DE3249184T1

DE3249184T1 - Verfahren und einrichtung fuer eine elektrostatische staubausfaellung

Info

Publication number: DE3249184T1
Application number: DE823249184T
Authority: DE
Inventors: Anthony Roland Culverstone Meopham Kent Coppen
Original assignee: Blue Circle Industries PLC
Current assignee: Blue Circle Industries PLC
Priority date: 1981-11-13
Filing date: 1982-11-12
Publication date: 1983-12-29
Also published as: GB2110431B; DK316583A; KR840002261A; MY8600332A; JPS58501900A; DK316583D0; CA1198472A; WO1983001746A1; IN158842B; GB2110431A; FR2516406A1; AU1012482A; AU550065B2

Description

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Verfahren und Einrichtung für eine elektrostatische Staubausfällung

Bereich der Erfindung;:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ausführung einer elektrostatischen Ausfällung von Staub aus einem Gasstrom, insbesondere aus einem von einem industriellen Prozeß abströmenden Gas.

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Hintergrund der Erfindung

Viele Prozeßanlagen, beispielsweise die Herstellung von Zementklinker in einem Drehrohrofen führen zur Erzeugung von austretenden staubigen Gasen, die gereinigt, das heißt entstaubt, werden müssen, bevor sie in die Atmosphäre abgelassen werden. Wenn der Staub Partikel geringer Größe umfaßt, dann ist der Sammelwirkungsgrad von Zyklonsammlern üblicherweise zu gering und die Staublast in dem von den Zyklonen ausströmenden Gas ist üblicherweise zu hoch, als daß sie für die für die Umgebung verantwortlichen Behörden und die lokale Bevölkerung akzeptabel wäre; infolgedessen besteht ein Bedürfnis für eine

Einrichtung, die einen höheren Staub-Sammelwirkungsgrad aufweist. Die Entscheidung liegt üblicherweise zwischen einem Naßwäscher bzw. Naßreiniger, einem Gewebefilter und einer elektrostatischen Ausfälleinrichtung. _L

Naßwäscher und Gewebefilter weisen beide den Nachteil eines ziemlich hohen Gasdruckabfalls durch diese auf, der zu dem Erfordernis einer ziemlich hohen Gebläseleistung und infolgedessen einem hohen Verbrauch an elektrischer Leistung führt. Naßwäscher weisen zusätzlich nachteiligerweise eine Tendenz auf, ein gesättigtes, mit Wassernebel beladenes ausströmendes Gas zu erzeugen und staubbelastetes Wasser abzugeben, welches seinerseits oftmals ein Beseitigungsproblem aufwirft. Gewebefilter weisen die zusätzlichen Begrenzungen auf, daß die meisten Gewebefiltermaterialien beschädigt oder zerstört werden, wenn sie Hochtemperaturgasen ausgesetzt werden, während feine Staubteilchen dazu neigen, zu verklumpen und das Gewebe undurchlässig zu machen; und in Verbindung mit feuchten Gasen besteht die Möglich- , keit einer Feuchtigkeitskondensation auf dem Gewebe, durch die dieses ebenfalls undurchlässig für die Gas-

durch dies.es
strömung/gemacht wxrd. Nichts desto weniger finden Naßwäscher und Gewebefilter oftmals eine wirtschaftliche Anwendung, dort wo relativ kleine Volumenströmungsraten bzw. Volumenströmungsmengen von abströmendem Gas entstaubt werden müssen und wenn die Gastemperatur und Feuchtigkeit nicht übermäßig hoch sind.

Elektrostatische Ausfälleinrichtungen erweisen sich oftmals als die kosteneffektivsten, wirtschaftlichsten Mittel zum Entstauben von Abgasen von Prozeßindustrien, bei denen die Gasvolumenströmungsmenge hoch ist, wo die Gastemperatur gleichförmig hoch ist oder manchmal zu hohen Temperaturen schwanken kann (beispielsweise über 350 ⁰C hinaus) oder wo das Gas eine relativ hohe Feuchtigkeit aufweist. Elektrostatische Ausfälleinrichtungen werden infolgedessen üblicherweise in größeren

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Proζeßindustrie-Anlagen eingesetzt und sie können leicht so ausgelegt werden, daß sie sehr hohe Staubsamme1Wirkungsgrade aufweisen.

