JPH039780B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 本発明を限定する請求の範囲は次の通りであ
る。

１ 励起レベルを変えられる制御ユニツトによつ
て励起される静電集塵器内でその運転中に生じる
逆コロナを検出する方法において、 前記励起レベルの増大時にエミツタ又は高負荷
電圧の交流成分の最小電圧レベルが一定レベルに
なつているか減少しているかの少なくとも何れか
を検出し、前記励起レベルが一定に保たれている
時には前記最小電圧レベルの減少を検知するため
に、前記最小電圧レベルをモニタする工程と、 前記最小電圧レベルをモニタした結果に基づい
て逆コロナの存在を検出する工程から成る 逆コロナの検出方法。

２ 逆コロナを検出した時に有効逆コロナ開始電
流及び有効コロナ開始電圧を含むパラメータを測
定する工程を有する請求項第１項に記載の逆コロ
ナの検出方法。

３ 測定された有効逆コロナ開始電流及び有効逆
コロナ開始電圧を用いて有効逆コロナ電流のパラ
メータを定める工程を有する請求項第２項に記載
の逆コロナの検出方法。

４ 決定された有効逆コロナ電流を用いて有効逆
コロナ導電度のパラメータを定める工程を有する
請求項第３項に記載の逆コロナの検出方法。

５ 決定された有効逆コロナ電流を用いて有効集
塵器導電度のパラメータを定める工程を有する請
求の範囲第４項に記載の逆コロナの検出方法。

６ 有効集塵導電度を電極の汚れの指標として、
電極クリーニングシステムのクリーニング期間及
びクリーニング強度を調整する工程を有する請求
項第５項に記載の逆コロナの検出方法。

７ 測定されかつ決定された前記のパラメータの
少なくとも１つを用いて、集塵器の励起レベル、
電極のクリーニング期間及び強度並びにガスの状
態のレベルを制御する工程を有する請求項第５項
に記載の逆コロナの検出方法。

８ 測定されかつ決定された前記のパラメータの
少なくとも１つを用いて、逆コロナに対する集塵
器の感度、逆コロナの苛酷度及び電極の汚れ度を
含む集塵器の少なくとも１つの条件を指示する工
程を有する請求項第５項に記載の逆コロナの検出
方法。

９ 有効逆コロナ電流及び有効逆コロナ開始電流
の少なくとも１つに基づいて前記励起レベルを制
御する工程を有する請求項第３項に記載の逆コロ
ナの検出方法。

１０ 有効逆コロナ電流及び有効逆コロナ開始電
流の少なくとも１つに基づいて、粉塵の抵抗率を
改善するために注入される化学物質の量を制御す
る工程を有する請求項第３項に記載の逆コロナの
検出方法。

発明の背景 本発明は、逆コロナを制限するために集塵器及
び関連する工場を管理する目的で、静電集塵器の
逆コロナを検出し、逆コロナに対する感度（受け
易さないし耐性）、集塵挙動ないし性能及び電極
の汚損を指示し逆コロナ電流及び導電度を定める
パラメーターを測定する方法に関する。

静電集塵器は、ガス中に浮遊する粉塵粒子を電
気により集塵する装置であり、２組の電極から成
り、一方の電極は高電圧の電源から励磁され、他
方の電極は接地されている。ガスと粒子との混合
物は２個の電極の間を通る。粒子は励起されたエ
ミツター電極の回りのコロナにより生じたイオン
により帯電される。電子は次に電界によりコレク
ター電極に吸引される。

各々が高電圧源から励起される１以上の電界を
各々の集塵器が有していてもよい。各々の電界
は、並列に接続されたいくつかのエミツター電極
と、集塵器枠により接地されたいくつかのコレク
ター電極とを通常備えている。そのため非常に大
形の高価な装置になる。

