DK168275B1 - Fremgangsmåde og styreanlæg til regulering af energiforsyningen til elektrodegrupperne i elektrostatiske støvudskillere - Google Patents

Description

i DK 168275 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde af den i krav l's indledning angivne art.

En sådan fremgangsmåde kendes fra DE-offentliggørelses-5 skrift nr. 3.017.685.

Ved den teknik, der kendes fra dette skrift, sker dannelsen og oplagringen af optimeringsparametrene i forvejen. Imidlertid sker der i elektrostatiske støvudskillere som bekendt til stadighed ændringer i de forskellige 10 elektrodegruppers karakteristik, hvad der bl.a. skyldes støvbelægningen, som først, vokser langsomt, og som derefter ved rensningen af samleelektrodeme pludseligt forsvinder. De optimeringsparametre, der skal anvendes til styringen af energitilførslen til de forskellige elektro-15 degrupper, varierer således hele tiden, og det er ikke muligt at tage højde for variationerne ved en forhåndsprogrammering af udstyret.

Det er på denne baggrund opfindelsens formål at anvise en fremgangsmåde af den indledningsvis nævnte art, hvormed 20 der kan tilvejebringes en fortløbende opfølgning af de varierende karakteristikker, og dette formål opnås ved ifølge opfindelsen at gå frem som angivet i krav l's kendetegnende del.

Det skal her erindres, at elektrostatiske støvudskiller-25 anlæg ofte bygges i enorme dimensioner og med et tilsvarende stort effekt forbrug, og selv en forholdsvis lille formindskelse af effektforbruget kan derfor betyde en væsentlig økonomisk besparelse for brugeren, ikke mindst når denne formindskelse opretholdes ved den ved frem-30 gangsmåden ifølge opfindelsen opnåede løbende overvågning af optimeringsparametrene.

2 DK 168275 B1

Opfindelsen angår også et styreanlæg til udøvelse af fremgangsmåden iølge opfindelsen. Dette styreanlæg er af den i krav 2's indledning angivne art, og er ifølge opfin-5 delsen ejendommeligt ved den i dette krav 2's kendetegnende del angivne udformning og indretning. Virkningen af dette styreanlæg, såvel som virkningerne af de udførelsesformer for styreanlægget, der er angivet i krav 3 og 4, er forklaret nedenfor.

10 Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til det på tegningen viste udførelseseksempel for et styreanlæg ifølge opfindelsen samt dettes anvendelse og virkemåde, idet fig. 1 i perspektiv viser et støvudskillelsesanlæg med 15 et antal elektrodegrupper, der er anbragt i et røggaskammer, idet figuren tillige i større målestok viser en enkelt transformator/ensretter-enhed, der er bestemt for den ene af elektrodegrupperne, fig. 2 er et blokdiagram over transformator/ensretter-20 enheden, forbundet med en ikke vist styreindretning, fig. 3 er et tidsforløbsdiagram, der belyser opfindelsens principper, fig. 3a viser et tidsforløbsdiagram i en noget forstørret målestok, og 25 fig. 4 viser stærkt forenklet en fælles styreenhed, der er indrettet til at samvirke med de enkelte elektrodegruppers styreindretninger.

Fig. 1 viser som nævnt i perspektiv et eksempel på et elektrostatisk støvudskillelsesanlæg 1, der består af et 30 antal parallelt forbundne røggaskamre, hvert indeholdende fire elektrodegrupper. Til hver enkelt af disse elektrodegrupper kræves en transformator/ensretter-enhed, men fig. 1 viser kun den enhed 3, der er bestemt for elektrodegruppen 2. Elektrodegrupperne er i princippet således 35 anbragt, at udløbet fra en gruppe er direkte forbundet med indløbet til den efterfølgende gruppe osv. Eftersom gruppen 2 udgør den sidste gruppe, står dens udløb i forbin- 3 DK 168275 B1 delse med en skorsten 4.

Selv om det viste eksempel omfatter en støvudskiller bestående af et antal elektrodegrupper, er der intet til hinder for, at hver gruppe udgøres af en enkelt 5 elektrostatisk støvudskiller.