Eine elektrostatische Ausfälleinrichtung umfaßt im wesentlichen eine elektrische Entladungselektrode oder mehrere von diesen, welche auf ein hohes negatives Potential angehoben werden, und eine Sammelfläche oder mehrere von diesen, die auf Erdpotential liegen. Das zu entstaubende Gas wird zwischen den Entladungselektroden und den Sammelf lachen hindurchgeführt. Eine elektrische Koronaentladung von den Entladungselektroden lädt die Staubpartikel in dem Gasstrom, negativ auf und solche Teilchen, die jetzt negativ geladen sind, werden durch die elektrostatische Kraft zu der geerdeten Sammelfläche getrieben, wo sie agglomerieren bzw. gesammelt werden und die dann aus dem System entfernt werden, so*daß Gas, das aus der elektrostatischen Ausfälleinrichtung austritt, im wesentlichen staubfrei ist.

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Die Entladungselektroden sind üblicherweise Drähte oder dornförmige Stäbe. Sie werden auf dem erforderlichen negativen Potential durch einen elektrischen Transformator und eine Gleichrichtergruppe gehalten, die üblicherweise in der Lage sind, ein negatives Potential von rund 60 kV zu erzeugen und einen Gleichstrom von einigen 100 mA mit hoher Spannung aufrecht zu erhalten. Der Gesamt-Staubsammel-Wirkungsgrad der elektrostatischen Ausfälleinrichtung wird auf dem erforderlichen Pegel oder oberhalb von diesem gehalten, indem das negative Potential der Entladungselektroden so hoch gehalten wird, wie es möglich ist, ohne elektrische Funkenentladung oder Bogenentladung zwischen den Entladungselektroden und den geerdeten Sammelelektroden zu verursachen. Das maximal aufrecht zu erhaltende negative Potential variiert in Abhängigkeit von den Auslegungsmerkmalen der Ausfälleinrichtung und ebenfalls von der Beschaffenheit und Zusammensetzung des staubbeladenen Gases. Ein Aufrechterhalten

von Funken- oder Bogenentladungen durch Anlegen eines zu hohen negativen Potentials an die Entladungselektroden führt zu einer unzureichenden Gesamt-Staubsammel-Leistung der elektrostatischen Ausfälleinrichtung und zerstört ebenfalls die Entladungselektroden. Ein Kontrollsystem bzw. eine Steuereinrichtung ist infolgedessen erforderlich, um ein angemessen hohes negatives Potential an den Entladungselektroden aufrechtzuerhalten, während übermäßige Funkenentladungen oder andauernde Bogen-Entladungen zwischen den Entladungs- und Sammelelektroden vermieden wird.

Die das erforderliche negative Potential für die Entladungselektroden erzeugende Gleichrichtergruppe umfaßt üblicherweise einen Primärtransformator, der mit Wechselstrom von einer üblichen Versorgungsleitung (typischerweise 440 V) versorgt wird und einen Ausgang von etwa 60 kV Wechselstrom erzeugt, der dann zu einem Gleichrichter geführt wird, welcher einen negativen Gleichstrom von 60 kV erzeugt.

Die üblicherweise verwendete Steuereinrichtung hebt das negative Potential in Inkrementen bzw. Stufen zu dem maximalen Wert an, zu dem die Gleichrichtergruppe in der Lage ist, typischerweise 6OkV , bis eine übermäßige Funken- oder Bogenbildung festgestellt wird, und reduziert dann die Hochspannungsspannung in voreingestellten Inkrementen bzw. Stufen, bis eine Beendigung der übermäßigen Funken- oder Bogenbildung festgestellt wird.

Dann hebt nach einer voreingestellten Zeitverzögerung die Steuereinrichtung die Hochspannungsspannung erneut in Stufen an, bis eine übermäßige Funken- oder Bogenbildung festgestellt wird, und reduziert dann wiederum die Spannung in voreingestellten Inkrementen bzw. Stufen, bis die Funkenbildung aufhört. Der Zyklus wird kontinuierlich und automatisch wiederholt.

