DE69009054T2

DE69009054T2 - Strompulsversorgungssteuerverfahren für einen elektrostatischen abscheider.

Info

Publication number: DE69009054T2
Application number: DE69009054T
Authority: DE
Inventors: Evald S-352 61 Vaexjoe Johansson
Original assignee: ABB Flaekt AB; Flaekt AB
Current assignee: ABB Technology FLB AB
Priority date: 1989-03-28
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1994-10-27
Anticipated expiration: 2010-03-21
Also published as: EP0465547A1; JPH04504223A; EP0465547B1; CA2047201C; DE69009054D1; SE463353B; SE8901063D0; US5217504A; AU5346690A; WO1990011132A1; CA2047201A1; SE8901063L; AU631627B2; ATE105738T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern - in einer elektrostatischen Abscheideeinheit mit Entladungselektroden und Niederschlagselektroden, zwischen denen Rohgase zur Entstaubung geleitet werden - der Strompulsversorgung der Entladungselektroden, um eine maximale Entstaubung zu erzielen, bei welchem Verfahren Strompulse mit einem gegebenen Impulsstrom den Entladungselektroden zugeführt werden und die Pulsfrequenz variiert wird.
Ein derartiges Verfahren ist durch die US-A-3 641 740 bekannt, die ein System zum Übertragen von gesteuerten elektrischen Energiepulsen an Elektroden eines elektrostatischen Abscheiders betrifft, wobei eine variable Frequenz und Breitenspannungspulse zum Erregen der Abscheiderelektroden verwendet werden. Dieses System nutzt die Vorteile der Technik aus, kontinuierlich Energie von einer Handelsquelle zu entnehmen und sie im Intervall zwischen Pulsen zu speichern, um zu jeder Pulszeit das Freisetzen zu steuern.
Normalerweise sind elektrostatische Abscheider aus einer Anzahl nacheinander angeordneter Abscheideeinheiten aufgebaut, durch welche Rohgase sukzessiv geleitet werden, um gereinigt zu werden. Jede elektrostatische Abscheideeinheit hat eine innere Kammer, die durch eine Anzahl vertikaler Vorhänge aus geerdeten Stahlblechen in eine Anzahl paralleler Gasdurchflüsse eingeteilt ist, wobei die Stahlbleche nebeneinander angeordnet sind und die Niederschlagselektroden jeder Einheit bilden. Eine Anzahl vertikaler Drähte, an die eine negative Spannung angeschlossen ist, sind in jedem Gasdurchfluss angeordnet und bilden die Entladungselektroden jeder Einheit. Durch Sprühentladung in den Entladungselektroden werden die Gase im elektrischen Feld in den Gasdurchflüssen ionisiert. Die negativen Ionen werden durch die Stahlbleche angezogen und stossen, wenn sie sich gegen diese bewegen, mit den Staubteilchen in den Gasen zusammen, so dass die Teilchen geladen werden, wonach sie von den Gasen abgeschieden werden, indem sie vom nächsten Stahlblech (Niederschlagselektrode) angezogen werden, an dem sie sich absetzen und eine Staubschicht aufbauen.
Im allgemeinen wird die Entstaubung wirksamer, je höher die Spannung zwischen den Elektroden ist. Die Spannung sollte jedoch nicht zu hoch sein, weil dies Überschläge zwischen den Elektroden verursachen kann. Eine zu hohe Spannung je Flächeneinheit gegen die Niederschlagselektroden kann dazu führen, dass die Staubschicht schneller geladen wird, als sie gegen die Entladungselektrode entladen wird. Diese Ladung der Staubschicht führt dann zu Funkenbildung in der eigentlichen Schicht, sog. Rückstrahlung (back-corona), wobei Staub ins Gas zurückgeworfen wird. Die Gefahr der Rückstrahlung wird grösser, wenn die Resistivität des Staubs zunimmt.