Støvudskillelsesanlægget 1 er af den art, hvor luft, der er blandet med partikler, indføres gennem et indløb 5 og gives lejlighed til at strømme ind i den første elektrodegruppe. I denne elektrodegruppe bliver, ligesom i 10 de øvrige, partiklerne elektrisk opladet af det elektriske felt, der dannes mellem ved siden af hinanden anbragte pladeelektroder og derimellem anbragte emissionselektroder, idet en høj jævnspænding påtrykkes emissionselektroderne. En støvpartikel, der kommer ind i dette felt, 15 bliver elektrisk negativt opladet, og denne partikel vil da blive tiltrukket af den positive pladeelektrode og frastødt fra den negative elektrode, hvorved partiklerne samler sig på pladerne. Efter at være blevet renset efter tur i elektrodegrupperne, strømmer luften ud gennem et 20 udløb 5a til skorstenen 4.

Elektrisk opladede støvpartikler bringes af det elektriske felt til at hæfte i hovedsagen på pladerne, hvor de opbygger en belægning. Når denne belægning har nået en vis tykkelse, rystes belægningen mekanisk af fra pladerne og 25 falder ned. Partikler, der har samlet sig i støvudskilleren 2, vil derfor normalt blive opsamlet i opsamlingslommer, der udformet i støvudskillerens bunddel 2a, eller i en partikelopsamlingsenhed.

Fig. 2 viser et forenklet koblingsdiagram over en trans-30 formator/ensretter-enhed, og af figuren fremgår det, at en vekselstrøms ledning 6a er forbundet med to mod hinanden rettede tyristorer 8,8a, der er udstyret med hver sin styreelektrode 8',8a', der er forbundet med en i fig. 2 blot antydet styreindretning 7, der f.eks. kan udgøres af 4 DK 168275 B1 en styreindretning af den art, der er beskrevet i dansk fremlæggelsesskrift nr. 165625.

Herved opnås en styring af strømmen gennem en induktans, der indgår i en trans forma torvikling TI. Trans f orma torvik-5 lingen Ti samvirker med en transformatorvikling T2, der er forbundet med en ensretterbro 9. På emissionselektroden 10 i støvudskilleren 2 påtrykkes den negative spænding, der kan betragtes som værende ensrettet og udglattet på grund af den kapacitans, der foreligger mellen den jordede plade-10 elektrode 11 og emissionselektroden 10.

Til styring af elektrodegruppen eller støvudskilleren behøver styreindretningen 7 information om Øjebliksværdierne af"jævnspænding og jævnstrøm, og de førstnævnte kan meddeles over en ledning 12, medens øjebliksværdierne af 15 jævnstrømmen kan meddeles over en ledning 13. Vekselspændingens nulgennemgange kan meddeles gennem en ledning 14.

Den vigtigste opgave for styreindretningen 7 er en tidsmæssig styring af signalerne på ledningerne 8' og 8a' med henblik på regulering af de i elektrodegruppen 2 op-20 trædende strøm- og/eller spændingsværdier.

Et til fig. 2 svarende kredsløb er således tilsluttet hver enkelt af de forskellige elektrodegrupper, der indgår i støvudskillelsesanlægget.

Det skal her bemærkes, at opfindelsen ikke er begrænset til 25 et bestemt antal elektrodegrupper, der indgår i anlægget, men for enkelheds skyld antages det, at der i anlægget indgår tre elektrodegrupper, der er betegnet med A,B og C.

Fig. 3 viser arbejdssekvensen for en indretning til i et anlæg 1 bestående af flere elektrodegrupper A,B,C at mu-30 liggøre en regulering af de til de enkelte grupper tilsluttede strøm- og/eller spændingsværdier således, at anlæggets samlede strøm- og spændingsbehov kan minimeres for et ønsket støvtab.

