Verfahren und Vorrichtung zum Optimieren einer Elektrofilteranlage

Abstract

 Die Erfindung betrifft die Optimierung einer Elektrofilteranlage (1, 2, 3) im Rahmen einer Mikroprozessorsteuerung (12, 23, 33) mit überlagertem Leitrechner (4). Die Abscheideleistungen (E) werden so auf die einzelnen Filter (1, 2, 3) verteilt, daß die aufzuwendende Gesamtenergie (TE) bei vorgegebenem Entstaubungsgrad (D_s) einem Minimum zustrebt.
Alternativ kann der vorzugebende Entstaubungsgrad auch aus dem Verhältnis der Kosten für die aufzuwendende Energie zum gewonnenen Nutzstaub ermittelt werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Optimieren einer Elektrofilteranlage.

[0002] Zur Abscheidung von Staub sind bereits seit längerer Zeit Elektrofilter bekannt, bei denen die Staubteilchen elektrisch geladen und an Elektroden abgeschie-c den werden. Die Abscheideleistung ist dabei in etwa dem Quadrat der Filterspannung proportional. Steuerverfahren und Schaltungen für derartige Filter sind beispielsweise aus der Siemens-Zeitschrift 1971, Seiten 567-572 bekannt.

[0003] Es gibt nun Elektrofilteranlagen, die aus einer Reihe von Einzelkammern bestehen, die parallel und/oder in Reihe geschaltet sind. Sieht man für jede dieser Kammern eine eigene Spannungsversorgungsanlage mit Regelung vor, so kann man sich die Gesamtanlage aus einer Reihe von einzelnen Elektrofiltern zusammengesetzt denken. Aus Gründen der Reinhaltung der Luft und/oder Rückgewinnung wertvollen Nutzstaubes ist es häufig bei einer Elektrofilteranlage von größtem Interesse, die Abscheideleistung und damit den Entstaubungsgrad auf einen vorgegebenen Wert zu halten. Hierzu kann die Staubbeladung des die Anlage verlassenden Rauches oder Gases gemessen und dann entsprechend in die Anlage eingegriffen werden.

[0004] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Elektrofilteranlage im Hinblick auf Energieaufwand und Abscheidung zu optimieren.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die den einzelnen Elektrofiltern zugeführten elektrischen Energien auf iterativem Wege derart selbsttätig verändert werden, daß die Gesamtsumme der Energien bei vorgegebener Staubbeladung am Anlagenausgang einem Minimum zustrebt. Alternativ wird zur Optimierung die vorzugebende Staubbeladung selbsttätig aüs dem Vergleich der aufzuwendenden Gesamtenergie mit der Menge des abscheidbaren Nutzstaubes ermittelt.

[0006] Auf die erste Weise werden die Abscheideleistungen so auf die jeweiligen Filter verteilt, daß sich für die einzelnen Filter der günstigste Wirkungsgrad - d.h. elektrischer Aufwand zur abgeschiedenen Staubmenge - ergibt.

[0007] Bei einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist vorteilhafterweise den Energiereglern der einzelnen Filter ein Staubbeladung und Energieminimum steuernder Leitregler überlagert, der die Führungsgrößen für die Regler vorgibt. Hierbei sind vorzugsweise die einzelnen Regler als Mikrocomputersysteme ausgebildet, die über einen Sammelbus mit einem als Leitregler dienenden Leitrechner verbunden sind.

[0008] Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 ein schematisches Schaltbild der Anlage und

Figur 2 Zusammenhänge zwischen Staubbeladung und Energieaufwand in den einzelnen Filtern.

[0009] Die schematisch gezeigte Elektrofilteranlage besteht aus den einzelnen Filtern 1, 2 und 3; der zu reinigende Gasstrom 6 durchfließt in Richtung des Pfeiles 7 nacheinander die einzelnen Filter 1 bis 3.

[0010] Wie schematisch in Figur 1 angedeutet, besteht jedes Elektrofilter 1 aus dem eigentlichen Filterteil 11 mit den Elektroden zur Abscheidung des Staubes und einer Spannungsversorgung 12, die in an sich bekannter Weise aus einem an ein Wechselstromnetz angeschlossenen Thyristorstellglied, einem Hochspannungstransformator und einem sekundärseitigen Hochspannungsgleichrichter aufgebaut ist. Durch Ansteuerung des Thyristorstellgliedes über den Regler 13 kann sekundärseitig eine vorgegebene Gleichspannung eingehalten werden.

[0011] Die am Ausgang der Anlage herrschende Staubbeladung wird mit einem Meßgerät 5 erfaßt und der Entstaubungsgrad D_i in einem als Rechner ausgebildeten Leitregler 4 mit einem vorgegebenen Sollwert D _s verglichen. Dieser gibt dann die einzelnen Energiesollwerte US über den Datenbus 41 an die Regler 13, 23 und 33 der Filter 1, 2 und 3 vor.

