DE3301772A1

DE3301772A1 - Verfahren und vorrichtung zur automatischen spannungsregelung eines elektrostatischen filters

Info

Publication number: DE3301772A1
Application number: DE19833301772
Authority: DE
Inventors: Werner 5060 Bergisch-Gladbach Frank
Original assignee: Walther and Co AG
Current assignee: Walther and Co AG
Priority date: 1983-01-20
Filing date: 1983-01-20
Publication date: 1984-07-26
Also published as: US4522634A; FR2539890A1; IT8419206A0; FR2539890B1; IT8419206A1; JPS59193160A; IN162618B; ES8407298A1; DE3301772C2; ZA84318B; IT1173057B; ES529018A0

Description

Walther & Cie Aktiengesellschaft Köln-Dellbrück

Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Spannungsregelung eines elektrostatischen Filters

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Spannungsregelung eines elektrostatischen Filters, bei dem sich die Regelung an der maximalen elektrischen Filterleistung bzw. an der Durchbruchspannung des elektrischen Feldes orientiert.

Normalerweise wird die Hochspannung bis zum Überschlag hochgeregelt und danach um einen einstellbaren Betrag unter der vorherigen Überschlagsspannung für eine ebenso einstellbare Zeit eingestellt, bevor eine erneute Hochregelung bis zum Überschlag erfolgt. Auf diese Weise kann weitgehend die elektrische Filterleistung in verbesserter Weise geregelt werden und dabei der sich ändernden Durchschlagsfestigkeit des Gases folgen.

Die Betriebsspannung des Elektrofilters ist immer begrenzt durch Funkenüberschläge zwischen Sprüh-

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und Niederschlagselektroden. Im allgemeinen wird die Filterspannung so eingestellt, daß einige Funkenüberschläge (Durchschläge) im Filter erfolgen, weil dann der Abscheidegrad maximal ist. Die Durchschlaghäufigkeit soll dabei nicht zu groß sein.

Die Nachteile der bekannten Regelungsarten bestehen darin, daß jeder Überschlag zu einem totalen Feldzusammenbruch führt und bei Verwendung moderner Leistungsschalter (Tyristoren) eine Abschaltung der Hochspannung während einiger Halbwellen erfo'gt, um nicht im unmittelbaren Überschlagsbereich einen sofortigen Folgeüberschlag zu initiieren. Damit ergeben sich Ausfallzeiten, bei denen nicht in optimaler Weise chargiert wird und die zur Abscheidung erforderlichen Feldkräfte eine Unterbrechung erfahren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Spannungsregelung von Elektrofiltern zu schaffen, mit dem die Ausfallzeiten mit einfachsten Mitteln vermieden werden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein aus zwei

entgegengesetzt gepolten Elektroden bestehendes Miniatur-Elektrofilter zur Regelung jeder Hochspannungs-Feldversorgung des elektrostatischen Filters verwendet wird.

Das Miniatur-Elektrofilter kann an geeigneter Stelle - zum Beispiel unterhalb der Dachträger am Eintritt des zu regelnden Feldes - angeordnet sein und die sich ändernde überschlaggrenze laufend erfassen. Dabei berücksichtigt das Miniatur-Elektrofilter sowohl die wesentlichen Einflüsse des Gases als auch des abzuscheidenden Staubes auf die Durchschlagsgrenze. Das Miniatur-Filter wird bei geringen Elektrodenabständen und somit vergleichsweise niedrigen Spannungswerten betrieben, so daß auftretende Überschläge entsprechend arm sind.

Die Spannungsbegrenzung für die Hochspannungsversorgung der Filterzonen erfolgt durch eine einfache und kostengünstige Steuerung, wobei die im Miniatur-Elektrof ilter laufend definierte Überschlagsgrenze die Führungsgröße darstellt.