5 DK 168275 B1

For at gøre dette muligt skal anlægget omfatte en bedømmelsesenhed 15, der er anbragt i udløbet 5a i den udstrømmende rensede gas, hvilken enhed er indrettet til at bedømme eller afføle rensningsgraden, den øjeblikkelige støvkoncen-5 tration eller støvtabet. Opfindelsen er baseret på anvendelsen af hvilken som helst af disse parametre, men for enkel-heds skyld er der kun vist en bedømmelsesenhed for støvtabet. Tillige kræves en til hver elektrodegruppe A,B,C hørende styreindretning ifølge fig. 2, og denne er indrettet til 10 i afhængighed af modtagne styresignaler at forøge eller formindske strøm- og/eller spændingsværdierne for den pågældende elektrodegruppe.

Fig. 3 belyser de strøm- og/eller spændingsændringer, som af en styreenhed påtvinges de tre elektrodegrupper A,B,C.

15 Den kendsgerning, at kurverne for strøm- og/eller spændingsværdierne for elektrodegrupperne A,B,C er tegnet over hinanden, indebærer ikke nødvendigvis at værdierne for de forskellige grupper skal være forskellige, idet kurverne alene er tegnet på denne måde for at gøre fremstillingen mere 20 overskuelig.

I fig. 3 betyder henvisningsbetegnelsen S et tilladt støvtab eller en højeste tilladt støvkoncentration i den udgående rensede gas, medens henvisningsbetegnelsen SR angiver øjebliksværdien for det faktiske støvtab. Betegnelsen dS 25 betegner en ændring i det faktiske støvtab. Betegnelsen dE angiver en ændring i støvudskillerens strøm- og/eller spændingsværdi, og illustrerer egentlig et energispring.

En for samtlige elektrodegrupper A,B,C fælles styreenhed 16, der skal beskrives nærmere under henvisning til fig. 4, er 30 indrettet til i et første tidsrum, mellem tidspunkterne t^ og t2 at kortvarigt ændre den faktiske strøm- og/eller spændingsværdi for en første gruppe A og efter affølingen af en til denne ændring svarende ændring dS i anlæggets støvtab at oplagre sidstnævnte ændring. I et andet tidsrum 35 mellem tidspunkterne t2 og t^ tilbageføres den ændrede strøm- 6 DK 168275 B1 og/eller spændingsværdi til den faktiske værdi før ændringen for elektrodegruppen A.

I et tredje tidsrum mellem tidspunkterne tg og t^ er styreenheden 16 indrettet til kortvarigt at ændre den faktiske 5 strøm- og/eller spændingsværdi for en anden gruppe B og efter affølingen af en til denne ændring svarende ændring dS i anlæggets støvtab at oplagre sidstnævnte ændring, fortrinsvis i styreenheden 16.

I et fjerde tidsrum mellem tidspunkterne t4 og tg tilbage-10 føres den ændrede strøm- og/eller spændingsværdi til den faktiske værdi før ændringen.

Tilsvarende gælder for elektrodegruppen C.

Af fig. 3 fremgår det, at dS for den ændring, der tildeles elektrodegruppen B,udgør den mindste værdi, medens dS for 15 den ændring, der tildeles elektrodegruppen C, udgør den største værdi.

Ifølge opfindelsen skal, efter gennemført bedømmelse af samtlige elektrodegrupper i dette eksempel den eller de grupper, der giver den mindste ændring i støvtabet ved en på trykt 20 ændring i strøm- og/eller spændingsværdien, gennem styreenheden tilføres en således ændret og fortrinsvis udregnet strøm- og/eller spændingsværdi - som vist med ΔΕ ved tidspunktet tj - at det tilladte støvtab S opnås.

Det falder også indenfor opfindelsens rammer, at 25 også den eller de elektrodegrupper, som i kombination giver en ændring af det faktiske støvtab til den tilladte værdi ved påtrykt ændring i strøm- og/eller spændingsværdien, tilføres denne værdi over styreenheden 16.

Det nu viste eksempel illustrerer, hvorledes det faktiske 30 støvtab SR er beliggende under den tilladte støvtabgrænse S, og at der derved sker en formindskelse af strømmen eller spændingen i elektrodegrupperne A,B,C.