[0012] Die dem Elektrofilter 1 zugeführte Leistung E1 ist z.B. über das Produkt von Primärspannung und Primärstrom oder durch die sekundärseitigen Filtergrößen erfaßtbar. Ein dieser Leistung E1 proportionales Signal wird an einen Energieminimumregler 42 im Leitregler 4 geführt. Gleichzeitig werden auch den Energien E2 und E3 der Filter 2 und 3 proportionale Signale diesem Regler 42 zugeführt. Dieser bildet die Summe ≥ der Energien und beeinflußt den Leitregler 4 derart, daß die Energiesumme ein Minimum wird; und zwar geschieht dies dann durch entsprechende Vorgabe der einzelnen Sollwertenergien

[0013] U_S an die einzelnen Regler 13, 23 bzw. 33.

[0014] Figur 2 zeigt diese Zusammenhänge der Regelung.

[0015] Es ist z.B. gefordert, die Entstaubung auf den mit D angegebenen Wert zu halten. Dies geschieht bis zum Zeitpunkt t1 durch die gezeigte Verteilung der elektrischen Energien E1, E2 und E3 auf die einzelnen Filter 1, 2 und 3. Dies ergibt dann die Gesamtenergie ≥E.

[0016] Zum Zeitpunkt t1 wird die Energie des Filters 1 um den Betrag △E abgesenkt. Dies hat zwar eine Absenkung der Gesamtenergie ΣE zur Folge, aber gleichzeitig auch eine Senkung des tatsächlichen Entstaubungsgrades D . Zum Zeitpunkt t2 wird daher die dem Filter 2 zugeführte Leistung E2 erhöht. Dies bringt zwar wieder'den Entstaubungsgrad auf den alten Wert D , ergibt aber eine Vergrößerung des Gesamtenergieverbrauches Σ E gegenüber dem ursprünglichen Zustand. Im Zeitpunkt t3 wird daher zu einer anderen Strategie gegriffen, und zwar wird die Energie E1 erhöht. Dies erhöht gleichzeitig den Abscheidegrad über das geforderte Maß D , daher wird zum Zeitpunkt t4 die Leistung des Filters 2 soweit herabgesetzt, daß sich wieder der vorgegebene Entstaubungsgrad D ergibt. Durch diesen Eingriff wird auch gleich- zeitig die erforderliche Gesamtenergie Σ E des Elektrofiltersystems bei vorgegebenem Entstaubungsgrad geringer. Das vorstehend beschriebene Verfahren wird dann auf iterativem Wege durch Verändern der einzelnen Werte während des Betriebes der Elektrofilteranlage fortgesetzt, so daß die Anlage stets am Energieoptimum arbeitet.

[0017] Durch das vorbeschriebene Vorgehen, das mit Hilfe der Rechnersysteme relativ leicht und relativ schnell ausgeführt werden kann, wird sichergestellt, daß nicht mehr wertvolle elektrische Energie verbraucht wird, als für das Erreichen eines vorgegebenen Entstaubungsgrades erforderlich ist.

[0018] Eine weitere Optimierungsstrategie bei einer Elektrofilteranlage im Hinblick auf Energieaufwand und Abscheidung ist dadurch gegeben, daß im Leitrechner die Kosten der elektrischen Energie in bezug zu dem Wert des Nutzstaubes gesetzt wird und daß hieraus der vorzugebende Entstaubungsgrad - der selbstverständlich über dem gesetzlich vorgeschriebenen Standard liegen muß - ermittelt wird.

Ansprüche

1. Verfahren zum Optimieren des Energieaufwandes bei einer aus mehreren Elektrofiltern bestehenden Anlage, dadurch gekennzeichnet, daß die den einzelnen Elektrofiltern (1, 2, 3) zugeführten elektrischen Energien (E1, E2) auf iterativem Wege derart selbsttätig verändert werden, daß die Gesamtsumme (E E) der Energien bei vorgegebener Staubbeladung (D ) am Anlagenausgang einem Minimum zustrebt. s

2. Verfahren zum Optimieren der Reingasstaubbeladung. einer Elektrofilteranlage, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugebende Staubbeladung (D ) selbsttätig aus dem Vergleich der aufzuwendenden Gesamtenergie (ΣE) mit der Menge des abscheidbaren Nutzstaubes ermittelt wird.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Energiereglern (13, 23, 33) der einzelnen Filter (1, 2, 3) ein Reingasstabbeladung und Energieminimum steuernder Leitregler (4) überlagert ist, der die Führungsgrößen für die Regler vorgibt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Regler (13, 23, 33) als Mikrocomputersysteme ausgebildet sind, die über einen Sammelbus (41) mit einem als Leitregler dienenden Leitrechner (4) verkehren.

Zeichnung