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Das erfindungsgemäße Regelungsverfahren für elektrostatische Filter ist insbesondere überall da besonders vorteilhaft einzusetzen, wo verfahrensbedingt starke Schwankungen der Durchschlagsgrenze zeitabhängig auftreten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesonders geeignet bei Kraftwerksentstaubungen mit wechselnden Brennstoffen beziehungsweise Lasten, Rohbraunkohle-Feuerungen, Brüdenfilter für Mahltrocknungsanlagen, Ofenentstaubungen in der Zementindustrie mit verschiedenen Betriebsweisen wie Direkt-, Verbund- oder Mischbetrieb, Entstaubungen für Müllverbrennungsanlagen und vielen anderen mehr. Eingesonderter Anwendungsfall sind E-Filter, die mit zündfähigen, explosionsfähigen Medien betrieben werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im nachfolgenden näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 den Querschnitt durch einen Elektrofilter, Fig. 2 die Systemanordnung eines Elektrofilters,

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Fig. 3 ein Spannungs-Zeitdiagramm, Fig. 4 ein weiteres Spannungs-Zeitdiagramm.

Ein Elektrofilter 1 besteht aus einem Gehäuse 1a mit darunter angeordneten Ausfallbunkern 2 sowie einem Gaseintrittsstutzen 3 und einem Gasaustrittsstutzen 4. An den Stutzen 3 ist die Rohgasleitung 5 und an den Stutzen 4 die Reingasleitung 6 mit Saugzuggebläse 7 angeschlossen. Mit 8 bis 10 sind die einzelnen Filterzonen dargestellt, wobei die Sprühelektroden 11 bis 13 in Fig. 1 schematisch dargestellt sind.

In Fig. 2 ist das Funktionsprinzip eines Elektrofilters 1 dargestellt.. Mit 1a ist die Niederschlagselektrode und mit 11a die Sprühelektrode bezeichnet. In diesem Beispiel entsteht der Koronastrom an einer dünnen drahtförmigen Sprühelektrode 11a, der am negativen Pol eines Hochspannungsgleichrichters 15 liegt. Mit 19 ist das Hochspannungskabel und mit 32a ein Isolator bezeichnet. 36 deutet die Wechselstromeinspeisung an und mit 35 ist die Erdleitung bezeichnet. Die Staubteilchen gelangen von unten in

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das Gehäuse 1 des Elektrofliters und werden auf den ersten Zentimetern ihrer Wanderung im elektrischen Feld aufgeladen. Dann werden die geladenen Teilchen durch das elektrische Feld an die Wandungen des Rohres 1a getrieben. Zur Abscheidung des gesamten Staubes wird oft nur eine Zeitspanne von 1 bis 2 Sekunden benötigt.

Derartige Filter können ein oder zweistufig sowie mit einer oder mehreren Filterzonen ausgebildet sein. Den Zonen 8 bis 10 in Figur 1 ist jeweils eine eigene Hochspannungsversorgung mit den Hochspannungsaggregaten 15 bis 17 zugeordnet. Isolatoren 3 2 bis 34 bilden die erforderliche Isolierung, wobei die Hochspannungskabel 19 bis 22 von den Hochspannungsaggregaten zu den Steuerschränken 23, 24 und 26 geführt sind, die mit Stellgliedern ausgerüstet sind. Eine gemeinsame Regelleitung mit Regelzuführungen 28, 29 und 31 ergänzen das Regelsystem.

Zwischen den Filterzonen 9 und 10 ist im Bereich des Dachträgers 42 ein Miniatur-Elektrofilter 14

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angeordnet, das ebenso wie die übrigen Filterzonen aus einer Sprühelektrode und einer Niederschlagselektrode besteht. Auch hier ist über einen Isolator 4 3 ein Hochspannungskabel 21 zu einem Hochspannungsaggregat 18 und von dort weiter zu einem Leitregler 25 geführt. Eine Regelabzweigung 30 ist in die Regelleitung 27 eingeführt.