7 DK 168275 B1

O

Skulle det imidlertid forholde sig således, at det faktiske støvtab SR er beliggende over det tilladte støvtab S, hvad der er vist i tidsrummet umiddelbart før tidspunktet t^, så er styreenheden 16 indrettet til at forøge strøm- og/el-5 ler spændingsværdien for elektrodegruppen Ar og i tidsrummet mellem tidspunkterne og t^ optræder der en formindskelse af støvtabet henimod den tilladte værdi S. I tidsrummet mellem tidspunkterne t^g og t^ forårsager strøm- og/eller spændingsforøgelsen for elektrodegruppen B en mindre ændring ' 10 i støvtabet SR, og tilsvarende gælder også under tidsrummet t15 og t^g, hvor elektrodegruppen C påtrykkes en forhøjet strøm og/eller spænding.

Den udførte bedømmelse af den reaktion, som elektrodegrup-15 perne A,B,C udviser på strøm- og/eller spændingsforøgelsen, viser tydeligt, at forøgelsen for elektrodegruppen A giver det største udslag med hensyn til støvtab, hvorfor styreenheden 16 er indrettet til ved tidspunktet t^ at indkoble en højere strøm- og/eller spændingsværdi for elektro-20 degruppen A.

Fig. 4 viser stærkt forenklet en styreenhed 16, som meget vel kan indeholde et datamatudstyr til at styre afprøvningsforløbet, fortrinsvis et cyklisk afprøvningsforløb.

25

Til styreenheden 16 indkommer der en ledning SR, der er indrettet til at overføre information om det faktiske støvtab fra enheden 15 til bedømmelse af det faktiske støvtab. Gennem ledningen A sendes et styresignal til en styreindretning 30 for elektrodegruppen A, som derved er indrettet til under tidsrummet mellem tidspunkterne t^ og t2 at frembringe en strøm- og/eller spændingsformindskelse. Ændringen i støvtabet divideret med ændringen i strøm- og/eller spændingsværdien henholdsvis energiformindskelsen beregnes i en 35 regneenhed 17 og oplagres derefter i et datalager 18. Under den næste sekvens, dvs. i tidsrummet mellem tidspunkterne t3 og t^, oplagres tilsvarende information for elektrodegruppen B i et datalager 19. Den værdi, som under tids- 8 DK 168275 B1 rummet mellem tidspunkterne tg og t^ opnås for elektrodegruppen C, oplagres i et datalager 20.

Når der er foretaget beregninger for samtlige grupper A,B,C, overføres samtlige i datalagrene 18,19,20 oplagrede infor-5 mationer til en regneenhed 21, der er indrettet til på en ledning SC at overføre et styresignal, der bevirker, at den til elektrodegruppen C hørende styreindretning indstiller strøm- og/eller spændingsværdien til en værdi, som underskrider den tidligere indstillede værdi med en 10 beregnet værdi ΔΕ = AS/^.

Regneenheden 21 kan eventuelt også være således udformet, at den til den eller de støvudskillere, som i kombination giver en ændring af det faktiske støvtab til et ønsket støvtab ved en påtrykt ændring i strøm- og/eller spændings-15 værdien, tilfører denne værdi over styreenheden 16.

Styreenheden 16 kan eventuelt være indrettet til gennem regneenheden 21 at kontrollere, at samtlige elektrodegrupper giver en mindste forventet ændring i støvtabet ved en bestemt ændring i strøm- og/eller spændingsværdien.

20 Selv om styreenheden 16 - for det meste for overskuelighedens skyld - ikke er vist i detaljer, kan det nævnes, at styreenheden 16 med fordel skulle kunne regulere støvtabet i skorstenen 4 i overensstemmelse med det følgende.

Det antages først* at styreenheden 16 skal regulere støv- 3 25 tabet i skorstenen 4 til værdien 50 mg/Nm .

Endvidere antages det, at styreenheden 16 er indrettet til at forøge effekten til én elektrodegruppe ad gangen med 1 kW for at kontrollere,hvilket resultat denne forøgelse kan give som ændring i støvtabet.

