1 χ 10 bis 9 χ 10 Ohm.cm und betrugen im Mit-The separator was in operation during the test program typical of the moderately high limitation due to the specific resistance, which was characterized by heavy sparking very low current levels which resulted in poor excitation. The in situ measurements of the resistivity were compatible with this type of operation. They were in the range from 1 χ 10 to 9 χ 10 Ohm.cm and were in the mean
11
tel etwa 5 χ 10 Ohm«cm. '11
tel about 5 χ 10 ohms «cm. '
Alle während des Testprogramms durchgeführten Versuche lagen für die gerade getestete Betriebsart bei optimalen Betriebsniveaus, d.h. sowohl gepulste als auch ungepuls'te Funktionen waren so eingestellt, daß sie maximale· Sammlerwirksamkeit ergaben. Impulsgebervariable waren bei allen Versuchen auf zuvor für optimal .bestimmte Niveaus eingestellt. ;.All tests carried out during the test program were at optimal operating levels for the operating mode being tested, i.e. both pulsed and unpulsed functions were adjusted to give maximum collector effectiveness. Pulse generator variables were previously set for optimally certain levels in all experiments. ;.
Weil es möglich war, jedes der zwei Einlaßfelder unabhängig zu pulsen, wurden vier Betriebsarten, geprüft:Because it was possible to pulse each of the two inlet fields independently, four modes of operation were tested:
1) Alle Felder sind herkömmlich erregt,1) All fields are conventionally excited,
2) Das Einlaßfeld (A) ist gepulst, die anderen sind herkömmlich erregt.2) The inlet field (A) is pulsed, the others are conventionally excited.
3) Das zweite Feld (B) ist gepulst, die anderen herkömmlich.3) The second field (B) is pulsed, the others conventional.
4) Beide Einlaßfelder (A + B) sind gepulst, die anderen herkömmlich. . :4) Both inlet fields (A + B) are pulsed, the others conventional. . :
Tabelle III stellt Daten für Versuche dar, die während des Testprogrammes durchgeführt worden sind. Die Daten sind durchTable III presents data for experiments performed during the test program. The data is through
130033/0364 ,' ' . '130033/0364, ''. '
die Betriebsart gruppiert, wie oben beschrieben, nicht chronologisch. Wie bei den Laboratoriumsdaten sind die Abscheiderwirksamkeit w und w, für jeden Versuch protokolliert. Außerdem sind die mittlere Stapel- bzw. Schichtopazität und der spezifische Sammelbereich für jeden Versuch protokolliert; Änderungen des SCA kameninfοIge Fluktuationen im Gasvolumen. Schließlich ist für jeden gepulsten Versuch der Steigerungsfaktor H protokolliert. Er gründet sich auf den Durchschnittswert von w, von 0,085 für die nicht gepulsten Versuche.the operating mode is grouped, as described above, not chronologically. As with the laboratory data, those are Separation efficiency w and w, recorded for each experiment. In addition, the average stack or layer opacity and log the specific collection area for each attempt; Changes to the SCA were announced Fluctuations in gas volume. Finally, the increase factor H is recorded for each pulsed experiment. It is based on the average value of w, of 0.085 for the non-pulsed attempts.
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III Beim Abscheider natürlicher Größe Daten für gepulste bzw. herkömmliche ErregungIII For full-size separators, data for pulsed or conventional excitation
gepulstfields
pulsed
(Quadratfuß/1000 acfm)SCA
(Square feet / 1000 acfm)
wirksamkeitSeparator
effectiveness
(m/Sek.)W.
(m / sec.)
(m/Sek.) w k
(m / sec.)
I'VJ
I '
AA.
A.