エミツター電極は、所要の高電圧を形成するた
めの変圧器と、動力制御ユニツトとを有してい
る。第１図に典型的な静電集塵器の励起装置をブ
ロツク線図により示し、第１図において１はシリ
コン制御整流器、２は高圧変圧器、３はダイオー
ドブリツジによる整流器、４は集塵器の電気的領
域、５，６はその第１区画及び第２区画である。
動力制御ユニツトは磁気増幅器又はシリコン制御
増幅器位相制御装置を用いて変圧器への１次交流
入力を制御する。高電圧の変圧器入力は、基準信
号又は設定点信号を用いて制御ユニツト出力を変
えることにより調節される。動力制御ユニツトの
基準信号を調節するとエミツター電極とエミツタ
ー電流とが共に変化する。エミツター電圧レベル
信号とエミツター電流レベル信号とは、集塵器の
各々の電気的区画について分圧抵抗回路を使用す
ることにより取得される。

制御ユニツト基準信号が零から増大すると、エ
ミツター電圧は増大するが、エミツター電流は零
にとどまつている。「エミツターコロナ開始電圧」
と呼ばれる或るエミツター電圧においてエミツタ
ー電流が開始される。制御ユニツト基準信号が更
に増大するとエミツター電流は増大する。エミツ
ター電圧は集塵器の状態及び励起レベルに依存し
て増減し得る。第２図には、50Hz交流により励起
される典型的な集塵器において、低、中、高の各
励起レベル即ち制御ユニツト基準信号に対するエ
ミツター電圧波形及びエミツター電流波形が図示
されている。エミツター電流は、エミツター電圧
の増大に合致するパルス波形であり、エミツター
電圧は、直流レベルに重畳された交流成分を有し
ている。

逆コロナは、集塵された粉塵層中に生ずるガス
状の降伏である。この降伏は高抵抗性の粉塵を通
る電荷の導通によつて集塵された粉塵中に生じた
強力な電界の結果である。静電集塵器の集塵効率
は逆コロナの存在により低下する。逆コロナを検
出し制限することは、高抵抗性の粉塵例えばクイ
ンズランド炭フライアツシユが静電集塵器により
集塵される場合には重要である。

静電集塵器の励起レベルが増大すると、電極間
の電界及び粒子の電荷が増大するため、粒子の集
塵能力が改善される。逆コロナの発生に充分な電
荷が一旦流れると、逆コロナの有害な効果のた
め、励起の改善により達成された改善が制限され
る。励起と共に著しく増大する逆コロナ効果は、
静電集塵器の集塵効率を低下させる。最大効率
は、逆コロナ形成励起レベルのところか又はその
直上において得られる。

逆コロナを防止するには、集塵器への流入ガス
が集塵器に到達する前にその流入ガスに別のガス
を供与する。三酸化硫黄、アンモニア又は水蒸気
のような物質が、逆コロナの減少又は除去により
集塵器の挙動を改善するために、従来から用いら
れている。これらの物質のうちの或るものは非常
に高価であるため、調整剤の添加量を適正に制御
しない限り、集塵器の運転コストが大幅に増大す
る結果となる。

発明の要約 本発明の目的は、「最小２次電圧のモニターに
よつて、静電集塵器の逆コロナの存在を検出する
ことにある。

本発明によればこの問題は、交流エミツター電
圧の最低レベル（「最小２次電圧」と呼ばれる）
をモニターすることにより解決される。励起の増
大に対し「最小２次電圧」が減少するか又は一定
になつている場合、又は一定の励起に対し「最小
２次電圧」が減少する場合に、逆コロナが検出さ
れる。

このように逆コロナの存在は、正常な作動励起
又は励起の増大について検出し得る。逆コロナの
存在は集塵器の効率低下の１つの要因を示すので
非常に重要である。

本発明の一目的は、逆コロナが検出され得る最
小励起レベルにおいて重要なパラメーターを測定
することにある。測定すべきパラメーターには、
「有効逆コロナ開始電圧」、「有効逆コロナ開始電
流」及び「有効逆コロナ開始最小電圧」がある。

