SE506423C2 - Förfarande för att vid en elektrostatisk stoftavskiljare styra slagningsintervallens längd och övriga slagningsparametrar - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 506 423 stoftkakan vid utfällningselektroden genom sin tillväxt gradvis försämrar filtrets funktion är slagning önskvärd innan stoftkakan blir för tjock. Å andra sidan frigörs under varje slagning en avsevärd mängd stoft som äterförs till rökgasen, med momentant minskad avskiljningsgrad som följd.

Dessutom leder en för hög slagningsfrekvens till utbildandet av en härd fastsittande beläggning pä utfällningselektroden som ej längre kan avlägsnas genom slagning. Den valda slag- ningsfrekvensen blir en kompromiss som exempelvis ska maxi- mera den genomsnittliga avskiljningsgraden. Andra slagnings- parametrar som kan varieras är antalet slag under varje slagning och deras styrka. Även den elektriska spänningen mellan emissionselektrod och utfällningselektrod kan sänkas, kopplas bort eller t o m reverseras under slagningen för att underlätta stoftets lösgörande under slagningen. Reversering beskrivs exempelvis i SE 455 048.

En elektrostatisk stoftavskiljare bestär av ett antal av- skiljarenheter som är seriekopplade. Eftersom den avskilda stoftmängden per tidsenhet minskar kraftigt med antalet av- skiljarenheter som rökgasen har passerat mäste slagningen regleras separat för varje avskiljarenhet. För att vid slag- ning i en avskiljarenhet frigjort stoft ska kunna avskiljas igen i en senare avskiljarenhet ska dock slagningen vara samordnad sä att den inte genomförs samtidigt i flera av- skiljarenheter. Även slagningsföljden i en avskiljarenhet. som innehäller ett flertal avskiljningselektroder som ska släs, väljs med omsorg, sä att alla plåtar släs en gäng under en s k slagningscykel, där slagningsföljden mellan plätarna har valts med mälet att minimera äterföringen av stoft till rökgasen.

Det växande antalet styrparametrar hos en elektrostatisk stoftavskiljare har ökat komplexiteten i reglersystemen. Ett problem med detta är att själva inregleringen av slagnings- 10 15 20 25 30 35 soal42s parametrar som exempelvis slagningsfrekvensen ökar störningen i avskiljarens funktion.

Om injusteringen av exempelvis slagningsfrekvensen görsi manuellt med hjälp av utslaget pà en opacitesmätare (rökt tf hetsmätare) àtgár så lang tid för justeringen, att ett ogvnn- samt värde hos slagningsfrekvensen under injusteringen kan leda till förhöjda utsläpp under inställningstiden. Dessutom finns en risk att driftvariationer negativt påverkar injuste- ringen om avsevärda förändringar i stoftkoncentrationen,“ stoftsammansättningen eller gastemperaturen förekommer under den tid som àtgàr för injusteringen. Detta gäller redan vid inregleringen av avskiljarens elektriska parametrar och är ett ännu mera svárbemästrat problem vid injusteringen av V exempelvis slagningsfrekvensen därför att slagningsfrekvénsen varierar mellan minuter för den första avskiljarenheten till flera timmar eller t o m dygn för den sista.

I US 4,432,062 beskrivs en automatisk optimering av slag; ningsfrekvensen med avseende pà medelvärdet av den resterande stofthalten i rökgasen efter filtret. Nackdelarna med denna: metod är ett beroende av mätningen av den resterande stoft- halten i rökgasen och att slagningsfrekvensen varierar över flera storleksordningar mellan avskiljarenheterna. Vid val av slagningsfrekvenserna hos avskiljarenheterna som oberoende parametrar leder detta till en samtidig optimering av många: parametrar, något som lätt leder till suboptimering eller avsaknad av konvergens hos optimeringsalgoritmen. Väljs i förväg bestämda funktionella sammanhang mellan slagnings- frekvenserna, exempelvis konstanta relativa förhållanden, begränsas à andra sidan antalet frihetsgrader för mycket, med risk för suboptimering. Motsvarande förhållanden gäller för andra slagningsparametrar, exempelvis spänningen under slag- ningen. 10 15 20 25 30 35 506 423 Det har visat sig att de hittills prövade metoderna för styr- ning av slagningsparametrarna inte alltid leder fram till den optimala parameterkombinationen och framför allt är alldeles för längsamma.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Uppfinningen avser ett förfarande för att vid en elektro- statisk stoftavskiljarenhet, innefattande emissionselektroder och utfällningselektroder, mellan vilka en högspänning upp- rätthälls genom en till dessa matad konstant eller pulserande likström, sä att under inverkan av det elektriska fältet mel- lan elektroderna de av strömmen mellan dessa uppladdade par- tiklarna förs mot utfällningselektroder och deponeras pä dessa, varvid pä utfällningselektroderna deponerat stoft avlägsnas med mekanisk slagning av utfällningselektroderna, styra slagningsintervallens längd och övriga slagningsparametrar.