339329
339
96.0598.28
96.05
21.5"15.6
21.5
.0484.0627
.0484
.0978.145
.0978
1.211.80
1.21
CD
*«·approx
CD
* «·
Für die am Einlaß des Abscheiders bestimmte Partikelgrößenverteilung ist der Exponent m in der modifizierten Deutsch-Wirksamkeitsgleichung im wesentlichen der gleiche, wie er für den Laboratoriumsstaub gefunden wurde, d. h. 0,625. Die tatsächlichen Niveaus bzw. Größen von w und w, liegen für die Versuche bei natürlicher Größe niedriger als für die entsprechenden Laboratoriumsversuche. Dies ist eine normalerweise erwartete Differenz.For the particle size distribution determined at the inlet of the separator the exponent m in the modified Deutsch effectiveness equation is essentially the same as it was found for the laboratory dust, d. H. 0.625. The actual levels of w and w are for the tests at natural size are lower than for the corresponding laboratory tests. This is usually one expected difference.
Die Prüfung der Daten in Tabelle III zeigt eine übereinstimmende Verbesserung der Funktion bzw. Wirksamkeit, welche der gepulsten Erregung zugutezuschreiben ist. Die günstigste Verbesserung ergab sich bei denjenigen Versuchen, bei denen sowohl die Felder A als auch B gepulst wurden; der mittlere Steigerungsfaktor für diese vier Versuche betrug 1,5. Das Pulsen entweder des Feldes A allein oder des Feldes B allein verbesserte auch die Durchführung bzw. Wirksamkeit bei jedem Versuch, aber nicht in dem gleichen Maße wie bei dem Pulsen der Felder A und B zusammen.Examination of the data in Table III shows a consistent improvement in function or effectiveness which the is attributable to pulsed excitation. The most favorable improvement was found in those experiments in which both fields A and B were pulsed; the mean increase factor for these four trials was 1.5. The pulsing either field A alone or field B alone also improved performance or effectiveness in each experiment, but not to the same extent as pulsing fields A and B together.
Während der Durchführung des Testprogrammes war es offensichtlich, und zwar allein durch Beobachtung des Stapels bzw. der Schicht, daß die gepulsten Betriebsarten die Funktion bzw. Wirksamkeit des Abscheiders verbesserten. Beim Auftragen der Schichten- bzw. Stapelopazität gegen die Anzahl der gepulstenDuring the execution of the test program it was obvious by observing the stack or the layer alone that the pulsed modes of operation Improved the effectiveness of the separator. When applying the layer or stack opacity against the number of pulsed
sich
Abschnitte zeigen/die Vorteile beim Voranschreiten von Null
nach einem oder zwei gepulsten Feldern im Abscheider. Tatsächlich dürfte die Kurve zeigen, daß weitere bemerkenswertethemselves
Sections show / the benefits of advancing from zero to one or two pulsed fields in the separator. Indeed, the curve should show that there are other notable ones
. 130033/0384. 130033/0384
Vorteile durch das Pulsen zusätzlicher Felder realisiert werden können. Advantages can be realized by pulsing additional fields.