この問題は、逆コロナ検出のための上述した方
法を用いて、逆コロナが検出され得る最低励起レ
ベルを見出だされるまで、その時々の作動励起に
おいての逆コロナの存在に依存して、励起を上下
させることにより解決される。

このようにして、次の事項の指示を与えるパラ
メーターが測定される。

(イ) 逆コロナに対する集塵装置又は粉塵の耐性な
いし感度−「有効逆コロナ開始電流」 (ロ) 集塵器の性能ないし挙動−「有効逆コロナ開
始電圧」 (ハ) エミツター電極汚損−「有効逆コロナ開始最
小電圧」 これらのパラメーターは、集塵器の最適作動を
確保するために、操作者又はプラント制御系統に
より使用可能な、有用なデータを与える。

本発明の別の目的は、正常な励起においての逆
コロナに関連した重要なパラメーターを定めるこ
とにある。

取得すべきパラメーターには、「有効逆コロナ
電流」と、「集塵器の有効導電度」が含まれる。

この問題は、「有効逆コロナ開始電流」、「有効
逆コロナ開始電圧」、「エミツターコロナ開始電
圧」、現在の平均エミツター電圧及び現在の平均
エミツター電流を含む計算を用いることによつて
解決される。

このようにして、次の現在の作動状態を表わす
パラメーターを測定することができる。

(イ) 逆コロナの強さ−「有効逆コロナ電流」 (ロ) コレクター電極の汚損−「集塵器の有効導電
度」「有効逆コロナ導電度」 これらのパラメーターは集塵器の作動に関する
情報を絶えず与える。この情報は操作者又はプラ
ント制御系統によつて使用される。

本発明の更に別の目的は、上述した種々の測定
によつて得られた情報を用いて、集塵器の励起レ
ベル、電極のクリーニング装置、調整装置及び関
連するプラントを管理することにある。

このようにして集塵器及びそれに組合されたプ
ラントの制御が最適に維持される。これらのパラ
メーターの使用により、逆コロナの起こる集塵装
置がより廉価に操作され、その性能も改善され
る。

本発明の更に別の目的は、上述した方法により
導出された集塵器の１以上の状態を表示すること
にある。

このようにして、集塵器の重要な状態の指示
が、操作及び保守要員に供与される。

詳細な説明 本発明の目的は、エミツター電極の電流及び電
圧の測定により逆コロナの発生を検出することに
ある。エミツター電極の電圧は、重畳された波形
をもつた直流レベルである。逆コロナの開始を検
出するには、波形の最低点の直流電圧を測定せね
ばならない。この値は「最小２次電圧」と呼ばれ
る。次の３つの可能な測定技術がある。

(イ) アナログピーク検出−測定回路を使用する。

(ロ) コンピユーターシステムを用いて電圧レベル
をモニターし最小レベルを定める。

(ハ) シリコン制御整流器を使用して、エミツター
電極の励起直前に電圧レベルを測定する。

集塵器の励起が増大するか又は一定に保たれて
いる時に「最小２次電圧」が減少すると、逆コロ
ナが検出される。静電集塵器の励起のわずかな変
化が「最小２次電圧」の変化をひき起こさない点
は「有効逆コロナ開始点」と呼ばれる。この点
は、静電集塵器の励起を制御して最小２次電圧を
モニターするために、電子装置を用いて定めるこ
とができる。制御装置は、この有効逆コロナ開始
点を定めるために、次の２つの技術を使用し得
る。

(イ) 励起を徐々に増大又は減少させて、最小２次
電圧の変化率が零となることを点検する。

(ロ) 「最小２次電圧」の最大レベルが見出される
まで励起を徐々に増大又は減少させる。

「最小２次電圧」は、逆コロナ開始点より低い
励起について増大し、この点をこえて励起が増大
すると減少するので、上述の(イ)、(ロ)のうちのどち
らも、「逆コロナ開始点」を定めるために使用す
ることができる。「逆コロナ開始点」は逆コロナ
を形成する励起レベルの指標である。

