EP0039816B1 - Verfahren zur fortlaufenden Optimierung des elektrischen Arbeitspunktes eines elektrostatischen Nassfilters - Google Patents

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EP0039816B1
EP0039816B1 EP81103147A EP81103147A EP0039816B1 EP 0039816 B1 EP0039816 B1 EP 0039816B1 EP 81103147 A EP81103147 A EP 81103147A EP 81103147 A EP81103147 A EP 81103147A EP 0039816 B1 EP0039816 B1 EP 0039816B1
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voltage
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maximum
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EP81103147A
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EP0039816A1 (de
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Helmut Dipl.-Ing. Herklotz
Günter Mehler
Franz Dipl.-Ing. Neulinger
Helmut Dipl.-Ing. Schummer
Horst Dr. Dipl.-Ing. Daar
Walter Dipl.-Ing. Schmidt
Heinrich Winkler
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GEA Group AG
Siemens AG
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Metallgesellschaft AG
Siemens AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/16—Plant or installations having external electricity supply wet type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/66—Applications of electricity supply techniques
    • B03C3/68—Control systems therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for the continuous optimization of the electrical operating point of an electrostatic wet filter, which is connected to an AC power supply via an electrical actuator.
  • Electrostatic separators for cleaning gases have been known for a long time.
  • the voltage at the filter is regulated in such a way that a predetermined filter current and / or a predetermined flashover frequency is established.
  • a method for continuously optimizing the electrical operating point of an electrostatic filter in which the electrode voltage passes through a maximum as a function of the energy supplied.
  • the control of the actuator is automatically changed iteratively at predetermined time intervals until the mean value of the DC filter voltage is in the range of the attainable maximum (see, for example, DE-A-2 357 017).
  • the object of the present invention is to provide a method with which the electrical operating point of the wet filter can be continuously optimized.
  • the percentage can be changed automatically depending on the measured dust load of the clean gas and / or the electrical power consumed.
  • an AC network N feeds a high-voltage rectifier 3 via a controllable thyristor actuator 1 and a high-voltage transformer 2, which supplies the required DC voltage for the electrostatic filter 4 designed as a wet filter.
  • the control voltage U 8t for the tax rate 5 of the actuator 1 is now selected so that a predetermined value of the average DC filter voltage results.
  • a value proportional to the filter direct voltage U F is taken from the filter 4 in a known manner and fed to an average generator 8. This forms from the pulsating and intermittent filter voltage within a period of z. B. 5 seconds continuously the mean value U Fm of the filter DC voltage.
  • This value U Fm together with a setpoint value of the DC filter voltage U FR stored in the memory 12, is applied to a regulator 6 which forms the control voltage U 8t for the tax rate 5.
  • the setpoint U FR ie the operating point at which the filter operates, is formed in the following manner.
  • the control voltage U 8t is continuously increased by a timing element 7, which acts on the controller 6, starting from a relatively low value U o of the filter voltage. If curve I in FIG.
  • the reduction factor in the link 11 is not fixed, but is changed depending on the dust load and / or the electrical power consumed.
  • a multiplication gate 13 may be provided, which forms a value from the mean DC filter voltage and the filter current and sets the reduction factor in the reducing element 11 in accordance with this value.
  • the reduction factor can also be changed as a function of the clean gas dust load detected by a measuring device 15.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur fortlaufenden Optimierung des elektrischen Arbeitspunktes eines elektrostatischen Naßfilters, das über ein elektrisches Stellglied an ein Wechseistromnetz angeschlossen ist.
  • Elektrostatische Abscheider zur Reinigung von Gasen sind bereits seit längerer Zeit bekannt. Hierbei wird im Regelfall die Spannung am Filter so geregelt, daß sich ein vorgegebener Filterstrom und/oder eine vorgegebene Überschlagshäufigkeit einstellt.
  • Einschlägige Steuerungen hierfür sind beispielsweise in der Siemens Zeitschrift 1971, Seiten 567-572 oder in der DE-AS 11 48 977 näher beschrieben.
  • Es ist bereits ein Verfahren zur fortlaufenden Optimierung des elektrischen Arbeitspunktes eines elektrostatischen Filters bekannt, bei dem die Elektrodenspannung ein Maximum als Funktion der zugeführten Energie durchläuft. Hierbei wird in vorgegebenen Zeitabständen die Aussteuerung des Stellgliedes auf iterativem Wege selbsttätig so lange verändert, bis der Mittelwert der Filtergleichspannung im Bereich des erreichbaren Maximums liegt (vgl. z. B. DE-A-2 357 017).