Die Verbesserung beim Fortschreiten von einem zu zwei gepulsten Feldern ist sowohl in den Steigerungsfaktoren in Tabelle III als auch in der Verminderung der Opazität gezeigt. Dies widerspricht anscheinend den Laboratoriumsversuchen, die im wesentlichen keine zusätzliche Verbesserung beim Pulsen von mehr als einem Abschnitt zeigten. Die Erläuterung hierfür liegt wahrscheinlich in der Tatsache, daß der Betrieb in natürlicher Größe auf ein niedrigeres Erregungsniveau beschränkt ist als im Laboratorium, und zwar sowohl für den gepulsten auch den nicht gepulsten Betrieb, Vernünftig ist es daher zu erwarten, daß eine größere gepulste Abscheiderlänge bei der Anwendung in natürlicher Größe notwendig ist, um die Vorteile der erhöhten Erregung zu gewährleisten. Es kann tatsächlich weiter erwartet werden, daß die Steigerungsfaktoren, die größer als die im Laboratorium gemessenen sind, in dieser Situation wegen der sehr niedrigen Erregerbasis des herkömmlichen Betriebes möglich sind. Dies wird durch die Daten in Tabelle III angezeigt. ·The improvement in progression from one to two pulsed Fields is shown in both the increase factors in Table III and in the decrease in opacity. this apparently contradicts the laboratory tests carried out in the essentially no additional improvement in pulsing showed more than one section. The explanation for this is likely to be found in the fact that the company is in natural size is restricted to a lower level of excitation than in the laboratory, both for the pulsed also the non-pulsed operation, it is therefore reasonable to expect that a longer pulsed separator length is necessary for the application in natural size, to ensure the benefits of increased arousal. It can actually be further expected that the increase factors, which are greater than those measured in the laboratory, are possible in this situation because of the very low excitation base of conventional operation. This is done through the data shown in Table III. ·
Laboratoriumsversuche und Versuche bei natürlicher Größe habenbestätigt, daß das gepulste Erregungssystem bemerkenswert die Abscheiderfunktion bzw. dessen Wirksamkeit für das Sammeln von Staub mit hohem spezifischem Widerstand verbessert. Die Laboratoriumsdaten zeigten Steigerungsfaktoren im Bereich von 1,33Laboratory tests and tests at natural size have confirmed that the pulsed excitation system remarkable the separator function and its effectiveness for the collection of High resistivity dust improved. The laboratory data showed increase factors in the range of 1.33
13003370364 · 713003370364 7
bis 2,53 für mäßig hohen bis sehr hohen spezifischen Widerstand; Felddaten für Asche mit einem mäßig hohen spezifischen Widerstand zeigten das Verhältnis 1,5.up to 2.53 for moderately high to very high resistivity; Field data for ashes with a moderately high specific Resistance showed the ratio 1.5.
Die oben bemerkte Verbesserung kann möglicherweise durch die folgende Hypothese" erläutert werden: Die Impulsspannung ist im wesentlichen für die Koronaerzeugung verantwortlich. Ionen und Elektronen werden während des Anstiegteils der Impulsspannung erzeugt. Je größer die Spitzenspannung, um so größer ist die Ionenerzeugung. Auch die während des Impulses erzeugten Spitzenströme sind Größenordnungen höher als der Durchschnittsstrom auf den Sammelplatten. Es wird angenommen, daß wegen des Impulses extrem hohe Ionendichten realisiert werden. Diese Ionen stoßen sich während der impulslosen Periode gegenseitig ab und dehnen sich unter dem Feld infolge der Basisspannung zu den Sammelplatten hin aus. Es wird angenommen, daß in der Zeit zwischen den Impulsen ein Teilchenladen stattfindet, und zwar in der Gegenwart sehr hoher Ionenkonzentration und des Feldes infolge der Basisspannung. Eine weitere Hypothese ist die, daß das Ionenabstandsladefeld weiterhin den Ladeprozeß verbessert. Auch die Natur oder Eigenschaft der Korona bzw. Koronaentladung während der Impulserregung unterscheidet sich erheblich von der bei herkömmlichen Methoden. Die gepulste Korona bzw. Koronaentladung ist sehr gleichmäßig und über die Entladungsdrähte gut verteilt, während die Korona bei den herkömmlichen Methoden punktartig ist und die Orte längs des Drahtes unregelmäßig ändert. Außerdem ist der Radius des Koronaglimmens während der gepulsten Erregung viel größer als der herkömmlicheThe improvement noted above can possibly be explained by the following hypothesis ": The pulse voltage is essentially responsible for the generation of corona. Ions and electrons become during the rising part of the pulse voltage generated. The greater the peak voltage, the greater the ion generation. Also those generated during the impulse Peak currents are orders of magnitude higher than the average current on the collector plates. It is believed that because of the Impulse extremely high ion densities can be realized. These Ions repel each other during the impulsive period and expand under the field as a result of the base voltage the collecting plates. It is assumed that particle charging takes place in the time between pulses, namely in the presence of very high ion concentration and the field due to the base voltage. Another hypothesis is that the ion gap charging field further improves the charging process. Also the nature or property of the corona or corona discharge during pulse excitation differs significantly from that of conventional methods. The pulsed corona or corona discharge is very even and well distributed over the discharge wires, while the corona is with conventional methods is point-like and irregularly changes locations along the wire. Also, the radius of the corona glow is during the pulsed excitation is much larger than the conventional one
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Koronaglimmradius. Somit ist es wahrscheinlicher, daß die gepulste Korona sich bei verbesserter Koronastromverteilung in den Abscheidern ergibt.Corona glow radius. Thus, the pulsed corona is more likely to change with improved corona current distribution results in the separators.