Man väljer en styrstrategi för de elektriska parametrarna och bibehäller denna strategi under optimeringen. Man varierar intervallet mellan slagningstillfällena och kan även variera övriga slagningsparametrar säsom antal slag, slagningsstyrka och ström eller spänning mellan elektroderna under slagnings- perioden. Man mäter ström och spänning under intervallet mel- lan slagningstillfällena, man beräknar medelvärdet av ström- men, spänningen eller nagon av strömmen och/eller spänningen härledd storhet under intervallet mellan slagningstillfäll- ena, och man använder detta beräknade medelvärde för att styra slagningsintervall och övriga slagningsparametrar.

Syftet med uppfinningen är, att genom lämpliga styrstrategier tillnärmelsevis under slagningsintervallen maximera en genom- snittlig stoftavskiljningsgrad för att minimera stoftut- släppen hos en anläggning som innefattar de elektrostatiska stoftavskiljarna. 10 15 20 25 30 35 506) 423 När ett stoftskikt byggs upp pà utfällningselektroderna medf för det ett spänningsfall över stoftskiktet som väsentligen är proportionellt till stoftskiktets tjocklek. Ju tjockare skiktet blir, desto större del av spänningen mellan emiš4 sionselektroderna och utfällningselektroderna ligger över stoftskiktet. Detta leder till minskad ström om spänningen mellan elektroderna bibehålls. För att behålla samma ström mäste spänningen ökas. Med tilltagande tjocklek hos stoft- skiktet minskar avskiljningsgraden. Eftersom derivatan av spänningen i detta fall är väsentligen proportionell mot mängden avskilt stoft per tidsenhet, yttrar sig detta i¿att§ spänningens derivata avtar med tiden, som visat i Fig.3â se: beskrivningen nedan. Den, under intervallet mellan slagnings- perioderna, minskande avskiljningsgraden skulle skenbart kunna bemötas med att man gör slagningsintervallen sa korta som möjligt. Det visar sig dock att man vid renslagning: alltid fär ett restskikt kvar efter slagningen och att detta reststoftskikt har en tjocklek som ökar med avtagande längd pà slagningsintervallet. Följden blir att man vid korta slag- ningsintervall börjar högre upp pá spänningskurvan direkt efter slagning och inte kan tillgodoräkna sig den del av spänningskurvan som har den största derivatan vid val av längre slagningsintervall.

Om man därför jämför korta och långa spänningsintervall;fiin- ner man att man med korta intervall får en relativt settï lägre avskiljningsgrad i början som inte minskar sa mycket _ under intervallet, medan man med lànga intervall far en högre avskiljningsgrad i början men en kraftigare minskning till ett relativt sett lagt värde pá slutet.

Detta innebär att man kan finna ett optimalt slagningsinter- vall med en genomsnittligt sett högsta avskiljningsgrad, med bortseende fràn slagningsförluster, genom val av en lämplig styrstrategi. Till detta kommer givetvis att man ökar för- 10 15 20 25 30 35 506 423 lusterna vid slagning genom att ha korta slagningsintervall, men detta ligger utanför tillämpningen av aktuell uppfinning.

Hur man söker sig fram till optimalt slagningsintervall beror i hög grad på den aktuella elektriska styrningen av den elektrostatiska stoftavskiljarenheten. Om strömmen hålls konstant kan det vara lämpligt att söka den minsta medel- spänningen eller den maximala medelökningen (spänningsderi- vatan). Om spänningen hålls konstant kan det vara lämpligt att söka den maximala medelströmmen. Om strömmen måste begränsas på grund av att s k àterstrålning från stoftskiktet medför att spänningen sjunker när strömmen ökar över ett visst värde kan det vara lämpligt att man söker maximera medeleffekten. Om avskiljarenheten styrs så att man söker arbeta tätt invid gränsen för elektriskt överslag motsvarar detta i huvudsak drift med konstant ström. Det är fältstyrkan i gasen, snarare än spänningen mellan elektroderna, som avgör överslagsnivån, och regleringsprincipen kan väljas ungefär som om strömmen hålls konstant.

