DE3048979C2 - Verfahren zum Betrieb eines Elektroabscheiders für die Gasentstaubung und Vorrichtung dazu - Google Patents

Description

Im einzelnen läßt sich die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen gemäß den Unteransprüchen 2 bis 6 weiter ausgestalten.

Die zu messende Zustandsgröße des Rohgases kann dessen Durchflußmenge, seine Temperatur oder sein Staubgehalt sein. Welche Zustandsgröße des zu reinigenden Rohgases der Meßfühler erfaßt, hängt vom einzelnen Anwendungsfall ab und ist insbesondere von der Dauer und derti Streubereich der Einflußgrößen während der gesamten Betriebszeit der Anlage bestimmt. Wird beispielsweise ein stark schwankender Staubgehalt des Rohgases vom Meßfühler erfaßt, so kann der wegen des konstant gehaltenen Reingas-Staubgehaltes sich entsprechend ändernde Abscheidegrad praktisch verzögerungsfrei durch die direkt gesteuerte Versorgungs-Hochspannung des Abscheiders eingestellt werden. Die durch den Meßfühler für den Staubgehalt des Reingases geführte Regelung braucht dann nur noch die Vorwärtssteuerung zu überwachen bzw. zu korrigieren. Durch die Ansteuerung des Reglers für die Hochspannung wird die Auscheiderbetriebsspannüng in einen Bereich wesentlich unterhalb der Durchschlagspannung abgesenkt, so daß kurzzeitige Oberschläge, wenn überhaupt, dann höchstens noch als seltene Zufallsereignisse vorkommen und daher die mechanische Belastung der Abscheidesysteme auf ein Minimum beschränkt wird. Insbesondere bei Anlagen mit brennbaren Gasen oder Stäuben wird der Abscheidebetrieb bedeutend sicherer, weil die als Zündinitiale wirkenden Überschläge praktisch entfallen.

Größere Elektroabscheideanlagen bestehen regelmäßig aus mehreren Feldern mit voneinander unabhängiger Spannungsversorgung und Reglern, denen das vom Reingas-Staubgehalt abhängige Signal gemeinsam zugeführt werden kann. Die Erfindungsaufgabe einer möglichst geringen Leistungsaufnahme der Abscheideranlage läßt sich aber auch dadurch vorteilhaft lösen, daß das vom Meßwert des Reingas-Staubgehaltes abhängige Signal den Reglern der Abscheidefelder einzeln oder gemeinsam in wechselnder Folge zugeschaltet wird. Es kann auch eine Vorrangschaltung in der Weise vorgesehen sein, daß die Zuschaltung eines spannungsmindernden Signales vorrangig auf ein in den Durchbruchzustand geratenes Abscheidefeld erfolgt.

Die elektrische Leistungsaufnahme der einzelnen Abscheide-Feider innerhalb einer Anlage ist in der Regel nicht gleichmäßig und hat je nach Lage des Feldes einen unterschiedlichen Einfluß auf den Abscheidegrad. Dem trägt eine zweckmäßige Ausführungsform Rechnung, bei der sämtliche bezüglich des Gasstromes in Reihe geschalteten Abscheidefelder in einstellbaren Intervallen in an sich bekannter Weise auf ihre jeweilige maximale Betriebsspannung mit kurzzeitigen Durchschlägen hochgefahren und nachfolgend diese Betriebsspannungen durch Zuschaltung des Reingas-Staubgehaltmeßwertes abgesenkt werden.

Wenn man die Zuschaltungsfolge der Signale gegebenenfalls unter Einsatz eines Prozeßrechners steuert, dann kann eine ständige Optimierung der Leistungsverteilung auf die einzelnen Felder erzielt und die gesamte Leistungsaufnahme der Abscheideanlage besonders gering gehalten werden.

Die Vorrichtung nach Anspruch 6 ist ihrer Gattung nach aus DE-AS 13 04 454 bekannt. Sie zeichnet sich demgegenüber dadurch kennzeichnend aus, daß der Regler mit einem vom Rohgasstaubgehalt und vom Reingasstaubgehalt des Abscheiders abhängigen Signal gespeist ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung mit Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch einen Elektroabscheider mit vereinfachtem Schaltbild der Anlage zur Hochspannungsversorgung,

Fig.2 einen Elektroabscheider mit mehreren, getrennt spannungsversorgten Abscheidefeldern und den vereinfachten Signalflußplan der Versorgungsanlage,

ίο Meßeinrichtungen und Regler.

Nach F i g. 1 hat der Elektroabscheider 1 einen Rohgas-Einlaß 2 und einen Reingas-Auslaß 3. Auf negativer Hochspannung liegende Sprühelektroden 4 bilden ein elektrisches Feld aus zu elektrisch an Masse liegenden Niederschlagselektroden 5, an denen sich der Staub abscheidet Mittels einer Zellenradschleuse 6 wird der Staub aus dem Abscheider ausgetragen.