Insgesamt wirken die extrem hohen, augenblicklichen Ionendichten, die hohe Ionenraumladung und die Gleichförmigkeit der Coronastromverteilung während der Impulserregung zusammen und bewirken eine überlegene Teilchenladungsgröße gegenüber jenen, die man bei herkömmlichen Erregermethoden fand.Overall, the extremely high instantaneous ion densities, the high ionic space charge and the uniformity are effective the corona current distribution during the pulse excitation and cause a particle charge size that is superior to that those found with conventional pathogen methods.
(a) Die Wirkung der Impulsspannung(a) The effect of the pulse voltage
Man kommt zu dem Schluß, daß erhöhte Impulsspannungen zu höheren Feldstärken führen und während jedes Impulses zu einer besseren Teilchenaufladung'führen. Es ist wahrscheinlich, daß die Ionendichte pro Impuls auch höher ist. Somit sollten Impulsspannungen für einen'Abscheideraufbau so viel wie möglich erhöht werden, um die Partikelaufladung maximal zu machen. Die Steigerung der Impulsspannung erhöht nicht merklich den mittleren Strom.One comes to the conclusion that increased pulse voltages too lead to higher field strengths and lead to better particle charging during each pulse. It is possible, that the ion density per pulse is also higher. Thus, pulse voltages for a separator assembly should be as much as possible to maximize the particle charge. The increase in the pulse voltage does not increase noticeably the mean current.
(b) Wirkung der Impulsfrequenz(b) Effect of the pulse frequency
Für eine gegebene Impulsspannung kann die Ionendichte pro Sekunde in fast linearem Verhältnis dadurch .erhöht werden, daß man die Frequenz der Impulse erhöht. Dieses, führt zuFor a given pulse voltage, the ion density can be per Second in an almost linear relationship by increasing the frequency of the impulses. This, leads to
130033/0364 :130033/0364:
einem höheren Durchschnittsstrom. Da der Durchschnittsstrom auf den Platten für das Aufsetzen der Rück-Korona für Stäube mit hohem spezifischen Widerstand kritisch ist/ sollte die Impulsfrequenz sorgfältig gesteuert werden, um den Durchschnittsstrom immer unter der kritischen Stromdichte zu halten, welche für das Auflösen der Rück-Korona erforderlich ist.a higher average current. Because the average current on the plates for the placement of the back corona for dusts with high resistivity is / should be the pulse frequency carefully controlled to keep the average current always below the critical current density, which is required for dissolving the reverse corona.
