Optical regulating process for the operating tension of an electrostatic separator

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Betriebsspannung eines elektrostatischen Abscheiders durch wiederholtes Abtasten der Überschlagsgrenze, wobei die Betriebsspannung von einem Ausgangswert bis zur Auslösung eines Überschlags gesteigert, die Überschlagsspannung erfasst und zur Bildung eines neuen, unter der Überschlagsgrenze liegenden Ausgangswertes herangezogen wird.

[0002] Zur Optimierung der Abscheideleistung werden elektrostatische Abscheider mit möglichst hoher Spannung betrieben. Diese kann maximal bis zur Überschlagsgrenze gesteigert werden. Letztere ändert sich im Betrieb laufend in Abhängigkeit verschiedener Einflussgrössen. Für die Regelung auf optimalen Wirkungsgrad ist es daher erforderlich, die momentane Überschlagsspannung zu ermitteln und die Steuerung der Betriebsspannung danach auszurichten. Die Überschlagsspannung kann nur in der Weise ermittelt werden, dass die Betriebsspannung bis zur Auslösung eines Überschlags erhöht wird. Dabei tritt zwangsläufig ein starker Spannungsabfall bzw. ein Zusammenbruch der Spannung ein, wodurch selbstverständ-lich die Abscheideleistung beeinträchtigt wird. Die Regelung eines Abscheiders hat demnach von dem prinzipiellen Widerspruch auszugehen, dass einerseits eine Optimierung ohne das Auslösen von Überschlägen nicht möglich ist, dass andererseits die Überschläge selbst aber die Abscheideleistung verschlechtern und deswegen eigentlich zu vermeiden sind.

[0003] In der Praxis geht man im allgemeinen so vor, dass die Betriebsspannung mit bestimmter Geschwindigkeit bis zum Überschlag erhöht, die Überschlagsspannung ermittelt und nach dem Überschlag die Betriebsspannung - beginnend bei einer um Δ U unter der Überschlagsspannung liegenden Spannung-erneut erhöht wird und so fort. Im Spannungs-Zeit-Diagramm verläuft die Betriebsspannung in einer Sägezahnkurve unterhalb der Überschlagsspannung, und die Fläche zwischen den Spannungskurven ist ein Mass für die Unvollkommenheit der Ausnutzung des Abscheiders.

[0004] Selbstverständlich ist man bemüht, diese «Verlustfläche» möglichst klein zu halten. Gewisse Erfolge wurden erzielt, wenn man für die Anstiegsgeschwindigkeit der Betriebsspannung und das Δ U keine Festwerte vorgibt, sondern versucht, diese Werte in sinnvoller Weise an die jeweiligen Umstände anzupassen. Ein Teil der Bemühungen läuft darauf hinaus, aus mehr als einem vorangegangenen Wert der Überschlagsspannung dietendenzielle Veränderung der Überschlagsspannung regeltechnisch auszunutzen. In jedem Fall ist eine möglichst exakte Erfassung der Überschlagsspannung erforderlich. Dabei ergeben sich aber erhebliche Schwierigkeiten. Die Betriebsspannung verläuft nämlich nicht wie z.B. eine Batterie-Gleichspannung zeitlich unverändert, sondern als eine zwischen oberem und unterem Wert mit doppelter Netzfrequenz schwankende Gleichspannung. Diese «Welligkeit» der Spannung ist unvermeidbar und bedingt durch die Art der Spannungsumsetzung. Sie ist um so stärker ausgeprägt, je kleiner die elektrische Kapazität des Abscheiders ist. Eine geringe Kapazität haben insbesondere Nassabscheider mit Niederschlagselektroden aus Kunststoff, wobei ausserdem die Kapazität mit der Säurekonzentration der abzuscheidenden Flüssigkeit absinkt. Für die Ermittlung der Überschlagsspannung ist es daher erforderlich, zwischen einem Spannungsabfall bei normaler oder- infolge betrieblicher Änderungen - verstärkter Welligkeit und einem Spannungsabfall infolge Überschlag zu unterscheiden. Dies ist zum einen deshalb schwierig, weil die Extremwerte der Spannung infolge Welligkeit bis zu 50% über oder unter dem Mittelwert der Spannung liegen können, wodurch auch ohne Überschlag erhebliche Spannungsänderungen auftreten, und zum anderen deswegen, weil der Spannungsabfall infolge eines Überschlags unterschiedlich stark ausgeprägt sein kann, im ungünstigsten Fall auch kleiner als die Spannungsänderung infolge Welligkeit ist.