Die Versorgungsanlage für die Hochspannung ist wie folgt ausgebildet: Ein Hochspannungstransformator 7 wird primärseitig aus dem Netz über Sicherungen 8, ein Abschaltschütz 9 and Bimetallauslöser IQ mit Spannung versorgt Zur Einstellung der Hochspannung befindet sich in einem primärseitigen Leitungszweig eine Einrichtung 11 zur Abscheiderspannungsregelung, deren Regelsfecke aus zwei antiparallel geschalteten Thyristoren 12 mit einem Impedanzglied 13 besteht. Die Thyristoren 12 sind durch einen Impulsgeber 14 gesteuert, der seinerseits durch einen Regler 15 gesteuert wird. An die Hochspannungsseite des Transformators 7 ist ein Brückengleichrichter 16 angeschlossen, der über eine Leitung 17 den Elektroabscheider 1 spannungsversorgt. Zwischen den Gleichrichter 16 und elektrischer Masse ist ein Meßglied 17' zwischengeschaltet, das ein Referenzsignal 18 für die Abscheiderhochspannung erzeugt.

Dieses Referenzsignal 18 wird dem Regler 15 als Eingangsgröße zugeschaltet.

Die Regeleinrichtung 11 ermöglicht es, wenn es ggf. zeitweilig betrieblich erwünscht oder erforderten erscheint, in der eingangs bereits erörterten bekannten Weise die Abscheiderhochspannung im Bereich der Dt-.chschlagspannung zu fahren, so daß eine vorgegebene zeitliche Häufigkeit von kurzzeitigen Überschlagen des Abscheiders eingehalten bzw. niehl überschritten wird.

Im Reingas-Auslaß 3 des Abscheideis 1 ist ein optisches Meßgerät 19 zur Bestimmung einer vom Staubgehalt abhängigen Lichtabsorption angeordnet. Der Lichtstrahl einer nicht dargestellten Lichtquelle des Meßgerätes tritt über eine Linse 20 in den Reingaskanal 3, wird

so von einem Spiegel 21 reflektiert und von einem nicht dargestellten Lichtempfänger des Gerätes 19 aufgenommen. Die festgestellte Lichtschwächung ist abhängig vom Staubgehalt des Reingases. Derartige mit guter Meßgenauigkeit arbeitende Geräte sind bekannt; sie arbeiten meist nach 4;m Prinzip der Autokol'imation und haben einen Meßlichtstrah! und einen Referenzlichtstrahl. Das erha'tene Meßsignal 22 wird einem Signalwandler 23 zugeführt, dessen Ausgang auf den Regler 15 geschaltet ist.

Außerdem ist im Rauchgas-Einlaß 2 des Abscheiders 1 ein dem Meßgerät 19 entsprechendes optisches Meßgerät 24 mit Linse 25 und Reflektorspiegd 26 angeordnet, dessen Meßgröße 27 ebenfalls dem Signalwandler 23 zugeführt wird. Die zusätzliche Vorwärtssteuerung durch den Rohgas-Meßfüliler 24 stellt entsprechende Änderungen der Abscheiderhochspannung wesentlich schneller ein. Die durch das Meßgerät 19 für den Staubgehalt des Reingases geführte Regelung braucht dann

nur noch die Vorwärtssteuerung durch das Meßgerät 24 zu überwachen und mit geringem Schwankungsbereich korrigierend zu arbeiten.

In F i g. 2 ist ein Elektroabscheider 1 mit vier Abscheidefeldern 28 schematisch dargestellt und der SignaifiuB-plan gezeigt Das zu entstaubende Rohgas tritt bei 29 in den Abscheider 1 ein; das Reingas verläßt den Abscheider am Ausgang 30. Jedes Abscheidefeld 28 ist mit einer Hochspannungsanlage 31 mit zugehöriger Regeleinrichtung 32 ausgerüstet, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 1 im einzelnen erläutert worden sind. Insbesondere entsprechen die Regeleinrichtungen 32 in ihrem Aufbau der Regeleinrichtung 11 von F i g. 1.

Am Reingas-Ausgang 30 ist ein vereinfacht dargestellter Meßfühler 33 für den Staubgehalt angeordnet, der ein Meßgerät 34 mit Signalumwandler speist. Dieses Meßgerät kann entsprechend den Geräten 19 bzw. 24 aus Fig. 1 ausgebildet sein. Mit einem Schalter 35 ist das Meßgerät 34 aöschaitbar, so daS die KuC-hspannungsanlagen 31 im Bedarfsfalle auch in bekannter Weise mit den üblichen Abscheiderspannungsreglern 32 arbeiten können. Ein Regler 36 ist ein Zweipunktregler, dessen Ausgangssignal 37 im einfachsten Fall über Signaleinsteller 38 den vier Regeleinrichtungen 32 zugeführt wird. Die Signaleinsteiler dienen dazu, die Betriebsspannungen der einzelnen Abscheiderfelder einzustellen und so deren Abscheidegrade aufeinander optimal abzustimmen. Die Abscheidefelder 28 werden auch hier in der Regel so gefahren, daß ihre Betriebsspannungen wesentlich unterhalb der Durchbruchspannung für kurzzeitige Überschläge liegen.

