DE3108968A1

DE3108968A1 - Verfahren zur optimierung der abscheideleistung eines elektrofilters

Info

Publication number: DE3108968A1
Application number: DE19813108968
Authority: DE
Inventors: Wenzel von Dipl.-Ing. 6100 Darmstadt Jordan; Franz Dipl.-Ing. 6057 Dietzenbach Neulinger
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1981-03-10
Filing date: 1981-03-10
Publication date: 1982-09-30
Also published as: AU8121582A; ES510265A0; US4416671A; ES8306608A1; DE3108968C2; FR2501875A1; ZA821582B; JPH0221863B2; AU545592B2; JPS57162655A

Description

METALLGESELLSCHAFT AG Ffm., g.O3.1981

Reuterweg 14 MLK/OKU

6000 Frankfurt/Main 1
Prov.Nr. 8552 LT

Verfahren zur Optimierung der Abscheideleistung eines Elektrofilters

Die Erfindung bezieht sich auf ein'Verfahren zur Optimierung der Abscheideleistung, eines trocken arbeitenden Elektrofilter mit vorgeschaltetem Verdampfungskühler, wobei die in den Verdampfungskühler einzuspritzende Flüssigkeitsmenge nach einem Temperatursollwert geregelt wird.

Zur Verbesserung der Abscheideleistung von Elektrofiltern werden diesen häufig Verdampfungskühler vorgeschaltet. Sie haben den Zweck, die Gastemperatur zu senken und das Abscheideverhalten des im Gasstrom mitgeführten Staubes günstig zu. beeinflussen. Sie bewirken außerdem eine gewisse Vorentstaubung, indem Staubpartikel mit der eingesprühten Flüssigkeit zu größeren Teilchen agglomerieren und an Umlenkstellen oder bei Verringerung der Gasgeschwindigkeit unter dem Einfluß der Schwerkraft abgeschieden werden. Vielfach liegt der Staubwiderstand - eine charakteristische Größe für das Abscheideverhalten im Elektrofilter - höher als der

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kritische Wert von 10 Xi cm, so daß eine Gasentstaubung mittels Elektrofilter mit vertretbarem Aufwand

überhaupt nur möglich ist, wenn der Staubwiderstand durch Absenkung der Gastemperatur unter diesen Wert herabgesetzt wird, (vergl. Z. Technische Mitteilungen, 71. Jg. (1-978), Seite 123 bis 131, insbesondere Seite 127, Bild 17).

Der Staubwiderstand ist umso geringer und die Abscheideleistung umso besser, je niedriger die Gastemperatur ist. Im Hinblick auf die Korrosionsgefahr kann die Gastemperatur aber nur so weit gesenkt werden, daß der Säuretaupunkt nicht unterschritten wird. Die Temperaturabsenkung eines in einem Elektrofilter zu entstaubenden Gasstromes mittels Verdampfungskühler, ist daher auf einen unteren Wert begrenzt, der von verschiedenen Einflußgrößen abhängig ist und während des Betriebes außerdem noch mehr oder weniger starken Schwankungen " unterliegt.

Es genügt daher nicht, bei der Auslegung einer Entstaubungsanlage mit Verdampfungskühler und Elektrofilter den zu erwartenden Säuretaupunkt- möglichst genau zu ermitteln und entsprechend zu berücksichtigen, man muß zur Optimierung der Abscheideleistung und Einstellung der Anlage auf eine sich ändernde Gaszusammensetzung auch für eine laufende Anpassung der Betriebsweise des Verdampfungskühlers an die jeweiligen Verhältnisse sorgen.