30 Ved en tænkt driftssituation antages det, at en elektrodegruppe giver et formindsket udslip og et formindsket støvtab fra 55 til 50.

9 DK 168275 B1 3

For denne elektrodegruppe gælder derfor dS/dE = -5 mg/Nm :kW.

Dersom en cyklisk bedømmelse eller afføling af elektrodegrupperne i en støvudskiller under drift antages at give følgende værdier for dS/dE

5 for den første gruppe - 1 for den anden gruppe - 1 for den tredje gruppe - 2 for den fjerde gruppe - 2 for den femte gruppe - 4 10 for den sjette gruppe - 4 så oplagres disse værdier i datalagrene 18,19,20 m.v. ifølge beskrivelsen ovenfor. Dersom det endvidere antages, at det faktiske støvtab er 55, så skal der udføres en regulering for at formindske støvtabet.

15 For med udgangspunkt i disse værdier og ved hjælp af styreenheden 16 at kunne sænke støvtabet til værdien 50, kan styreenheden 16 gives lejlighed til forøge enten 50 - 55 den sjette elektrodegruppe med 1,25 kW (-^—) eller 20 den femte gruppe med 1,25 kW eller den fjerde gruppe med 2,5 kW eller den tredje gruppe med 2,5 kW eller den anden gruppe med 5 kW eller

den første gruppe med 5 kW

25 Styreenheden 16 skal således kunne beregne og frembringe styresignaler til at skabe en forøgelse i den sjette elektrodegruppe med 1,25 kW.

Dersom imidlertid den sjette gruppe kun skulle kunne tåle en forøgelse på 1 kW - f.eks. på grund af et alt for stort 30 antal gennemslag pr. tidsenhed ved forhøjet effekt - så skal styreenheden 16 fastsætte, at der i den sjette gruppe sker en forøgelse med 1 kW, medens der i den femte gruppe 10 DK 168275 B1 sker en forøgelse med 0,25 kW, eller at der såvel i den sjette som i den femte gruppe sker en forøgelse med 0,63 kW i hver.

Dersom det i stédet for antages, at det faktiske støvtab 5 har værdien 45, så bliver det muligt at forøge støvtabet til 50 ved at formindske effekttilførslen til de forskellige grupper i overensstemmelse med det ovenfor angivne skema.

Styreenheden 16 bør i så fald bevirke en formindskelse i den 10 første elektrodegruppe med 5 kW, eller - dersom der i denne gruppe kun kan opnås en formindskelse på 3 kW - bevirke en formindskelse med 3 kW i denne gruppe (dvs. en udkobling) og -en formindskelse i den anden gruppe på 2 kW.

I begge disse udførelseseksempler er det indlysende, at re-15 sultatet bør ligge i nærheden af den Ønskede værdi 50 med kun en enkelt udregningsoperation og uden den tidligere kendte proces med iterativ udregning.

Fig. 3a viser, hvorledes støvtabet SR varierer med værdierne dS i afhængighed af en lige stor energiforøgelse dE 20 i elektrodegrupperne A,B,C.

Ved tidspunktet t^ har regneenheden 21 med udgangspunkt i tidligere opnåede måleværdier indkoblet en energiformindskelse ΔΕ for gruppen B, som derved giver et støvtab AS i nærheden af værdien SI.

25 Dersom regneenheden 21 indkobler en energiforøgelse (ΔΕ) for gruppen A, vil støvtabet (AS) nærme sig værdien S2.

Claims (4)