[0005] Bei modernen Regeleinrichtungen, vgl. z.B. DE-A-2540084, wird daher nicht mehr auf den Betrag der Spannungsänderung abgtestellt, sondern versucht, aus dem Vergleich der Spannungsgradienten aufeinanderfolgender Halbwellen auf eine Überschlag zu schliessen. Derartige Einrichtungen sind verhältnismässig aufwendig und können nur erfolgreich sein, wenn sich bei einem Überschlag tatsächlich eine messbare Änderung im Gradienten des Spannungsverlaufs einstellt. Bisher war es auch mit einer Einrichtung gemäss DE-A-2540084 nicht immer möglich, Überschläge aufgrund von Änderungen der Betriebsspannung sicher zu identifizieren. Bei einer sehr empfindlich eingestellten Messeinrichtung wird ein im Rahmen der Welligkeit und der Änderung betrieblicher Einflussgrössen liegender Spannungsabfall unzutreffend als Überschlag angezeigt, während eine unempfindlich eingestellte Messeinrichtung nicht alle Überschläge anzeigen wird, weil die Spannungsänderungen unterhalb der gewählten Empfindlichkeit liegen.

[0006] Es besteht somit die Aufgabe, ein Verfahren zur Regelung der Betriebsspannung eines elektrostatischen Abscheiders der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, mit dem Überschläge mit Sicherheit erfasst und für die Regelung ausgenutzt werden können.

[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, die Lichtwirkung der Überschläge unmittelbar optisch zu erfassen und zur Ermittlung der Überschlagsspannung auszunutzen. In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die Anzahl der Überschläge je Zeiteinheit erfasst wird. Andererseits ist es auch möglich, die Überschlagsdauer zu erfassen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn sowohl die Anzahl der Überschläge je Zeiteinheit als auch die Überschlagsdauer erfasst und zur Regelung ausgenutzt werden.

[0008] Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemässen Regelverfahrens besteht darin, dass die Erfassung eines Überschlags anhand eines Phänomens erfolgt, das unmittelbarer als eine Spannungsänderung und vor allem unzweideutig einen Überschlag anzeigt. Da es in einem Abscheider bei normalen Betrieb völlig dunkel ist, kann jeder Überschlag unabhängig von der Stärke der Lichtentwicklung und unabhängig von der Entfernung vom Aufstellungsort des Messgerätes registriert und für die Weiterverarbeitung zu einem Regelsignal ausgenutzt werden. Im allgemeinen wird es aber zweckmässiger sein, die «Empfindlichkeit» der Regeleinrichtung auf die praktischen Bedürfnisse einzustellen. Dies lässt sich dadurch realisieren, dass die Einrichtung derartig eingestellt wird, dass erst eine Mindestzahl von Überschlägen pro Zeiteinheit oder aber eine Mindestdauer eines Lichtbogens zur Auslösung eines Regelimpulses wirksam ist. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels eines stark vereinfachten Regelschemas näher erläutert.

[0009] Ein Elektrofilter 1 wird über einen Hochspannungstransformator 2 und einen Hochspannungsgleichrichter 3 aus einem Wechselstromnetz 4 gespeist. Zur Spannungsregelung ist im Primärkreis z.B. ein Thyristorstellglied 5 vorgesehen, das von einem Regler 6 angesteuert wird. Dieser Regler bildet aus den über die lichtempfindliche Erfassung gewonnenen Werten die notwendigen Steuersignale für das Thyristorstellglied 5. Die lichtempfindliche Erfassung besteht aus einem am Elektrofilter 1 angeordneten lichtempfindlichen elektronischen Bauteil 7, welches durch ein von Spülluft oder Spülgas 8 durchströmtes und/oder beheiztes Schutzrohr 9 gegen Verschmutzung geschützt werden kann.