Dabei erhebt sich aber die große Schwierigkeit, daß es bisher nicht möglich ist, den Säuretaupunkt kontinuierlich und zuverlässig zu ermitteln. Die bekannten Geräte zur Bestimmung des Säuretaupunktes sind wegen der nicht zu vermeidenden Verschmutzung störanfällig und bedürfen - einer sorgfältigen Wartung. Sie müssen praktisch nach

jeder Messung gereinigt werden, um Meßfehler auszuschalten und eine einwandfreie Funktion zu gewährleisten. Selbsttätig arbeitende Meßgeräte sind daher sehr aufwendig und kompliziert. Mit ihnen kann bestenfalls eine intermittierende Säuretaupunktbestimmung vorgenommen werden, worauf sich aber keine Regelung des Verdampfungskühlers mit dem Ziel einer Optimierung der Abscheideleistung des Elektrofilter aufbauen läßt. Die Meßwerte fallen nur in zu großen Zeitabständen an und eine darauf abgestellte Regeleinrichtung könnte nicht schnell genug auf geänderte Betriebsverhältnisse reagieren, um mit Sicherheit Korrosionsschäden zu vermeiden. Dieser Gefahr könnte man zwar mit einem genügend großen Sicherheitsabstand vom Säuretaupunkt begegnen, man würde sich damit aber vom Ziel der Optimierung der Abscheideleistung entfernen. Auf der anderen Seite treten Änderungen des Säuretaupunkts vielfach über längere Betriebszeiten gar nicht auf, so daß der Dauereinsatz der komplizierten Meßgeräte auch gar nicht gerechtfertigt ist.

Damit stellt sich die Aufgabe, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art einen Weg zu finden, der es erlaubt, den Verdampfungskühler einerseits stets mit der maximal möglichen Flüssigkeitsmenge zu beaufschlagen, andererseits aber zuverlässig Unterschreitungen des Säuretautpunkts zu vermeiden, wobei außerdem auf veränderte Betriebsverhältnisse rasch reagiert und eine Dauerbelastung der Meßgeräte zur Bestimmung des Säuretaupunkts vermieden werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Temperatursollwert T in Abhängigkeit vom separat und diskontinuierlich gemessenen Säuretaupunkt T₃ und

Ί,

einem zu bestimmenden Sicherheitszuschlag Λ Τ nach der Formel T = T +Δτ selbsttätig eingestellt wird,

C S

daß der bei T vom Elektrofilter aufgenommene Strom I

C C

ermittelt und als Sollwert einer Hilfssteuerung gespeichert wird und daß Abweichungen des aktuellen Filterstroms Γ vom Sollwert I als Steuerimpuls für das Einschalten der Meßeinrichtung zur erneuten Bestimmung des Säuretaupunktes T benutzt werden.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine Änderung des Säuretaupunkts - neben anderen - eine Ursache für die Änderung des Filterstroms ist und daß damit eine Hilfsmeßgröße zur Verfügung steht, die hinsichtlich Erfassung und Verwertbarkeit für die Regelung allen Anforderungen entspricht. Da sich der Filterstrom auch aufgrund anderer Einflüsse verändern kann, muß jedoch außerdem eine Möglichkeit zur Bestimmung des Säuretaupunkts vorgesehen werden, wobei nach dem vorgeschlagenen Verfahren das Meßgerät nur dann in Funktion tritt, wenn "Verdacht" auf eine Änderung des Säuretaupunkts besteht. ' ·

In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Ansprechempfindlichkeit der Hilfssteuerung Δ I = I - I für Überschreitung des SoIl-

o c

wertes I bzw. Al =1 - I für Unterschreitung des

Sollwertes I unterschiedlich hoch und unabhängig vonc

einander einstellbar ist."Ferner wird zweckmäßigerweise eine Überschreitung von I um den einstellbaren Betrag Al außerdem als Steuerimpuls zum direkten Eingriff in den· Regelkreis des Verdampfungskühlers benutzt. Als aktueller Filterstrom I wird der Mittelwert der sich • mit (doppelter) Netzfrequenz periodisch ändernden Stromaufnahme des Elektrofilter gemessen. Weiter ist vorge-

sehen, daß nur solche Abweichungen des aktuellen Filterstroms I als Steuerimpuls verwendet werden, die außerhalb des Ansprechbereichs liegen und eine einstellbare Mindestdauer &t überschreiten. Schließlich ist vorgesehen,, daß ein. mit Lernalgorithmen programmierter Microcomputer eingesetzt wird, um die Werte Λ T, Δΐ und & I zu minimieren.