本発明の一目的は、逆コロナの検出に関連した
パラメーターを測定することにある。これらのパ
ラメーターは、粉塵の逆コロナの受け易さないし
逆コロナに対する耐性、集塵器の性能ないし挙動
及び電極の汚損についての情報を与えると共に、
励起、電極のクリーニング又はガスの状態を調節
する制御装置において使用することができる。

「有効逆コロナ開始点」において測定された平
均エミツター電流は、「有効逆コロナ開始電流」
と呼ばれる。このパラメーターは粉塵及び静電集
塵器の逆コロナの受け易さの指標である。「有効
逆コロナ開始電流」が低いことは、逆コロナを受
け易い（逆コロナ耐性が低い）ことを示す。

「有効逆コロナ開始点」において測定された平
均エミツター電圧は、「有効逆コロナ開始点」と
呼ばれる。このパラメーターは静電集塵器の性能
ないし挙動の指標である。「有効逆コロナ開始電
圧」の高いことは、静電集塵器の性能が高いこと
を表わしている。「有効逆コロナ開始電流」及び
「有効逆コロナ開始電圧」のモニターによつて、
プラントの性能ないし挙動の指標と、逆コロナの
受け易さとの指標が得られる。

「有効逆コロナ開始点」において測定された
「最小２次電圧」は、有効逆コロナ開始最小電圧
と呼ばれる。この電圧のモニターによつて、エミ
ツターの汚損或いは粉塵形成の指標が得られる。
「有効逆コロナ開始最小電圧」の増大はエミツタ
ーの汚損を表わしている。

本発明の別の目的は、逆コロナ電流の指標であ
る信号と逆コロナ導電度の指標である信号とを定
めることにある。これらの定められた信号はそれ
ぞれ「有効逆コロナ電流」及び「有効逆コロナ導
電度」と呼ばれる。これらのパラメーターを定め
るには、上述したように、これらの点が検出され
るまで、励起レベルを零から増大させるか、又は
励起レベルを減少させるかして、「エミツターコ
ロナ開始電圧」、「有効逆コロナ開始電圧」及び
「有効逆コロナ開始電流」を定めることが必要に
なる。

エミツター電圧の平均レベル及びエミツター電
流の平均レベルは、作動励起レベルにおいて測定
せねばならない。次の２つの可能な測定技術があ
る。

(イ) アナログアベレージング回路を使用する。

(ロ) 信号を或る充分な回数サンプリングする（交
流の１励起サイクル当り５以上のサンプルが必
要である）ために、コンピユーターシステムを
使用し、交流の励起サイクルの整数倍に等しい
期間に亘り、サンプリングされた数値をアベレ
ージングする。

「有効逆コロナ電流」は、次の式の計算によつ
て定める。

I_B＝I_E−ｋ（V_E−V_O）V_E ここに I_B＝「有効逆コロナ電流」 I_E＝平均エミツター電流の測定値 V_O＝「エミツターコロナ開始電圧」 V_E＝平均エミツター電圧の測定値 定数ｋの値は次の式の計算によつて定める。

ｋ＝I_EBO／（V_EBO−V_O）V_EBO ここに I_EBO＝「有効逆コロナ開始電流」 V_EBO＝「有効逆コロナ開始電圧」 「有効逆コロナ電流」は、集塵器に存在する逆
コロナ電圧の強さの指標である。「有効逆コロナ
電流」が高いほど逆コロナ状態の強さが大きくな
る。逆コロナは集塵器の効率を劣化させる主な要
因であるから、「有効逆コロナ電流」信号は、集
塵器の効率が低下する逆コロナの強さよりも励起
レベルが低かつたことを確実にするために使用さ
れよう。