Bei einer modifizierten Ausführungsform, die im einzelnen in F i g. 2 nicht dargestellt ist, kann das vom Reingas-Staubgehalt abhängige Signa! 37 des Reglers 36 den vier Regeleinrichtungen 32 in wechselnder Folge zügeschaltet werden, so daß sich eine ständige Optimierung der Lcistungs-Gcsamtaufnahrns dss Elektroabscheider ergibt. Da der elektrische Zustand der einzelnen Abscheiderfelder 28 zeitweilig erheblich unterschiedlich werden kann, kann das Signal des Reglers 36 gegenüber der Folgeschaltung vorrangig einem solchen Abscheidefeld 28 zwecks Spannungsabsenkung zugeschaltet werden, das während des Betriebsablaufes in einen Durchbruchzustand mit kurzzeitigen Überschlagen geraten ist

Bewährt hat sich auch eine Betriebsweise mit derart wechselnder Zuschaltungsfolge, daß in einstellbaren Intervallen ein Zuschalten der bekannten Spannungshöchstwertregelung anstelle der erfindungsgemäßen Steuerung erfolgt und anschließend die erfindungsgemäße Steuerung die Betriebsspannungen der einzelnen Abscheidefelder 28, beispielsweise um einen vorgewählten Betrag, absenkt Hierdurch wird erreicht, daß die Spannungsunterschiede zwischen den einzelnen, bezüglich des Gasstromes in Reihe geschalteten Abscheidefeldem 28 den jeweiligen Betriebsverhältnissen angepaßt bleiben und die Gesamtleistungsaufnahme optimal auf die einzelnen Felder verteilt wird.

Während bei den bekannten Abscheiderspannungsreglem der geschlossene Regelkreis sich nur elektrischer Glieder bedient, ist bei dem Verfahren nach der Erfindung der Elektroabscheider in den Regelkreis mit einbezogen. Die Betriebsspannung des Abscheiders liegt bedeutend niedriger, sein Leistungsbedarf ist erheblich geringer ais bei der üblichen Betriebsweise, !rn Betrieb befindliche Anlagen ergaben eine Verringerung der Leistungsaufnahme auf weniger als 50% des Wertes bei üblicher Betriebsweise, insbesondere bei Anlagen mit diskontinuierlicher oder niedriger Durchschnittsauslastung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 Versorgungs-Hochspannung, wobei der Staubgehalt Patentansprüche: des Reingases kontinuierlich gemessen wird und der Meßwert bei Abweichung von einem Soll-Wert die

1. Verfahren zum Betrieb eines Elektroabschei- Hochspannung derart steuert, daß sie mit fallendem ders für die Gasentstaubung, insbesondere von 5 Staubgehalt abnimmt und mit steigendem Staubgehalt Rauchgas und von Abgas bei hüttenmännischen bis auf einen Wert unterhalb der Durchschlagspannung Schmelzprozessen, mit einstellbarer Versorgungs- ansteigt, und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung. Hochspannung, wobei der Staubgehalt des Reinga- Üblicherweise werden Elektroabscheider in der Weises kontinuierlich gemessen wird und der Meßwert se betrieben, daß ihre Versorgungs-Hochspannung auf bei Abweichung von einem Soll-Wert die Hochspan- io einen möglichst hohen Spannungswert eingestellt oder nung derart steuert, daß sie mit fallendem Staubge- gesteuert und somit der höchstmögliche Abscheidegrad halt abnimmt und mit steigendem Staubgehalt bis des Staubes erzielt wird.

auf einen Wert unterhalb der Durchschlagspannung Meist wird dieses Prinzip mit Hilfe eines Spannungsansteigt, dadurch gekennzeichnet, daß au- regiere in folgender Weise verwirklicht: Nach dem Einßerdem eine Zustandsgröße des Rohgases gemessen 15 schalten der Versorgungsanlage, nach dem Löschen von wird, deren Meßwert als Ist-Wert eines Regelkreises Stehlichtbögen oder sonstigen Überlastereignissen wird für die Versorgungs-Hochspannung dient, und daß die abgeschaltete Versorgungsspannung hochgefahren, der Meßwert für den Staubgehalt des Reingases als bis die Durchbruchspannung des Elektroabscheiders erKorrektur in den Regelkreis eingeführt wird. reicht ist Dabei treten kurzzeitige Überschlüge, vielfach