(c) Wirkung der Impulsbreite(c) Effect of the pulse width
Die Impulsbreite setzt sich aus Impulsanstiegszeit und Impulsabklingzeit zusammen. Es wird angenommen, daß die Impulsanstiegszeit für die Ionen- und Elektronenerzeugung verantwortlich ist, während die Impulsabklingzeit für die Partikelaufladung hohe Feldstärkenbedingungen vorsehen kann. Je kürzer die Impulsanstiegszeit ist, um so höher kann die Abscheiderfunkenspannung sein, und folglich kann die Partikelaufladung um so höher sein. Der Anstieg der Impulsabklingzeit kann auch die Teilchenaufladung dadurch vergrößern, daß die Teilchen eine längere Zeit mit der hohen Feldstärke aufgeladen werden. Es gibt jedoch eine Grenze für das Erhöhen der Impulsabklingzeit. Eine längere Abklingzeit nähert sich an den GIeichstrombetrieb, und deshalb ergeben sich dann niedrigere Funkenspannungen. Die Erhöhung der Anstiegszeit führt ebenfalls zu demselben Ergebnis und ist für das Laden bzw. Aufladen nicht wirksam.The pulse width is made up of the pulse rise time and pulse decay time together. It is believed that the pulse rise time is responsible for the generation of ions and electrons, while the pulse decay time for particle charging can provide high field strength conditions. The shorter the pulse rise time the higher the separator spark voltage and consequently the particulate charge may be higher. The increase in the pulse decay time can also reduce the particle charge increase in that the particles are charged for a longer time with the high field strength. There is a limit, however for increasing the pulse decay time. A longer decay time approaches DC operation, and therefore results then lower spark voltages. Increasing the rise time also leads to the same result and is for loading or charging not effective.
(d) Wirkung der Basisspannung(d) Effect of the base voltage
Die Grundspannung sollte für das Sammeln von Staub mit hohem spezifischem Widerstand unter der normalen DurchbruchspannungThe base voltage should be below the normal breakdown voltage for collecting dust with high resistivity
130033/0364130033/0364
300U74300U74
gehalten werden (möglicherweise unter der Koronastartspannung). Es ist bekannt, daß die Gleichstromkorona bzw. Gleichstromkoronaentladung eine nicht gleichförmige Koronaentladung ist, und infolgedessen könnte bei einer Anwendung bei hohem spezifischem Widerstand die Rückkorona durch die Kombination der Gleichstromkorona und der Impulse ausgelöst werden. Es wird angenommen, daß die Grund- bzw. Basisspannung die Teilchensamme!funktion durchführt und eine schnelle Ausdehnung der durch den Impuls erzeugten Ionenwolke zur Sammelplatte unterstützt, was zu einer gleichmäßigen Stromverteilung führt.be held (possibly below the corona start tension). It is known that the direct current corona or direct current corona discharge is a non-uniform corona discharge and, as a result, could be used in a high specific Resistance the back corona can be triggered by the combination of the direct current corona and the pulses. It is believed, that the basic or basic voltage is the particle collection function performs and a rapid expansion of the by the impulse generated ion cloud to the collecting plate, which leads to a uniform current distribution.
(e) Optimieren der Abscheiderwirksamkeit(e) Optimizing the separator efficiency
Auf der Grundlage der vorstehenden Ausführungen kann der Abscheider dadurch optimal gestaltet und eingerichtet werden, daß man geeignete Entladungs- und Sammelelektrodengestaltungen verwendet, welche die Gleichstromkoronastartspannung erhöht, um bei höheren Sammelfeldern zu arbeiten. Der Abscheider solltö bei der Grundspannung nahe oder unter der Coronastartspannung.betrieben werden. Die Impulsspannung sollte auf den praktisch'höchstmöglichen Wert gesteigert werden. Impulsbreite und Frequenz sollten dann für einen gegebenen Abscheider so eingestellt werden, daß er mit optimaler Funktion bzw. bei seiner optimalen Wirksamkeit arbeitet.On the basis of the above, the separator be optimally designed and set up by using suitable discharge and collecting electrode designs, which increases the DC corona start voltage to work at higher collector fields. The separator should be at the basic voltage operated near or below the corona starting voltage. The pulse voltage should be as practical as possible Value can be increased. Pulse width and frequency should then can be set for a given separator so that it works with optimum function or at its optimum effectiveness.
