EP0050883A1

EP0050883A1 - Verfahren zur optischen Regelung der Betriebsspannung eines elektrostatischen Abscheiders

Info

Publication number: EP0050883A1
Application number: EP81201054A
Authority: EP
Inventors: Rolf Gelhaar; Helmut Gilles
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1980-10-25
Filing date: 1981-09-19
Publication date: 1982-05-05
Also published as: JPS5799349A; ES8206988A1; DE3040330A1; DE3164744D1; ES506535A0; EP0050883B1

Abstract

Zur Optimierung der Abscheideleistung werden elektrostatische Abscheider mit einer Spannung möglichst nahe an der sich im Betrieb ändernden Überschlagsgrenze betrieben. Man geht im allgemeinen so vor, daß die Betriebsspannung mit bestimmter Geschwindigkeit bis zum Überschlag erhöht, die Überschlagsspannung ermittelt und nach dem Überschlag die Betriebsspannung - beginnend bei einer um A U unter der Überschlagsspannung liegenden Betriebsspannung - erneut erhöht wird. Im Spannungs-Zeit-Diagramm verläuft die Betriebsspannung in einer Sägezahnkurve unterhalb der Überschlagsspannung und die Fläche zwischen den Spannungskurven ist ein Maß für die Unvollkommenheit der Ausnutzung des Abscheiders. Um diese "Verlustfläche" zu verringern, sind verschiedene Vorschläge bekanntgeworden, von denen jedoch keiner voll befriedigen kann. Insbesondere ist es bisher nicht möglich, Überschläge mit einfachen Mitteln sicher zu erfassen. Um diesem Mangel abzuhelfen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Lichtwirkung der Überschläge optisch zu erfassen und zur Ermittlung der Überschlagsspannung auszunutzen. In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Anzahl der Überschläge je Zeiteinheit erfaßt wird. Außerdem ist es möglich, die Überschlagsdauer zu erfassen. Besonders vorteilhaft ist eine Kombination dieser beiden Maßnahmen. Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Regelverfahrens besteht darin, daß Überschläge anhand eines 'hänomens erfaßt werden, das diese unmittelbarer als eine Spannungsänderung und vor allem unzweideutig anzeigt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Betriebsspannung eines elektrostatischen Abscheiders durch wiederholtes Abtasten der Überschlagsgrenze, wobei die Betriebsspannung von einem Ausgangswert bis zur Auslösung eines Überschlags gesteigert, die Überschlagsspannung erfaßt und zur Bildung eines neuen, unter der Überschlagsgrenze liegenden Ausgangswertes herangezogen wird.
Zur Optimierung der Abscheideleistung werden elektrostatische Abscheider mit möglichst hoher Spannung betrieben. Diese kann maximal bis zur Überschlagsgrenze gesteigert werden. Ldztere ändert sich im Betrieb laufend in Abhängigkeit verschiedener Einflußgrößen. Für die Regelung auf optimalen Wirkungsgrad ist es daher er forderlich, die momentane Überschlagsspannung zu ermitteln und die Steuerung der Betriebsspannung danach auszurichten. Die Überschlagsspannung kann nur in der Weise ermittelt werden, daß die Betriebsspannung bis zur Auslösung eines Überschlags erhöht wird. Dabei tritt zwangsläufig ein starker Spannungsabfall bzw, ein Zusammenbruch der Spannung ein, wodurch selbstverständlich die Abscheideleistung beeinträchtigt wird. Die Regelung eines Abscheiders hat demnach von dem prinzipiellen Widerspruch auszugehen, daß einerseits eine Optimierung ohne das Auslösen von Überschlägen nicht möglich ist, daß andererseits die Überschläge selbst aber die Abscheideleistung verschlechtern und deswegen eigentlich zu vermeiden sind.
In der Praxis geht man im allgemeinen so vor, daß die Betriebsspannung mit bestimmter Geschwindigkeit bis zum Überschlag erhöht, die Überschlagsspannung ermittelt und nach dem Überschlag die Betriebsspannung - beginnend bei einer um d U unter der Überschlagsspannung liegenden Spannung - erneut erhöht wird und sofort. Im Spannungs-Zeit-Diagramm verläuft die Betriebsspannung in einer Sägezahnkurve unterhalb der Überschlagsspannung und die Fläche zwischen den Spannungskurven ist ein Maß für die Unvollkommenheit der Ausnutzung des Abscheiders.