Im Diagramm der Fig. 3 ist die herkömmliche Regelung gezeigt, wobei mit u die Spannung und mit t die Zeit aufgetragen ist. 37 zeigt die Überschlagscharakteristik, und mit 38 sind die Ausfallzeiten und damit die Verluste des Elektrofliters gegeben. 3 9 bezeichnet die Filterdurchbruchspannung. Die übrigen Bezeichnungen haben folgende Bedeutung:

t 1	Einschaltaugenblick
t 2 - t 1 =	Hochlaufzeit
4 U Δ t	eingestellte Hochlauf-
	geschwindigkeit
	Reduktion nach Wischer
	bzw. Überschlag

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t 4 - t 3 = Unterbrechungszeit nach

1,1 Jn Überschreitung

A U₂ = Reduktion nach überschrei

ten des 1,1 Jn

t 6 - t 5 = Lichtbogenbrenndauer

t 7 - t 6 = Unterbrechungsdauer nach

Lichtbogen ^JU₃ = Reduktion nach Lichtbogen.

Das Diagramm in Fig. 4 zeigt im oberen Teil den Spannungsverlauf bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der Filterdurchbruchspannung 3 9 und der Filterspannung 40 und im unteren Teil die Durchbruchspannung am Miniatur-Elektrofilter Auch hier ist eine geringe Leistungsminderung im geregelten elektrischen Feld gegeben. Es treten aber nicht mehr die den Abscheidegrad gravierend beeinflussenden Feldzusammenbrüche auf.

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Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur automatischen Spannungsregelung eines elektrostatischen Filters, bei dem sich die Regelung an der maximalen elektrischen Filterleistung bzw. an der Durchbruchspannung des elektrischen Feldes orientiert, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus zwei entgegengesetzt gepolten Elektroden bestehendes Miniatur-Elektrofilter zur Regelung jeder Hochspannungs-Feldversorgung des elektrostatischen Filters verwendet wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Miniatur-Elektrofilter als Leitregler für mehrere Zonen eines Elektrofilters gleichzeitig benutzt wird.

3.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder einzelnen Hochspannungsfeldversorgung ein Stellglied zugeordnet ist, welches über einen zentralen Rechner (Mikroprozessor) in einem einstellbaren Verhältnis

zur Führungsgröße gesteuert wird, die der Rechner seinerseits von dem Miniatur-Elektrofilter erhält.

4.} Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Miniatur-Elektrofilter im Bereich unterhalb des Dachträgers die sich ändernde Durchschlagsgrenze laufend abtastet
und dabei die wesentlichen Einflüsse des Gases und des abzuscheidenden Staubes auf die Durchschlagsgrenze berücksichtigt.

5.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsbegrenzung
für die Hochspannungsversorgung in Serie liegender Filterzonen mit unterschiedlichen aber fest eingestellten Verhältnissen zur Führungsgröße
durchgeführt wird und die im Miniatur-Elektrofilter laufend definierte Durchschlagsgrenze die
Führungsgröße für die Regelung darstellt.

6.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

nach den Ansorüchen 1 bis 5 mit einem Elektro-

filter, das in mehrere Filterzonen und mit getrennten Sprühelektroden und Niederschlagselektroden unterteilt und jeder Zone ein gesondertes Hochspannungsaggregat mit Steuerschrank und Einzelstellgliedern zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Zonen (15, 16 oder 16, 17) ein Miniatur-Elektrofilter (14) im Bereich des Deckenträgers angeordnet ist, dem ein eigenes Hochspannungsversorgungsaggregat (18), mit Leitregler (25), zugeordnet ist.

7.) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Miniatur-Elektrofilter (14) eine gesonderte mechanische Reinigungseinrichtung mit kontinuierlichen Reinigungsintervallen zugeordnet ist.

8.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch

gekennzeichnet, daß den den Hochspannungsaggre- : gaten (15 bis 18) zugeordneten Steuerschränken (23 bis 26) eine gemeinsame Regelleitung (27) mit Anschlüssen (28 bis 31) zu den Steuerschränken (23 bis 26 zugeordnet ist.