En ytterligare styrstrategi maximerar någon annan ur strömmen och/eller spänningen härledd storhet än medeleffekten under slagningsintervallet.

En ytterligare styrstrategi går ut pà att man under inter- vallet mellan slagningstillfällena styr ström och/eller spänning, på i och för sig känt sätt, så att den elektro- statiska stoftavskiljarenheten arbetar nära sin överslags- gräns under aktuella förhållanden.

Inom ramen för uppfinningstanken kan man även välja att genomföra en samtidig optimering av minst två slagningspara- metrar såsom slagningsintervallens längd, antal slag, slag- ningsstyrka och ström eller spänning mellan elektroderna under slagningsperioden. 10 15 20 25 30 35 5o§ 42s Man kan därvid även under en slagningsperiod pàföra vanje utfällningselektrod flera konsekutiva slag och därvid,flmellan de konsekutiva slagen, successivt sänka spänningen mellan elektroderna eller strömmen till elektroderna. L RITNINGSFÖRTECKNING Fig. l visar schematiskt en stoftavskiljare för genomförandet av aktuellt förfarande. *A Pig. 2 visar schematiskt strömmen som funktion av tiden under nägra slagningsintervall vid konstanthàllning av spänningen för tvà olika längder hos slagningsintervallen, Fig. 2ä och 2b. " Fig. 3 visar schematiskt spänningen som funktion av tiden under nagra slagningsintervall vid konstanthàllning avi I strömmen för tva olika längder hos slagningsintervallen,A Pig. 3a och ab. ii BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER sranae, av aktuellt förfarande. Stoftavskiljaren har en inloppskanal 41 och en utloppskanal 42 och innefattar tre stoftavskilfiar- enheter l, 2, 3 med var sin stoftficka 11, 12, 13. Avskiåjqr- Pig. 1 visar schematiskt en stoftavskiljare för genomfä enheterna matas med likström fràn tre likriktare 21, p och 23. Likriktarna 21-23 styrs och övervakas av en styrenhet 30.

Denna styrenhet 30 kommunicerar även med anordningar Si, 52 och 53 för slagning av utfällningselektroderna i stoftåvf skiljarenheterna 1, 2 och 3.

Pig. 2 visar schematiskt hur strömmen I genom en avskiljar- enhet varierar med tiden under ett slagningsintervall 2 om spänningen U mellan elektroderna hàlls konstant. Genom? ökningen av stoftskiktets tjocklek minskar strömmen med' lO 15 20 25 30 35 506 423 tiden. Den maximala strömmen direkt efter en slagningsperiod S är högre efter ett längt slagningsintervall Zb). (ïamax, Fig- 2a) än efter ett kort (Ibmax, Pig.

Pig. 3 visar schematiskt hur spänningen U över en avskiljar- enhet varierar med tiden under ett slagningsintervall T om strömmen I genom avskiljarenheten hälls konstant. Genom ökningen av stoftskiktets tjocklek ökar spänningen med tiden.

Den minimala spänningen direkt efter en slagningsperiod S är lägre efter ett längt slagningsintervall (Ubmin, 3b).

(Uamin, Fig. Ba) än efter ett kort Pig.

Med hjälp av Pig. 3 kan nu utföringsformer av förfarandet förtydligas. Korta slagningsintervall leder till ett tjockare reststoftskikt pä utfällningselektroden som resulterar i en högre spänning Ubmin direkt efter en slagningsperiod S (Pig. 3b). Ett längre slagningsintervall innebär ett tunnare rest- stoftskikt och därmed en lägre spänning Uamin (Pig. 3a).

Däremot blir krökningen nerät av spànningskurvan, som hänför sig till gradvis försämrad stoftavskiljning, större mot slu- tet av slagningsintervallet. En styrstrategi gär nu ut pä att bestämma en optimal längd hos slagningsintervallet som, vid konstant ström, minimerar spänningens medelvärde under slag- ningsintervallet. En annan styrstrategi gär i stället ut pä att bestämma en optimal längd hos slagningsintervallet som maximerar spänningens derivata under slagningsintervallet.

Bäda styrstrategierna leder till en längd hos slagningsinter- vallen som leder till en tillnärmelsevis maximal genomsnitt- lig stoftavskiljningsgrad under slagningsintervallet.

Pä ett liknande sätt kan med utgängspunkt frän Pig. 2 en styrstrategi väljas som gär ut pä att bestämma den längd hos slagningsintervallet som, vid konstant spänning, maximerar strömmens medelvärde under slagningsintervallet.