Um die Gefahr der Rückstrahlung zu reduzieren, insbesondere beim Abscheiden von Staub hoher Resistivität, und gleichzeitig eine solche Stromversorgung der Entladungselektroden aufrechtzuerhalten, dass Sprühentladungen dort erfolgen, werden nunmehr die Entladungselektroden gewöhnlich mit Strompulsen versorgt. Jede Abscheideeinheit hat einen separaten, steuerbaren strom- und/oder spannungsspeisenden Kreis mit der dazugehörigen Steuereinrichtung, damit die Strom- und/oder Spannungsversorgung jeder Einheit getrennt gesteuert werden kann. Somit wird die Stromversorgung der Entladungselektroden in jeder Einheit getrennt eingestellt, so dass eine maximale Entstaubung erzielt wird. Heute wird eine derartige Einstellung völlig von Hand ausgeführt, indem die Strompulsversorgung eingestellt wird und die hierdurch verursachte Änderung des Grads der Entstaubung kontrolliert wird, dadurch, dass die Opazität der Gase von dem elektrostatischen Abscheider gemessen wird. Diese Einstellung wird wiederholt, bis ein niedrigster Opazitätswert erzielt wird. Dieses Verfahren ist aber zeitraubend und erfordert ausserdem, dass der Bediener speziell ausgebildet ist und grosse Erfahrungen in bezug auf elektrostatische Abscheider hat, weil ein erhebliches Mass an "Gefühl" erforderlich ist, um zu entscheiden, welche andere Parameter beim Einstellen eventuell auf die Opazitätsmessung eingewirkt haben. Ferner müssen erhebliche Einstellungen durchgeführt werden, damit die Opazitätsmessungen wirksam ausgenutzt werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zum Steuern der Stromversorgung zu schaffen, das keine der obenerwähnten Nachteile aufweist.
Diese Aufgabe ist durch ein Verfahren der eingangs erwähnten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass einander entsprechende Momentanwerte für die Spannung zwischen den Entladungselektroden und Niederschlagselektroden für eine Anzahl verschiedener Pulsfrequenzen gemessen werden, und dass die Strompulsversorgung der Entladungselektroden dann auf die Pulsfrequenz eingestellt wird, für welche der grösste Momentanwert gemessen worden ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Spitzenwert der Spannung für jede Pulsfrequenz gemessen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird der Momentanwert der Spannung am Ende des Strompulses für jede Pulsfrequenz gemessen.
In noch einer bevorzugten Ausführungsform wird der Momentanwert der Spannung in einem vorbestimmten Moment nach Ende des Strompulses, jedoch bevor Beginn des folgenden Strompulses für jede Pulsfrequenz gemessen. In diesem Zusammenhang wird der Momentanwert der Spannung beispielsweise 1,6 ms nach Ende des Strompulses für jede Pulsfrequenz gemessen.
Vorzugsweise werden die Entladungselektroden mit Strompulsen versorgt, für welche der Pulsstrom auf einen Höchstwert eingestellt wird, und zwar unter Berücksichtigung der Kapazität der Stromversorgungsmittel der genannten Einheit und/oder eventueller Überschläge zwischen den Entladungselektroden und den Niederschlagselektroden.
Die Erfindung wird jetzt anhand der beigefügten Zeichnung unten näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 das Verhältnis zwischen Sekundärstrom und Sekundärspannung und die Definition gewisser Parameter;
Fig. 2, entsprechend Fig. 1, das Verhältnis zwischen Sekundärstrom und Sekundärspannung beim Abscheiden von Staub niedriger Resistivität, wobei das Verhältnis auch bei niedrigerer Pulsfrequenz veranschaulicht ist;
Fig. 3, entsprechend Fig. 1, das Verhältnis zwischen Sekundärstrom und Sekundärspannung beim Abscheiden von Staub hoher Resistivität, wobei das Verhältnis auch bei niedrigerer Pulsfrequenz gezeigt ist.
Fig. 1 zeigt das Verhältnis zwischen dem Sekundärstrom I und der Sekundärspannung U, d.h. dem Strom und der Spannung, die an der Sekundärseite einer an die 50-Perioden Wechselspannung des Netzes angeschlossenen Transformator- Vollwellengleichrichteranordnung vorhanden und an die jeweilige elektrostatische Abscheideeinheit angeschlossen sind. Das Stromniveau wird von Thyristoren an der Primärseite der Anordnung eingestellt, wobei die Thyristoren in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform, wo der Abstand zwischen den Stromspitzen 10 ms beträgt, für jede Halbperiode (CR = 1) für die Netzspannung gezündet werden. Die Thyristoren können beispielsweise auch für alle drei, alle fünf, alle sieben usw. Halbperioden gezündet werden, was mit CR = 3, CR = 5, CR = 7 usw. bezeichnet ist, wo CR "charging ratio" bedeutet. Somit bedeutet ein zunehmendes CR eine abnehmende Pulsfrequenz. Es sei erwähnt, dass das Verhältnis zwischen Sekundärstrom und Sekundärspannung von dem Rückstrahlungsgrad abhängig ist.
Fig. 1 definiert auch gewisse Parameter, die in der folgenden Beschreibung verwendet werden. Somit bezeichnet Up den Spitzenwert der Sekundärspannung, U(I=0) die Sekundärspannung am Ende des Strompulses und U=(I=0+1,6) die Sekundärspannung 1,6 ms nach Ende des Strompulses, d.h. zu einem Zeitpunkt, wenn der Sekundärstrom immer noch Null ist.