Weitere Einzelheiten werden anhand des in Figur 1 dargestellten, stark vereinfachten Schaltschemas näher erläutert.

Bei einer. Gasentstaubungsanlage mit Verdampfungskühler und Elektrofilter ist es üblich, die Einspritzmenge des Verdampfungskühl-ers nach einem Temperatursollwert zu regeln. Ferner wird bei jedem Elektrofilter -die Stromaufnahme zumindest registriert, oder aber auch zur Spannungsregelung des Elektrofilter herangezogen. Der Erfindungsgedanke geht also von vorhandenen Meß- bzw. Regelsystemen aus und verbindet diese zusammen mit einer intermittierenden Bestimmung des Säuretaupunkts zur Optimierung der Abscheideleistung. Im Schaltschema sind links die Eingänge für I und I dargestellt. Durch Differenzbildung I-I_ bzw. I -I wird dann laufend die Abweichung des aktuellen Filterstroms vom Sollwert ermittelt und sowohl mit ^I₀ als auch mit 4 I , die beide im Microcomputer 1 gespeichert sind, verglichen. Ergibt der Vergleich, daß die Abweichung größer ist als die eingestellte Ansprechempfindlichkeit, so wird durch ein entsprechendes Signal über das ODER-Glied 2 die Einrichtung 3 zur Bestimmung des Säuretaupunkts eingeschaltet und - sofern es sich um eine Überschreitung von Δ. Ι handelt- außerdem sofort in den Regelkreis 4 des Verdampungskühlers eingegriffen und die Einspritzmenge Q um A Q herabgesetzt, wodurch vorsorglich die Gastemperatur erhöht und einer möglichen

Korrosionsgefahr vorgebeugt wird. Stellt sich nach Abschluß der NeubeStimmung des Säuretaupunkts heraus, daß sich dieser tatsächlich erhöht hat, wird ferner automatisch unter Berücksichtigung des ebenfalls im Microcomputer gespeicherten /X T ein neuer Temperatursollwert T für den Regelkreis des Verdampfungs-

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kühlers festgelegt". War die Erhöhung des Filterstroms nicht auf eine Erhöhung des Säuretaupunkts zurückzuführen, so wird die Neubestimmung des Säuretaupunkts 1Ό einen von der vorherigen Einstellung nicht abweichenden Sollwert T ergeben und der Verdampfungskühler nach vorübergehender Absenkung der Einspritzmenge wieder unabhängig von dem Eingriff infolge Überschreitung von Δ I nach dem Temperatursoliwert T geregelt.

O C

Überschreitet die Differenz I- I

den Wert A I , so kann dies auf einem Absinken des Säuretaupunkts beruhen. Ein unmittelbarer Eingriff in die Regelung des Verdampfungskühlers ist nicht erforderlich. Es wird aber ebenso wie bei einem Überschreiten von ^ I eine Neubestimmung des Säuretaupunkts veranlaßt und - falls dieser tatsächlich abgesunken ist ein entsprechend niedrigerer Sollwert T vorgegeben, d.h. der Verdampfungskühler kann mit einer größeren Flüssigkeitsmenge betrieben werden, wodurch die Gastemperatur auf einen niedrigeren Wert absinkt und die Abscheideleistung im Elektrofilter weiter verbessert wird. Stellt sich jedoch heraus, daß die Überschreitung von A I nicht auf eine Absenkung des Säuretaupunkts zurückzuführen ist, bleibt es bei dem vorher eingestellten Wert T . In jedem Fall führt aber eine Neubestimmung des Säuretaupunkts - unabhängig vom Ergebnis - mit einem gleichbleibenden oder veränderten Temperatursollwert T dazu, daß auch die zugehörige Stromaufnahme I im Elektrofilter als neuer Sollwert für den Vergleich mit dem aktuellen Filterstrom I zugrundegelegt wird. Damit ist