1. Fremgangsmåde til i et elektrostatisk støvudskil lelsesanlæg (1) bestående af flere særskilt energi-5 forsynede elektrodegrupper (A,B,C) at regulere de enkelte elektrodegruppers energiforsyning på en sådan måde, at støvudskillelsesanlæggets samlede elektriske energibehov minimeres under opnåelse af en ønsket værdi (S) af støvtabet, hvilken fremgangsmåde omfatter følgende trin: 10 a) støvtabets faktiske værdi (SR) af føles, b) den til hver elektrodegruppe tilførte energi ændres for en enkelt elektrodegruppe ad gangen, c) i afhængighed af den herved fremkomne ændring i støvtabets faktiske værdi dannes og oplagres en for hver 15 elektrodegruppe karakteristisk optimeringsparameter, der udtrykker energibehovet, og d) i afhængighed af de oplagrede optimeringsparametre udvirkes en ændring af energitilførslen til den eller de elektrodegrupper, som herved vil bevirke en æn- 20 dring af støvtabet hen til eller i det mindste hen imod den ønskede værdi med et minimum af energitilførsel, kendetegnet ved, at de nævnte trin a-d udføres cyklisk og i for hvert trin kortvarige tidsrum.

2. Styreanlæg til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 ved i et støvudskillelsesanlæg (1) bestående af flere elektrostatiske støvudskillere eller elektrodegrupper (A,B,C) at regulere de i hver elektrodegruppe optrædende strøm- og/eller spændingsværdier på en sådan 30 måde, at støvudskillelsesanlæggets samlede strøm- og spændingsbehov minimeres under opnåelse af en ønsket værdi (S) af støvtabet, idet støvudskillelsesanlægget omfatter en bedømmelses- eller af følingsenhed (15) til bedømmelse eller afføling af det faktiske støvtab i den 35 udstrømmende rensede gas samt en til hver elektrodegruppe hørende styreindretning (7), der er indrettet til i t 12 DK 168275 B1 afhængighed af opnåede styresignaler at forøge eller formindske den pågældende elektrodegruppes strøm- og/eller spændingsværdier, kendetegnet ved en for samtlige elektro-5 degrupper fælles styreenhed (16), der er indrettet a) til i et første tidsrum (ΐχ-Ϊ2) kortvarigt at ændre den første elektrodegruppes (A) faktiske strøm- og/ eller spændingsværdi og efter afføling af en til den nævnte ændring svarende ændring (dS) i støvtabet at 10 oplagre (18) den sidstnævnte ændring, b) til i et andet tidsrum (t2~t3) at føre den ændrede strøm- og/eller spændingsværdi tilbage til den faktiske værdi før ændringen, c) .„ til i et tredje tidsrum (t3~t4) at kortvarigt ændre 15 en anden elektrodegruppes (B) faktiske strøm- og/eller spændingsværdi og efter afføling af en til den nævnte ændring svarende ændring i støvtabet oplagre (19) den sidstnævnte ændring, d) til i et fjerde tidsrum (t^ts) at føre den ændrede 20 strøm- og/eller spændingsværdi tilbage til den fakti ske værdi før ændringen osv., og e) til efter at have gennemført bedømmelsen af fortrinsvis samtlige elektrodegrupper (A,B,C) at bevirke, at den eller de elektrodegrupper, som ved en påtrykt 25 ændring i strøm- og/eller spændingsværdien giver en ønsket optimal ændring af støvtabet, gennem den fælles styreenhed (16) tilføres en ændret strøm- og/eller spændingsværdi, der forårsager en ændring (AS) af støvtabet hen til eller i det mindste hen imod det øn-30 skede støvtab (S), og f) til at gentage ovennævnte trin a-e cyklisk i den nævnte rækkefølge.

3. Styreanlæg ifølge krav 2, kendetegnet ved en så dan indretning, at den eller de, fortrinsvis optimalt vir-35 kende elektrodegrupper, som i kombination giver en ændring af det faktiske støvtab til det ønskede støvtab ved påtrykning af en ændret strøm- og/ eller spændingsværdi, ι· 13 DK 168275 B1 tilføres denne værdi gennem den fælles styreenhed (16).

4. Styreanlæg ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at den fælles styreenhed (16) er indrettet til. for-5 trinsvis cyklisk vekslende med eller samtidigt med det i krav 2 angivne cyklisk gentagne forløb a-e, at kontrollere. at samtlige elektrodegrupper giver en mindste forventet ændring i støvtabet ved en bestemt ændring i strøm-og/eller spændingsværdien. og ved negativt resultat 10 bevirke en udkobling af den eller de pågældende elektrodegrupper.