Fig. 2 entspricht Fig. 1 und zeigt das Verhältnis zwischen dem Sekundärstrom I und der Sekundärspannung U beim Abscheiden von Staub niedriger Resistivität. Zusätzlich zu dem, was in Fig. 1 gezeigt ist, veranschaulicht Fig. 2 durch eine gestrichelte Linie die bei niedrigerer Pulsfrequenz (CR > 1) erzeugte Sekundärspannung, und es ist ersichtlich, dass die Sekundärspannung niedriger ist über die ganze Periode, wenn die Pulsfrequenz niedriger ist.
Fig. 3 entspricht Fig. 1 und zeigt das Verhältnis zwischen dem Sekundärstrom I und der Sekundärspannung U, wenn Staub von ausreichender Resistivität, um Rückstrahlung zu erzeugen, abgeschieden wird. Zusätzlich zu dem, was in Fig. 1 gezeigt ist, veranschaulicht Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie die bei niedrigerer Pulsfrequenz (CR > 1) erzeugte Sekundärspannung, und es ist ersichtlich, dass die Sekundärspannung bei niedrigerer Pulsfrequenz niedriger wird am Anfang des Strompulses, jedoch schnell zunimmt, um nach einer gewissen Zeit die durchgezogene Spannungskurve zu überschreiten.
Ein Versuch ist durchgeführt worden mit einem elektrostatischen Abscheider mit zwei nacheinander angeordneten Einheiten zum Reinigen von Rauchgasen von einem mit Schwarzlauge gefeuerten Kessel, in dem MgO von sehr hoher Resistivität von den Rauchgasen abgeschieden wurde. Der Pulsstrom und die Pulsfrequenz für die erste Einheit wurden bei Werten konstant gehalten, die ein wirksames Abscheiden von MgO ergaben. Die Pulsfrequenz für die zweite Einheit wurde für eine Anzahl verschiedener Pulsstromwerte variiert, und die Opazität der Rauchgase von der genannten Einheit wurde für verschiedene CR-Werte gemessen. Der CR- Wert, bei dem die Opazität am niedrigsten war, d.h. bei dem die Abscheidung am höchsten war, wurde speziell notiert. Bei den genannten Pulsstromwerten wurden auch Up, U(I=0) und U(I=0+1,6) für verschiedene CR-Werte gemessen, und der CR-Wert, bei dem die Spannung Up, U(I=0) bzw. U(I=0+1,6) am höchsten war, wurde speziell notiert. Wenn diese speziell notierten CR-Werte verglichen wurden, hat es sich gezeigt, dass der CR-Wert, bei dem U(I=0+1,6) am höchsten war, mit dem CR-Wert gut übereinstimmt, bei dem die Opazität am niedrigsten war.
Ein entsprechender Versuch ist mit einem elektrostatischen Abscheider zum Reinigen von Rauchgasen von einem Kohlekraftwerk durchgeführt worden, in dem Asche niedriger Resistivität von den Rauchgasen abgeschieden wurde. In diesem Falle hat es sich gezeigt, dass der CR-Wert, bei dem Up am höchsten war, dem CR-Wert am nächsten lag, bei dem die Opazität am niedrigsten war. Jedoch haben die CR-Werte, bei denen U(I=0) und U(I=0+1,6) am höchsten waren, auch mit dem CR-Wert gut übereinstimmt, bei dem die Opazität am niedrigsten war.
Ferner ist auch ein entsprechender Versuch mit einem elektrostatischen Abscheider zum Reinigen von Rauchgasen von einem Kohlekraftwerk durchgeführt worden, in dem Asche hoher Resistivität von den genannten Rauchgasen abgeschieden wurde. In diesem Falle haben die CR-Werte, bei denen alle Spannungen Up, U(I=0) und U(I=0+1,6) am höchsten waren, mit dem CR-Wert gut übereinstimmt, bei dem die Opazität am niedrigsten war.
Ein deutliches Verhältnis zwischen der Sekundärspannung und der Abscheidekapazität konnte somit festgestellt werden. Für einen gegebenen Pulsstrom, der beispielsweise mit einem vorgegebenen Zündwinkel für die Thyristoren an der Primärseite der Transformator-Vollwellengleichrichteranordnung erzeugt worden ist, hat es sich herausgestellt, dass die CR-Werte, bei denen Up, U(I=0) und U(I=0+1,6) am höchsten sind, eine Pulsfrequenzeinstellung sehr nahe an der Einstellung ergeben, die zu einer maximalen Abscheidung führt. Es scheint eine Tendenz zu sein, dass der CR-Wert, bei dem Up am höchsten ist, bevorzugt wird, wenn Staub niedriger Resistivität abgeschieden wird, und dass der CR- Wert, bei dem U(I=0+1,6) am höchsten ist, bevorzugt wird, wenn Staub hoher Resistivität abgeschieden wird. Von den gewählten Parametern Up, U(I=0) und U(I=0+1,6) scheint keiner mehr geeignet zu sein als die anderen, wie auch die Abscheidungsverhältnisse sind. Es ist auch möglich, als Parameter irgendeinen Durchschnittswert für die Sekundärspannung zu verwenden, der um den Endpunkt des Strompulses oder irgendeinen anderen geeigneten Punkt zentriert ist. Es sei betont, dass der Parameter U(I=0+1,6) recht beliebig gewählt worden ist, und dass die Sekundärspannung zu irgendeinem anderen geeigneten Zeitpunkt zwischen zwei aufeinander folgenden Stompulsen auch als Parameter verwendet werden kann.