  • Es gibt nun spezielle elektrische Abscheider, bei denen während des Betriebs die Elektroden laufend oder zeitweise mit Wasser besprüht und zusätzlich in vorgegebenen Zeitabständen mit größeren Wassermengen gereinigt werden. Hierdurch kommt es bei diesen sog. Naßfiltern praktisch laufend zu elektrischen Überschlägen, während deren Dauer die Spannung am Filter einbricht, d. h. zu einem sehr unregelmäßigen Spannungsverlauf, der die üblichen Optimierungsmethoden nicht ohne weiteres anwendbar erscheinen läßt.
  • Im Regelfall werden daher derartige Naßfilter heute nur auf konstanten Filterstrom geregelt. Dieser vorgegebene Filterstromwert kann bei der Einstellung des Filters zu einem optimalen elektrischen Arbeitspunkt des Filters führen ; es ist aber nicht anzunehmen, daß dieser Optimalwert erhalten bleibt, da sich die Betriebsumstände, wie z. B. die Staubbeladungsmenge des zu reinigenden Gases, die Korngröße des Staubes, die Gasmenge, dis Gastemperatur und/oder die Art des Staubes ändern können.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem der elektrische Arbeitspunkt des Naßfilters fortlaufend optimiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches gelöst.
  • Hierbei wird von den Überlegung ausgegangen, daß auch bei einem Naßfilter infolge der Spannungszusammenbrüche durch Überschläge der über einen Zeitraum von z. B. 5 Sekunden gemittelte Wert der Filtergleichspannung ein Maximum hat, ab dem dieser Wert trotz weiterer Aussteuerung des Stellgliedes wieder sinkt und dabei der Filterstrom weiter ansteigt. Da für eine ausreichende Abscheidung Filterstrom und Filterspannung vorhanden sein müssen, liegt im Bereich des Maximums des Mittelwertes der Filtergleichspannung der beste Abscheidungswirkungsgrad. Genauere Untersuchungen haben dabei ergeben, daß der als Arbeitspunkt dienende Mittelwert der Filtergleichspannung um einen vorgegebenen Prozentsatz unterhalb des Spannungsmaximums - bei gegenüber diesem Betriebszustand erhöhten Filtergleichstrom - liegen soll, da hier noch ausreichende Spannungen mit verhältnismäßig großen Strömen zusammentreffen.
  • Der Prozentsatz kann dabei selbsttätig abhängig von der gemessenen Staubbeladung des Reingases und/oder der aufgenommenen elektrischen Leistung zusätzlich verändert werden.
  • Aufgrund des vorstehend beschriebenen Regelverfahrens ist weitgehend gesichert, daß das Filter zumindest während des größten Teils der Betriebszeit im optimalen Arbeitspunkt arbeitet.
  • Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert ; es zeigen :
    • Figur 1 ein schematisches Schaltungsschema einer Steuerung und
    • Figur 2 mögliche Verläufe des Filtergleichstroms ; aufgetragen über dem Mittelwert der Filtergleichspannung.
  • Wie aus Figur 1 ersichtlich, speist ein Wechselstromnetz N über ein steuerbares Thyristorstellglied 1 und einen Hochspannungstransformator 2 einen Hochspannungsgleichrichter 3, der die benötigte Gleichspannung für das als Naßfilter ausgebildete Elektrofilter 4 liefert. Die Steuerspannung U8t für den Steuersatz 5 des Stellgliedes 1 wird nun so gewählt, daß sich ein vorgegebener Wert der mittleren Filtergleichspannung ergibt.