Selbstverständlich ist man bemüht, diese "Verlustfläche" möglichst klein zu halten. Gewisse Erfolge wurden erzielt, wenn man für die Anstiegsgeschwindigkeit der Betriebsspannung und das Δ U keine Festwerte vorgibt, sondern versucht, diese Werte in sinnvoller Weise an die jeweiligen Umstände anzupassen. Ein Teil der Bemühungen läuft darauf hinaus, aus mehr als einem vorangegangenen Wert der Überschlagsspannung die tendenzielle Veränderung der Überschlagsspannung regeltechnisch auszunutzen. In jedem Fall ist eine möglichst exakte Erfassung der Überschlagsspannung erforderlich.
Dabei ergeben sich aber erhebliche Schwierigkeiten. Die Betriebsspannung verläuft nämlich nicht wie z.B. eine Batterie-Gleichspannung zeitlich unverändert, sondern als eine zwischen oberem und unterem Wert mit doppelter Netzfrequenz schwankende Gleichspannung. Diese "Welligkeit" der Spannung ist unvermeidbar und bedingt durch die Art der Spannungsumsetzung. Sie ist umso stärker ausgeprägt, je kleiner die elektrische Kapazität des Abscheiders ist. Eine geringe Kapazität haben insbesondere Naßabscheider mit Niederschlagselektroden aus Kunststoff, wobei außerdem die Kapazität mit der Säurekonzentration der abzuscheidenden Flüssigkeit absinkt. Für die Ermittlung der Überschlagsspannung ist. es daher erforderlich, zwischen einem Spannungsabfall bei normaler oder - infolge betrieblicher Änderungen - verstärkter Welligkeit und einem Spannungsabfall infolge Überschlag zu unterscheiden. Dies ist zum einen deshalb schwierig, weil die Extremwerte der Spannung infolge Welligkeit bis zu 50 % über oder unter dem Mittelwert der Spannung liegen können, wodurch auch ohne Überschlag erhebliche Spannungsänderungen auftreten, und zum anderen deswegen, weil der Spannungsabfall infolge eines Überschlags unterschiedlich stark ausgeprägt sein kann, im ungünstigsten Fall auch kleiner als die Spannungsänderung infolge Welligkeit ist.
Bei modernen Regeleinrichtungen, vergl. z.B. DE-OS 25 40 084, wird daher nicht mehr auf den Betrag der Spannungsänderung abgestellt, sondern versucht, aus dem Vergleich der Spannungsgradienten aufeinderfolgender Halbwellen auf einen Überschlag zu schließen. Derartige Einrichtungen sind verhältnismäßig aufwendig und können nur erfolgreich sein, wenn sich bei einem Überschlag tatsächlich eine meßbare Änderung im Gradienten des Spannungsverlaufs einstellt.
Bisher war es auch mit einer Einrichtung gemäß DE-OS 25 40 084 nicht immer möglich, Überschläge aufgrund von Änderungen der Betriebsspannung sicher zu identifizieren. Bei einer sehr empfindlich eingestellten Meßeinrichtung wird ein im Rahmen der Welligkeit und der Änderung betrieblicher Einflußgrößen liegender Spannungsabfall unzutreffend als Überschlag angezeigt, während eine unempfindlich eingestellte Meßeinrichtung nicht alle Überschläge anzeigen wird, weil die Spannungsänderungen unterhalb der gewählten Empfindlichkeit liegen.
Es besteht somit die Aufgabe, ein Verfahren zur Regelung der Betriebsspannung eines elektrostatischen Abscheiders der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, mit dem Überschläge mit Sicherheit erfaßt und für die Regelung ausgenutzt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Lichtwirkung der Überschläge optisch zu erfassen und zur Ermittlung der Überschlagsspannung auszunutzen. In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Anzahl der Überschläge je Zeiteinheit erfaßt wird. Andererseits ist es auch möglich, die Überschlagsdauer zu erfassen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn sowohl die Anzahl der Überschläge je Zeiteinheit als auch die Überschlagsdauer erfaßt und zur Regelung ausgenutzt werden.