Für Teilchen mit mäßigem spezifischem Widerstand ist es möglich, das Konzept der gepulsten Erregung dadurch zu benutzen, daß die Grundspannung auf Werte gesteigert wird, die höher als ihre Koronastartspannung sind, denn, die Rückkoronaerscheinung ist keinFor particles with moderate resistivity it is possible to use the concept of pulsed excitation by increasing the base voltage to values higher than its initial corona voltage are, because the back corona phenomenon is not a
130033/0364 '- : 130033/0364 '- :
Problem. Die Impulsspannung könnte dann zusammen mit der Impulsfrequenz und der Impulsbreite so eingestellt werden, daß die Abscheiderwirksamkeit optimal wird.Problem. The pulse voltage could then be combined with the pulse frequency and the pulse width can be adjusted so that the separator efficiency is optimal.
Es wurde oben erwähnt, daß· j η den meisten Anlagen, bei denen der Abscheider mehrere Führungen, Leitungen oder Kanäle hat, die Entladungselektroden paj allel verbunden sind, daß aber in einigen Fällen eine gefa]tete Übertragung oder Leitung für die Entladungselektrode! benutzt werden kann. Eine solche gefaltete Leitung ist in Fic ur 3 dargestellt.It was mentioned above that · j η most systems in which the separator has several guides, lines or channels, the discharge electrodes are paj allelically connected, but that in some cases a folded transmission or conduction for the discharge electrode! can be used. Such a folded line is shown in FIG.
In Figur 3 sieht man vier SEinmelplatten 21-24, welche einen Pfad oder einen Strang für eine Gasströmung zwischen jedem Paar von Sammelplatten bilden. Die vier Platten 21-24 gemäß Figur 3 veranschaulichen lec iglich eine größere Anzahl von Platten, und es könnte auch eine noch größere Anzahl von Strängen oder Pfaden verwencet werden. In jedem Strang sind zwischen den Sammelplatten ί1—24 Entladungsdrahtelektroden 32-35 abgehängt. Die Gasströmung geht in der durch den Pfeil in Figur 3 gezeigten Richturg. Die Gasströmung liegt also parallel zu den Seitenwänden der Sammelplatten und quer zu den Entladungselektroden 32-35. Jece der entsprechenden Entladungsdrahtelektroden in jedem Pfcd sind entweder am Boden oder oben miteinander verknüpft, um eine kontinuierliche, gefaltete übertragungsleitung zu bilden, v,ie in Figur 3 gezeigt. Ein bei aufgebrachter Impulseingang wird auf alle Entladungselektroden wie in einer gefalteten übertragungsleitung übertragen. DerIn Figure 3 there are seen four header plates 21-24 which form a path or string for gas flow between each pair of header plates. The four plates 21-24 according to FIG. 3 merely illustrate a larger number of plates, and an even larger number of strands or paths could also be used. In each strand between the collector plates ί1-24 discharge wire electrodes 32-35 are suspended. The gas flow goes in the direction shown by the arrow in FIG. The gas flow is therefore parallel to the side walls of the collector plates and transversely to the discharge electrodes 32-35. Jece of the corresponding discharge wire electrodes in each Pfcd are linked together either at the bottom or at the top to form a continuous, folded transmission line, v, ie shown in FIG. A pulse input when applied is transmitted to all discharge electrodes as in a folded transmission line. Of the
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Vorteil der Benutzung einer Übermittlungsleitung für die übertragung der Impulsspannung ist der, daß die Impulsspannung durch die Abscheiderkapazität weniger beeinträchtigt wird und folglich durch, die Größe des Abscheiders weniger beeinträchtigt wird. Es kann also leichter sein, die Wellenform der Impulse zu steuern. . ·Advantage of using a transmission line for the Transmission of the pulse voltage is that the pulse voltage is less affected by the separator capacity and, consequently, is less affected by the size of the separator. So it can be easier control the waveform of the impulses. . ·
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DE3004474C2 (en) | 1985-02-21 |
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