Auf Basis der oben beschriebenen Lehre wird somit die Einstellung der Stromversorgung der Entladungselektroden einer elektrostatischen Abscheideeinheit zweckdienlich gemäss der Erfindung wie folgt durchgeführt. Die Entladungselektroden der elektrostatischen Abscheideeinheit werden mit Strompulsen versorgt, für welche der Pulsstrom auf einen Höchstwert eingestellt wird, und zwar unter Berücksichtigung der Kapazität der Stromversorgungsmittel der genannten Einheit und/oder eventueller Überschläge zwischen den Entladungselektroden und den Niederschlagselektroden. Für die übrigen Einheiten, die eventuell in demselben elektrostatischen Abscheider enthalten sind, werden der Pulsstrom und die Pulsfrequenz bei dieser Einstellung bei Werten konstant gehalten, die anscheinend zu einer wirksamen Entstaubung führen. Die Pulsfrequenz der Strompulse an die Entladungselektroden der betrachteten Einheit wird variiert, und der Momentanwert eines Sekundärspannungsparameters, vorzugsweise eines der oben erwähnten Parameter Up, U(I=0) und U(I=0+1,6), wird für eine Anzahl verschiedener Pulsfrequenzen gemessen. Die Strompulsversorgung der Entladungselektroden der betrachteten Einheit wird dann auf die Pulsfrequenz eingestellt, bei der der Momentanwert des überwachten Parameters am höchsten ist. Wie oben erwähnt, liegt diese Pulsfrequenz sehr nahe an der Pulsfrequenz, die maximale Abscheidung ergibt.
Dieses Einstellungsverfahren, bei dem eine separate Einstellung für die Einheiten in einem elektrostatischen Abscheider möglich ist, ist einfach durchzuführen und erfordert keine Fachkompetenz. Ferner gibt das Verfahren eine schnelle Antwort, weil nur elektrische Signale verwendet werden und kein Messen der Opazität erforderlich ist. Die Einwirkung, die auch kleine Veränderungen der Pulsfrequenz auf die Abscheidungskapazität der Einheit haben, kann durch Überwachung des gewählten Sekundärspannungsparameters kontrolliert werden. Das Verfahren dürfte auch die Entwicklung effektiver Algorithmen für die Steuerung von Gleichrichtern ermöglichen.

Claims

1. Verfahren zum Steuern - in einer elektrostatischen Abscheideeinheit mit Entladungselektroden und Niederschlagselektroden, zwischen denen Rohgase zur Entstaubung geleitet werden - der Strompulsversorgung der Entladungselektroden, um eine maximale Entstaubung zu erzielen, bei welchem Verfahren Strompulse (I) mit einem gegebenen Impulsstrom den Entladungselektroden zugeführt werden und die Pulsfrequenz variiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass einander entsprechende Momentanwerte (Up, U(I=0), U(I=0+1,6)) für die Spannung (U) zwischen den Entladungselektroden und Niederschlagselektroden für eine Anzahl verschiedener Pulsfrequenzen gemessen werden, und dass die Strompulsversorgung der Entladungselektroden dann auf die Pulsfrequenz eingestellt wird, für welche der grösste Momentanwert gemessen worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spitzenwert (Up) der Spannung für jede Pulsfrequenz gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Momentanwert (U(I=0)) der Spannung am Ende des Strompulses für jede Pulsfrequenz gemessen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Momentanwert U(I=0+1,6)) der Spannung in einem vorbestimmten Moment nach Ende des Strompulses, jedoch vor Beginn des folgenden Strompulses für jede Pulsfrequenz gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Momentanwert U(I=0+1,6)) der Spannung 1,6 ms nach Ende des Strompulses für jede Pulsfrequenz gemessen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungselektroden mit Strompulsen (I) versorgt werden, für welche der Pulsstrom auf einen Höchstwert eingestellt wird, und zwar unter Berücksichtigung der Kapazität der Stromversorgungsmittel der genannten Einheit und/oder eventueller Überschläge zwischen den Entladungselektroden und Niederschlagselektroden.