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 Wischer genannt, auf mit der Folge, daß der Spannungszeichnet, daß die zu messende Zustandsgröße die regler ein weiteres Ansteigen der Versorgungsspan-DürchfiüSrnenge des zu reinigenden Rohgase s und/ nung stoppt bzw. die Spannung um einen kleinen Betrag oder die Rohgastemperatur und/oder der Staubge- absenkt Durch die Wahl der Geschwindigkeit des Spanhalt des Rohgases ist nungsanstieges und des Betrages der Spannungsabsen-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei einem 25 kung kann eine maximal zugelassene Überschlagzahl je Elektroabscheider aus mehreren Abscheidefeldern Zeiteinheit vorgewählt werden, die durch den Spanmit voneinander unabhängiger Spannungsversor- nungsregler eingehalten wird.

gung und Reglern, dadurch gekennzeichnet, daß das Bei vielen Anwondungsfällen hat es sich gezeigt, daß

vom Meßwert des Reingas-Staubgehaltes abhängi- während des Betriebes der zu entstaubenden Anlagen

ge Signal (37) den Reglern der Abscheidefelder ein- 30 die maßgeblichen Zustandsgrößen des Rohgases, insbe-

zeln oder gemeinsam in wechselnder Folge züge- sondere sein Staubgehalt, erheblichen Schwankungen

schaltet w'^d. unterworfen sind. Die erörterte bekannte Betriebsweise

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- der Elektroabscheider gewährleistet zwar eine maximazeichnet, daß die Zuschaltung eines spannungsmin- Ie Entstaubung des Rohgases während der gesamten dernden Signaies (37) rait Vorrang auf ein in den 35 Betriebsdauer, jedoch wird die Entstaubung des Gases Durchbruchzustand geratenes Abscheidefeld er- während der Betriebsphasen mit relativ geringer BeIafolgt, stung des Staubabscheiders erheblich zu weit getrieben.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- Das Reingas hat daher vielfach einen Staubgehalt, der zeichnet, daß sämtliche bezüglich des Gasstromes in wesentlich unter dem geforderten Maximalwert liegt Reihe geschalteten Abscheidefelder in einstellbaren 40 Dementsprechend haben derartige Elektroabscheider Intervallen in an sich bekannter Weise auf ihre je- eine relativ hohe Aufnahme elektrischer Leistung,
weilige maximale Betriebsspannung mit kurzzeiti- Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der gen Durchschlägen hochgefahren und nachfolgend BE-PS 5 41 323 bekannt Dabei führt ein Motor mittels diese Betriebsspannungen durch Zuschaltung des wählbarer Schalterstellungen eine Nachlaufsteuerung Reingas-Staubgehaltmeßwertes abgesenkt werden. 45 durch, so daß die Abscheiderhochspannung in Abhän-

6. Vorrichtung zur Erzeugung einer regelbaren gigkeit von Zustandsgrößen des Reingases verändert Hochspannung für Elektroabscheider, bei der ein wird.

Hochspannungstransformator (7) primärseitig zwei Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu-

antiparallel geschaltete Thyristoren (12) aufweist, gründe, die Betriebsweise von Elektroabscheidern dadie durch einen vom Zeitverhalten der Hochspan- 50 hingehend zu verbessern, daß die Versorgungs-Hochnung beeinflußten Regler (15) gesteuert sind, und die spannung möglichst schnell dem jeweiligen Gaszustand Sekundärwicklung des Transformators über einen angepaßt wird und der Elektroabscheider mit einer Brückengleichrichter (16) den Elektroabscheider (1) möglichst geringen elektrischen Leistung zu betreiben speist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem ist.

der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß 55 Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß außerdem der Regler (15) mit einem vom Rohgasstaubgehalt eine Zustandsgröße des Rohgases gemessen wird, deren und vom Reingasstaubgehalt des Abscheiders (1) ab- Meßwert als Ist-Wert eines Regelkreises für die Versorhängigen Signal (22) gespeist ist. gungs-Hochspannung dient, und daß der Meßwert für

den Staubgehalt des Reingases als Korrektur in den 60 Regelkreis eingeführt wird.

Die genannte Maßnahme ermöglicht die schnelle Einstellung des Elektroabscheiders auf jeden beliebigen, insbesondere auf einen geforderten maximalen Staubgehalt des Reingases unabhängig von einem während

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum 65 der Betriebsdauer schwankenden Zustand, insbesonde-Betrieb eines Elektroabscheiders für die Gasentstau- re Staubgehalt des Rohgases.

bung, insbesondere von Rauchgas und von Abgas bei Messungen einer Zustandsgröße des Rohgases sind

hüttenmännischen Schmelzprozessen, mit einstellbarer aus US-PS 19 09 825 und US-PS 27 04 134 bekannt.