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Regelverfahrens besteht darin, daß die'Erfassung eines Überschlags anhand eines Phänomens erfolgt, das unmittelbarer als eine Spannungsänderung und vor allem unzweideutig einen Überschlag anzeigt. Da es in einem Abscheider bei normalem Betrieb völlig dunkel ist, kann jeder Überschlag unabhängig von der Stärke der Lichtentwicklung und unabhängig von der Entfernung vom Aufstellungsort des Meßgerätes registriert und für die Weiterverarbeitung zu einem Regelsignal ausgenutzt werden. Im allgemeinen wird es aber zweckmäßiger sein, die "Empfindlichkeit" der Regeleinrichtung auf die praktischen Bedürfnisse einzustellen. Dies läßt sich dadurch realisieren, daß die Einrichtung derartig eingestellt wird, daß erst eine Mindestzahl von Überschlägen pro Zeiteinheit oder aber eine Mindestdauer eines Lichtbogens zur Auslösung eines Regelimpulses wirksam ist. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels eines stark vereinfachten Regelschemas näher erläutert.
Ein Elektrofilter 1 wird über einen Hochspannungstransformator 2 und einen Hochspannungsgleichrichter 3 aus einem Wechselstromnetz 4 gespeist. Zur Spannungsregelung ist im Primärkreis z.B. ein Thyristorstellglied 5 vorgesehen, das von einem Regler 6 angesteuert wird. Dieser Regler bildet aus den über die lichtempfindliche -Erfassung gewonnenen Werten die notwendigen Steuersignale für das Thyristorstellglied 5. Die lichtempfindliche Erfassung besteht aus einem am Elektrofilter 1 angeordneten lichtempfindlichen elektronischen Bauteil 7, welches durch ein von Spülluft oder Spülgas 8 durchströmtes und/oder beheiztes Schutzrohr 9 gegen Verschmutzung geschützt werden kann.
Für den Fall, daß stehende Lichtbögen erfaßt werden sollen, ist ein Zeitüberwachungsglied 10 in den Steuerkreis geschaltet. Der Wert für die Zeitüberwachung ist mit Hilfe eines angeschlossenen Reglers 101 z.B. zwischen 0,1 und 5 sec. frei wählbar bzw. von einer übergeordneten Steuereinheit her vorzugeben. Wenn das vom lichtempfindlichen elektronischen Bauteil 7 ausgehende Signal, das durch einen Lichtbogen im Elektrofilter hervorgerufen wird, den an der Zeitüberwachung 10, 101 voreingestellten Zeitwert überschreitet, wird dieses Signal weitergeleitet.
Für den Fall, daß normale Überschläge erfaßt werden sollen, ist ein Integrierglied 11 in den Steuerkreis geschaltet. Der Wert für die Zahl der zu überwachenden Impulse ist mit Hilfe eines angeschlossenen Reglers 111 z.B. zwischen 1 und 20 frei wählbar bzw. von einer übergeordneten Steuereinheit her vorzugeben. Wenn die vom lichtempfindlichen elektronischen Bauteil 7 ausgehenden Signale, die durch Überschläge im Elektrofilter hervorgerufen werden, den an dem Integrierglied 11, 111 voreingestellten Zeitwert überschreiten, wird ein Impuls weitergeleitet. Die von den beiden Meßgliedern 10 und 11 ausgehenden Impulse werden dem Regler 6 zugeleitet.
Zweckmäßigerweise sind die lichtempfindlichen elektronischen Bauteile 7_' so anzuordnen, daß der gesamte Filterinnenraum einwandfrei überwacht werden kann. Gegebenenfalls sind mehrere dieser Bauteile räumlich verteilt am Filter anzuordnen.

Claims

1. Verfahren zur Regelung der Betriebsspannung eines elektrostatischen Abscheiders durch wiederholtes Abtasten der Überschlagsgrenze, wobei die Betriebsspannung von einem Ausgangswert bis zur Auslösung eines Überschlags gesteigert, die Überschlagsspannung erfaßt und züp Bildung eines neuen, unter der Überschlagsgrenze liegenden Ausgangswertes herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwirkung der'Überschläge optisch erfaßt und zur Ermittlung der Überschlagsspannung ausgenutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Überschläge je Zeiteinheit erfaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschlagsdauer erfaßt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Anzahl der Überschläge je Zeiteinheit als auch die Überschlagsdauer erfaßt und zur Regelung der Betriebsspannung ausgenutzt wird.