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gewährleistet, daß die für den schnellen Eingriff des Regel- und Steuersystems maßgebliche Größe I laufend an die Betriebsverhältnisse angepaßt wird, um die. Anlage immer möglichst nahe an dem vom Säure taupunkt vorgegebenen Grenzwert fahren zu können, ohne daß eine Korrosionsgefähr besteht.

Für den Sicherheitszuschlag Λ T und die für die Ansprechempfindlichkeit maßgebenden Werte Δΐ und Λ, I können keine konkreten Werte angegeben werden, weil diese weitgehend von der jeweiligen Entstaubungsanlage abhängig sind. Insbesondere für Δ Τ kommt es ganz entscheidend darauf an, an welcher Stelle im Rauchgasstrom die Bestimmung des Säuretaupunkts vorgenommen wird und mit welchen zwangsläufigen Wärmeverlusten nach außen in den nachfolgenden Anlageteilen zu rechnen ist. Λ T läßt sich aber leicht aus den beim Einfahren einer Anlage üblichen zusätzlichen Messungen vorläufig bestimmen und anschließend mittels der im Microcomputer programmierten Lernalgorithmen auf den anlagespezifisch kleinstmöglichen Wert optimieren. Das gleiche gilt sinngemäß für die Werte Al und Λ. I , die die Ansprechempfindlichkeit der Hilfssteuerung bestimmen und sich aus dem Regelverhalten der Anlage beim Einfahren zumindest näherungsweise ermitteln lassen. Auch hier erfolgt eine Optimierung im Laufe des Betriebes, wobei die Minimierung nur so weit getrieben werden darf, daß das Regelsystem nicht instabil wird. · ■

- 8 Patentansprüche

AO

Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1) Verfahren zur Optimierung der Abscheideleistung eines trocken arbeitenden Elektrofilter mit vorgeschaltetem Verdampfungskühler, wobei die in den Verdampfungskühler einzuspritzende Flüssigkeitsmenge nach einem Temperatursollwert geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Temperatürsollwert T_ in Abhängigkeit vom separat und diskontinuierlich gemessenen Säuretaupunkt T und einem zu bestimm-enden Sicher-

heitszuschlag ΔΤ nach der Formel T. = T + ΔΤ

C 5

selbstätig eingestellt· wird,

b) der bei T vom Elektrofilter aufgenommene Strom

I~ ermittelt und als Sollwert einer Hilfssteuerung gespeichert wird und

c) Abweichungen des aktuellen Filterstroms I vom Sollwert I als Steuerimpuls für das Einschalten der Meßeinrichtung zur erneuten Bestimmung des Säuretaupunkts T benutzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechempfindlichkeit der Hilfssteuerung .ΔΙ = I - I„ für Überschreitung des Sollwerts I.

OC C

bzw. Δ I = I · - I für Unterschreitung des Sollweru c

tes I unterschiedlich hoch und unabhängig voneinander einstellbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überschreitung von I um den einstellbaren Betrag ΔI außerdem als Steuerimpuls

zum direkten Eingriff in den Regelkreis des Verdampfungskühlers benutzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als aktueller Filterstrom I der Mittelwert der sich mit (doppelter) Netzfrequenz periodisch ändernden Stromaufnahme des Elektrofilter gemessen wird.

5. Verfahren-nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur- solche Abweichungen des aktuellen Filterstroms I als Steuerimpuls verwendet werden, die außerhalb des Ansprechbereichs ■liegen und eine einstellbare Mindestdauer Δt überschreiten.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte Δ Τ, ΔI und A I durch Einsatz eines mit Lernalgorithmen programmierten Microcomputer minimiert werden.