「有効逆コロナ導電度」は次式の計算によつて
定める。

C_B＝I_B／V_E ここにC_B＝「有効逆コロナ導電度」 「有効逆コロナ導電度」は、コレクター電極汚
損或いは粉塵形成の表示を与える。「有効逆コロ
ナ開始電流」よりも著しく高いエミツター電流レ
ベルにおいて測定された、エミツター電流の変化
に伴う「有効逆コロナ導電度」の変化率の増大
は、コレクター板形成の増大を指示する。「有効
逆コロナ電流」は、「有効逆コロナ開始電流」以
上において測定された集塵器セル導電度から「集
塵器の有効導電度」を引算することにより導出し
得る。

「集塵器の有効導電度」は、次式の計算によつ
て定める。

C_EP＝（I_E−I_B）／V_E ここにC_EP＝「集塵器の有効導電度」 「集塵器の有効導電度」は、コレクター電極及
びエミツター電極の汚損ないしは粉塵形成の指標
を与える。エミツター電極の汚損が一定な場合に
エミツター電圧の変化の伴つて「集塵器の有効導
電度」の変化率が増大することはコレクター板形
成の増大を表わしている。集塵器の有効導電度
は、「有効逆コロナ開始電流」以下の集塵器セル
導電度を測定することによつても得られる。

本発明の更に別の目的は、集塵器の状態の指標
を操作者に与えると共に、集塵器及び関連するプ
ラントの制御装置に信号を送出することにある。
上述した方法により導出された信号を使用し得る
これらの制御装置には、集塵器励起コントローラ
ー、集塵器電極クリーニング装置及びガス調整ユ
ニツトの制御装置がある。上述した方法の全部又
は一部は、上述した一以上の制御装置に具体化す
ることも、また独立した測定系統とすることもで
きる。

励起制御ユニツトは「有効逆コロナ電流」信号
を用いてもよい。励起レベルは有効逆コロナ電流
の所望のレベルが達成されるまで調節される。別
の方法として、励起制御ユニツトは、「有効逆コ
ロナ開始電流」を基準点として使用し、エミツタ
ー電流がこの基準点より高いか又は低い所望の値
となるまで励起レベルを調節してもよい。

電極クリーニング装置は、設定時間隔で、或る
場合には可変強度で操作される。上述した方法を
用いて電極汚損の変化をモニターすることによ
り、過度な汚損が起こらないように、またクリー
ニングが過大にならないように、クリーニングの
期間とその強さとを調節することができる。

ガス調整装置は、ガス−粒子混合物に化学物質
を注入することによつて粉塵の抵抗率を改善する
ために用いられる。このことの主な目的は、逆コ
ロナを除去することにある。一定励起レベルにつ
いて有効逆コロナ電流をモニターし、又は「有効
逆コロナ開始電流」をモニターすることにより、
所望の逆コロナ減少を達成するのに必要な量ま
で、化学物質の注入量を制限することができる。
調整剤の量は、所望の「有効逆コロナ電流」又は
「有効逆コロナ開始電流」が達成されるまで自動
的に調節される。逆コロナが作動励起レベルにお
いて検出されるか又は「有効逆コロナ電流」が所
望レベルよりも高くなつた時に調整剤を注入する
ことができる。

上述した検出方法はアナログ電子システムによ
り具体化することもできるが、実際には、所要の
測定を行うためにマイクロコンピユーターが使用
される。マイクロコンピユーターの入力信号に
は、エミツター電圧信号、エミツター電流信号、
最大エミツター電圧、「最小２次電圧」及び最大
エミツター電流がある。この最後に述べた３つの
信号は、アナログピーク検出器又はマイクロコン
ピユーターによるサンプリング技術を上述したよ
うに使用して、エミツター電圧信号及びエミツタ
ー電流信号から取得される。マイクロコンピユー
ターは、励起レベルの変化を可能にする出力信号
を送出する。

測定されたパラメーターは、指示器、デイスプ
レイ又はプリンターにより操作者が利用できる状
態になる。マイクロコンピユーターは、上述した
測定のほかに、励起の制御、電極クリーニングの
制御又は調整制御のような他の機能を行うために
も使用し得る。逆コロナ検出装置は、既存のマイ
クロコンピユーターのような適切な制御装置の一
部として組込まれ、余分の設備は不要である。