Claims (13)

10 I5' 20 25 30 35 sosg42s PATENTKRAV

1. Förfarande för att vid en elektrostatisk stoftavskiljar- enhet (1, 2, 3), innefattande emissionselektroder och utfall- ningselektroder, mellan vilka en högspänning upprätthålls genom en till dessa matad konstant eller pulserande likštröm, så att under inverkan av det elektriska fältet mellan eäektå roderna de av strömmen mellan dessa uppladdade partiklarna I förs mot utfällningselektroderna och deponeras på dessa; varvid på utfällningselektroderna deponerat stoft avlägsnas' med mekanisk slagning av utfällningselektroderna, genomïatt: en eller flera mekaniska impulser påförs elektroderna enskilt eller gruppvis på ett förutbestämt sätt, så att avskilfiås ni hetens samtliga utfällningselektroder rensas under återkomm- ande, relativt korta, slagningsperioder åtskilda genom š§ag~ ningsintervall av väsentligt större längd, styra slagnings- intervallens längd och övriga slagningsparametrar. k ä n n e t e c k n a t av att man väljer en styrstrategi för de elektriska parametrarna och bibehåller denna strategi under optimeringen, man varierar intervallet mellan slagningstillfällena och kan även variera övriga slagningsparametrar såsom antal slag¿ _ slagningsstyrka och ström eller spänning mellan elektrohgrna under slagningsperioden, A man måter ström och spänning under intervallet mellan slag-i ningsniilfallena. 1 “ I man beräknar medelvärdet av strömmen, spänningen eller någon av strömmen och/eller spänningen hårledd storhet under inter- vallet mellan slagningstillfällena, då V och att man använder detta beräknade medelvärde för att styra slagningsintervall och övriga slagningsparametrar. V ' 10 15 20 25 30 35 506 425 10

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att man mäter medelvärdet av strömmen under intervallet mellan slagningstillfällena och att man reglerar slagningsintervall och övriga slagningsparametrar sä att man när ett sä högt medelvärde som möjligt.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att man mäter medelvärdet av spänningen under intervallet mellan slagningstillfällena och att man reglerar slagningsintervall och övriga slagningsparametrar sä att man när ett sä lagt medelvärde som möjligt.

4. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att man mäter medelvärdet av produkten av ström och spänning under intervallet mellan slagningstillfällena och att man reglerar slagningsintervall och övriga slagningsparametrar sä att man när ett sä högt medelvärde som möjligt.

5. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att man mäter medelvärdet av spänningens tidsderivata under intervallet mellan slagningstillfällena och att man reglerar slagningsintervall och övriga slagningsparametrar sä att man när ett sä högt medelvärde som möjligt.

6. Förfarande enligt nagot av kraven 1 till 5, k ä n n e - t e c k n a t av att man varierar slagningsintervallet men häller övriga slagningsparametrar konstanta.

7. Förfarande enligt nagot av kraven 1 till 5, k ä n n e - t e c k n a t av att man varierar strömtillförseln till elektroderna eller spänningen mellan elektroderna under slagningsperioden men häller slagningsintervallet konstant. 10 15 20 25 30 35 5Û6¿425 11

8. Förfarande enligt nàgot av kraven 1 till 5, k ä n nle - t e c k n a t av att man varierar antalet slag eller stor- leken pà tillförd impuls i varje slag, men haller slagnings- intervallet och övriga slagningsparametrar konstanta.

9. Förfarande enligt nagot av kraven 1 till 5, k ä n nše - t e c k n a t av att man under intervallet mellan slagnings- tillfällena haller spänningen konstant.

10. Förfarande enligt något av kraven 1 till 5, k á n nås - t e c k n a t av att man under intervallet mellan slagningsf tillfällena haller strommen konstant. Å

11. Förfarande enligt nagot av kraven 1 till 5, k a n n e - t e c k n a t av att man under intervallet mellan slagnings- cillfallsna styr ström nen/eller spänning, pa i och forslig' känt sätt, sa att den elektrostatiska stoftavskiljarenh?ten¿ arbetar nära sin överslagsgräns under aktuella förhàllafiäenf

12. Förfarande enligt nagot av kraven 1 till 5, k_á n n e - t e c k n a t av att man under varje slagningsperiod påfor varje utfàllningselektrod flera konsekutiva slag och därvid, mellan de konsekutiva slagen, successivt sänker spänningen mellan elektroderna. I

13. Förfarande enligt nagot av kraven 1 till 5, k ä n n e - t e c k n a t av att man under varje slagningsperiod paför varje utfällningselektrod flera konsekutiva slag och därvid, mellan de konsekutiva slagen, successivt minskar strömmen till elektroderna.