[0010] Für den Fall, dass stehende Lichtbögen erfasst werden sollen, ist ein Zeitüberwachungsglied 10 in den Steuerkreis geschaltet. Der Wert für die Zeitüberwachung ist mit Hilfe eines angeschlossenen Reglers 101 z. B. zwischen 0,1 und 5 s. frei wählbar bzw. von einer übergeordneten Steuereinheit her vorzugeben. Wenn das vom lichtempfindlichen elektronischen Bauteil 7 ausgehende Signal, das durch einen Lichtbogen im Elektrofilter hervorgerufen wird, den an der Zeitüberwachung 10, 101 voreingestellten Zeitwert überschreitet, wird dieses Signal weitergeleitet.

[0011] Für den Fall, dass normale Überschläge erfasst werden sollen, ist ein Integrierglied 11 in den Steuerkreis geschaltet. Der Wert für die Zahl der zu überwachenden Impulse ist mit Hilfe eines angeschlossenen Reglers 111 z.B. zwischen 1 und 20 frei wählbar bzw. von einer übergeordneten Steuereinheit her vorzugeben. Wenn die vom lichtempfindlichen elektronischen Bauteil 7 ausgehenden Signale, die durch Überschläge im Elektrofilter hervorgerufen werden, den an dem Integrierglied 11, 111 voreingestellten Zeitwert überschreiten, wird ein Impuls weitergeleitet. Die von den beiden Messgliedern 10 und 11 ausgehenden Impulse werden dem Regler 6 zugeleitet.

[0012] Zweckmässigerweise sind die lichtempfindlichen elektronischen Bauteile 7 so anzuordnen, dass der gesamte Filterinnenraum einwandfrei überwacht werden kann. Gegebenenfalls sind mehrere dieser Bauteile räumlich verteilt am Filter anzuordnen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Regelung der Betriebsspannung eines elektrostatischen Abscheiders durch wiederholtes Abtasten der Überschlagsgrenze, wobei die Betriebsspannung von einem Ausgangswert bis zur Auslösung eines Überschlags gesteigert, die Überschlagsspannung erfasst und zur Bildung eines neuen, unter der Überschlagsgrenze liegenden Ausgangswertes herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtwirkung der Überschläge unmittelbar optisch erfasst und zur Ermittlung der Überschlagsspannung ausgenutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Überschläge je Zeiteinheit erfasst wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überschlagsdauer erfasst wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Anzahl der Überschläge je Zeiteinheit als auch die Überschlagsdauer erfasst und zur Regelung der Betriebsspannung ausgenutzt wird.

Claims

1. A method of controlling the voltage applied to an electrostatic precipitator comprising repeatedly sampling the flashover limit, wherein the voltage applied is increased from an initial value until a flashover is initiated and the flashover voltage is measured and used to define a new initial voltage that is below the flashover limit, characterized in that the light generated by the flashovers is optically detected and this detection is utilized to measure the flashover voltage.

2. A method according to claim 1, characterized in that the number of flashovers per unit of time is detected.

3. A method according to claim 1, characterized in that the duration of the flashover is detected.

4. A method according to claim 1, characterized in that the number of flashovers per unit of time and the duration of the flashover are detected and utilized for a control of the voltage applied.

Revendications

1. Procédé pour régler la tension de fonctionnement d'un séparateur électrostatique par détection répétée de la limite de décharge, la tension de fonctionnement étant augmentée d'une valeur initiale jusqu'au déclenchement d'une décharge, la tension de décharge étant saisie et étant utilisée pour former une nouvelle valeur initiale située en-dessous de la limite de décharge, caractérisé par le fait que l'effet lumineux des décharges est saisi directement par voie optique et est utilisé pour déterminer la tension de décharge.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on saisit le nombre de décharges par unité de temps.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on saisit la durée des décharges.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on saisit aussi bien le nombre de décharges par unité de temps que la durée des

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