  • Hierzu wird am Filter 4 in bekannter Weise ein der Filtergleichspannung UF proportionaler Wert abgenommen und einem Mittelwerbildner 8 zugeführt. Dieser bildet aus der pulsierenden und lückenden Filtergleichspannung innerhalb einer Zeitdauer von z. B. 5 Sekunden fortlaufend den Mittelwert UFm der Filtergleichspannung. Dieser Wert UFm liegt zusammen mit einem im Speicher 12 gespeicherten Sollwert der Filtergleichspannung UFR an einem Regler 6 der die Steuerspannung U8t für den Steuersatz 5 bildet. Die Bildung des Sollwertes UFR, d. h. der Arbeitspunkt bei dem das Filter arbeitet, wird auf folgende Weise vorgenommen. Durch ein Zeitglied 7, das auf den Regler 6 wirkt, wird - ausgehend von einem relativ niedrigen Wert Uo der Filterspannung - die Steuerspannung U8t fortlaufend erhöht. Erreicht hierdurch - Kurve I in Figur 2 - der Mittelwert der Filtergleichspannung, das Maximum UFM, d. h. dUFM→O, dIF wobei mit IF der Filterstrom bezeichnet ist, so wird durch die Maximalwerterfassung 9 der Speicher 10 freigegeben und übernimmt den gerade am Ausgang des Mittelwertbildners 8 anstehenden Wert UFm, der diesem Maximum UFM entspricht. Dieser Wert wird mittels eines Reduziergliedes 11 um z. B. 10 % auf den Wert UFR verringert und an den Speicher 12 als Sollwert für den Regler 6 weitergegeben. Der Regler 6 führt nun die Steuerspannung Ust in der Weise, daß dieser Sollwert möglichst erhalten bleibt.
  • Nach z. B. einem Zeitraum von 10 Minuten wird der Vorgang der Suche des optimalen Arbeitspunktes erneut wiederholt.
  • Sei z. B. angenommen, daß sich jetzt ein Kurvenverlauf gemäß der gestrichelt gezeichneten Kurve II in Figur 2 ergibt, so wird wiederum - ausgehend von einem relativ niedrigen Wert der Aussteuerung - der neue Maximalwert UFM' ermittelt und um einen bestimmten Faktor reduziert als neuer Sollwert UFR dem Regler 6 zur Verfügung gestellt.
  • Damit bei dem vorstehend beschriebenen Regelverfahren bestimmte Grenzwerte des Stromes nicht überschritten werden, wird ferner noch ein dem Filtergleichstrom IF proportionaler Wert - Leitung 14 - auf die Begrenzung des Reglers 6 gegeben. Beim Erreichen der vorgegebenen Stromgrenzen wird dann das Ausgangssignal des Reglers 6 so begrenzt, daß der Strom nicht weiter ansteigt.
  • Wie bereits bemerkt, kann es von Vorteil sein, wenn der Reduktionsfaktor im Glied 11 nicht fest gewählt wird, sondern abhängig von der Staubbeladung und/oder der aufgenommenen elektrischen Leistung verändert wird. Hierzu kann z. B. ein Multiplikationsgleid 13 vorgesehen sein, das aus der mittleren Filtergleichspannung und dem Filterstrom einen Wert bildet und entsprechend diesem Wert den Reduktionsfaktor im Reduzierglied 11 einstellt. Wie durch die gestrichelte Leitung 16 angedeutet, kann aber auch der Reduktionsfaktor abhängig von der durch ein Meßgerät 15 erfaßten Reingasstaubbeladung verändert werden.
  • Zur Ergänzung des vorstehend beschriebenen Suchverfahrens des optimalen Arbeitspunktes wurden Funktionsbausteine in Form logischer Schaltungen und Verstärker angegeben. Im Zuge der Rechnertechnik, insbesondere dem Einsatz von Mikroprozessoren, wird heute vorteilhafterweise die Steuerung durch eine entsprechende Mikrocomputersteuerung realisiert. In einer solchen Steuerung können dann auch noch weitere Parameter, wie Primärstrom und Durchschlagshäufigkeit, verarbeitet werden.

Claims (1)

  1. Verfahren zur fortlaufenden Optimierung des elektrischen Arbeitspunktes eines elektrostatischen Naßfilters (4), das über ein elektrisches Stellglied (1) an ein Wechselstromnetz (N) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in vorgegebenen Zeitabständen die Aussteuerung des Stellgliedes (1) auf iterativem Wege selbsttätig so lange verändert wird, bis der Mittelwert der gemessenen Filtergleichspannung (UFm) im erreichbaren Maximum dieses Mittelwertes liegt, daß hieraus ein Arbeitspunkt bestimmt wird, bei dem der Mittelwert der Filtergleichspannung (UFR) um einen vorgegebenen Prozentsatz unterhalb des Spannungsmaximums (UFM) - bei gegenüber diesem Betriebszustand erhöhten Filtergleichstrom (JF) - liegt und daß dieser Prozentsatz abhängig von der gemessenen Staubbeladung des Reingases und/oder der aufgenommenen elektrischen Leistung des Filters (4) selbsttätig verändert wird.
EP81103147A 1980-05-09 1981-04-27 Verfahren zur fortlaufenden Optimierung des elektrischen Arbeitspunktes eines elektrostatischen Nassfilters Expired EP0039816B1 (de)

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