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Dieser Typ von. Steuereinriciitung weist die Eigenschaft auf, daß er kontinuierlich versucht, das maximal mögliche Hochspannungspotential an den Entladungselektroden aufrechtzuerhalten und somit den maximalen, möglichen Gesarat-Sammelwirkungsgrad der elektrostatischen Ausfälleinrichtung aufrechtzuerhalten. Er weist jedoch zwei bedeutende Nachteile auf. Zum einen muß, da kontinuierlich ein Zustand der Funkenbildung zwischen den Entladungs- und Sammelelektroden gesucht und davon wieder Abstand genommen wird, häufig und intermittierend einige funkenbildung vorliegen, die mit der Zeit eine Erosion und Beschädigung der Entladungselektroden verursacht, so daß sie bei Gelegenheit mechanisch ausfallen, was es erforderlich macht, die elektrostatische Ausfälleinrichtung außer Betrieb zu nehmen, während sie repariert wird; dies trägt bei zu den Gesamtbetriebskosten in Form von ßeparatur, Arbeit und Austauschmaterialien und oftmals Ausfall an Produktion. Zum zweiten ist die Steuereinrichtung so ausgelegt, daß sie kontinuierlich den höchstmöglichen Samme!wirkungsgrad sucht unabhängig davon, ob der Sammelwirkungsgrad höher als erforderlich ist und unabhängig von der verbrauchten elektrischen Leistung und den Kosten.

Üblicherweise kann kein praktischer Vorteil in Form der Vermeidung von Staubablagerung oder Belästigung erreicht werden durch Betreiben der elektrostatischen Ausfälleinrichtung bei einer wesentlich höheren Leistung als seiner ausgelegten Leistung. Außerdem verlangen in den meisten Ländern die für die Umgebung verantwortlichen Behörden, daß die Staubsammeleinrichtung so ausgelegt und spezifiziert ist und betrieben wird, daß die endgültige Staubemission immer geringer als ein festgelegter Wert ist: Es ist üblicherweise erforderlich, eine festgestellte Staubkonzentration im Abgas nicht zu übersteigen, die üblicherweise in Milligramm Staub pro Normal-Kubikmeter Gas angegeben ist. Da diese Bedingung immer erreicht werden muß, muß die elektrostatische

Ausfälleinrichtung so ausgelegt sein, daß sie die erforderliche maximale Staubkonzentration im Abgas einhält, selbst unter den ungünstigsten Betriebsbedingungen, so daß die elektrostatische Ausfälleinrichtung in bezug auf die normalen oder üblichen Betriebsbedingungen übermäßig gut ausgelegt sein muß. Als .Folge dessen ist der Verbrauch an elektrischer Leistung der Gleichrichtergruppe über den überwiegenden Teil der Betriebszeit beachtlich höher als es erforderlich ist, um die maxi-JO male Staubkonzentration im Abgas zu erreichen, wie sie durch die Zulassungsbehörde gestattet ist, und höher als zur Vermeidung einer Staubbelästigung in der Nachbarschaft der Anlage erforderlich.

!5 Es ist bekannt, den aufgezeichneten bzw. festgestellten Wert an Staubkonzentration im Abgas von einer Ausfälleinrichtung als ein Signal zu automatischen Spannungs-Steuereinrichtungen zu benutzen, um die Spannung zu reduzieren oder anzuheben, wenn der aufgezeichnete Staubpegel voreingestellte obere und untere Staubemissionsgrenzen über- bzw. unterschreitet. Hierdurch ist' es möglich, den Verbrauch an elektrischer Leistung und die Beschädigung an den Entladungselektroden zu verringern, es ist jedoch nicht möglich, eine genügend genaue Steuerung der Leistungsaufnahme in Abhängigkeit von Variationen in den Emissionspegel herbeizuführen, um eine maximale Einsparung an Leistung und eine minimale Beschädigung der Entladungselektrode zu erreichen, und zwar infolge der Schwierigkeit, die Spannung in den geringen Beträgen einzustellen, die erforderlich sind, die notwendigen Stromänderungen zu erreichen.

Infolgedessen besteht nach wie vor ein Bedürfnis an einem Verfahren zur Verringerung sowohl des Verbrauchs der elektrischen Leistung als auch der fortschreitenden Beschädigung der Entladungselektroden durch Punken- und/oder Bogenbildung, während die Staublast in die Ausfälleinrichtung verlassenden Gasen auf annehmbaren

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Werten gehalten wird.

Zusammenfassung der Erfindung:

Erfindungsgemäß ist eine wesentlich feinere Steuerung des tatsächlichen Leistungsausgangs einer Gleichrichtergruppe, die einer elektrostatischen Ausfällelektrode zugeordnet ist, möglich durch geeignete Einstellung des Stromwertes der Gleichrichtergruppe. Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, ein System von elektrostatischen Ausfälleinrichtungen in Abhängigkeit von nur einem einzigen vorbestimmten Wert an Staubkonzentration in dem ausströmenden Gas zu betreiben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ausfällen von Staub aus einem Gasstrom wird dieser durch ein elektrisches PeId oder mehrere von diesen geführt, von denen gedes durch eine Elektrodeneinrichtung mit einer zugeordneten Gleichrichtergruppe erzeugt wird, die Konzentration des Staubs in dem Gasstrom abwärts der elektrischen Felder durch Staubüberwachungseinrichtungen überwacht, die ein für die Konzentration kennzeichnendes Signal erzeugen und die Intensität zumindest eines elektrischen Feldes durch Steuereinrichtungen in Abhängigkeit von einem Daten-Signal eingestellt; dieses Verfahren zeichnet sich dabei dadurch aus, daß die von dem Datensignal angegebene Konzentration mit einer vorbestimmten Targetkonzentration verglichen und, falls eine Differenz festgestellt wird, der Strom zumindest einer Gleichrichtergruppe zur Erzeugung einer Änderung der Intensität des elektrischen Feldes in der für eine .Reduzierung der Differenz erforderlichen Richtung geändert wird.

Erfindungsgemäß ist ebenfalls eine Einrichtung zum Ausfällen von Staub aus einem Gasstrom vorgesehen mit Mitteln, die einen Pfad für den Gasstrom definieren, der durch zumindest eine elektrostatische Ausfälleinrichtung führt, die Elektrodeneinrichtungen umfaßt, welche ein

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elektrisch.es PeId in der Ausfäll einrichtung oder mehrere von diesen erzeugen, wobei jeder Elektrodeneinrichtung eine Gleichrichtergruppe zugeordnet ist, mit Staubüberwachungseinrichtungen, die stromabwärts der elektrostatischen Ausfälleinrichtungen angeordnet sind und ein Datensignal erzeugen, das für die Staubkonzentration im Gas kennzeichnend ist, und mit einer Steuereinrichtung, die zumindest einer der Gleichrichtergruppen zugeordnet ist und auf das Datensignal anspricht; die erfindungs-

IQ gemäße Einrichtung zeichnet sich dabei dadurch aus, daß die Steuereinrichtung die von dem Datensignal angegebene Konzentration mit einer vorbestimmten Targetkonzentration vergleicht und, falls eine Differenz festgestellt wird, den Strom zu zumindest einer Gleichrichtergruppe zur Erzeugung einer Änderung der Intensität des elektrischen .Feldes in der für eine Reduzierung der Differenz erforderlichen Sichtung ändert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

ITigur 1 zeigt ein Blockdiagramm, welches die Hauptkomponenten einer beispielsweisen erfindungsgemäßen Einrichtung angibt.

Figur 2 ist eine rein schematische Darstellung der Art und Weise, in welcher die Spannung in Abhängigkeit von dem Strom in einer Gleichrichtergruppe variiert.

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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen;

S¹Ig. 1 zeigt beispielsweise ein elektrostatisches Ausfall- bzw. Niederschlagssystem mit zwei elektrostatischen Ausfälleinrichtungen 1, die parallel angeordnet sind. Jede Ausfälleinrichtung umfaßt drei Felder, wobei die Felder bzw. Abschnitte mit A, B und G bezeichnet sind. Jeder Abschnitt wird bestimmt durch seine zugeordneten (nicht gezeigten) Entladungselektroden und (nicht gezeigten) geerdeten Sammelflächen, wobei diese Teile von bekannter Konstruktion sind. Staubbeladenes Gas wird von einer industriellen Prozeßanlage (beispielsweise einem Zement-Drehrohrofen oder einer Zement-Klinkermiihle ) zu den elektrostatischen Ausfälleinrichtungen 1

■^5 über ein Gasrohr 2 gefördert, von welchem Zweige mit den Einlassen J> der Ausfall einrichtungen 1 in Verbindung stehen.

Die Gasauslässe 4 der Ausfälleinrichtungen 1 sind mit Gasleitungen vorgesehen, die zu einer einzigen Auslaßleitung bzw. einem einzigen Auslaßrohr 5 konvergieren, welche zu einem (nicht dargestellten) Schornstein bzw. Zugrohr führt. Ein optischer Dichtemesser 6 ist in dem Gasauslaßrohr 5 angeordnet, welcher so kalibriert ist, daß er die augenblickliche Konzentration des Staubs in dem von den Ausfälleinrichtungen ausströmenden Gas mißt und ein analoges Datensignal in elektrischer Form erzeugt. _:

Ein auf Mikroprozessor aufgebautes Steuersystem 7 ist vorgesehen, welches das Datensignal von dem optischen Dichtemesser 6 empfängt und den von dem Signal repräsentierten Emissionspegel mit einem vorbestimmten Targetwert vergleicht. Der Targetwert wird bevorzugt so gewählt, daß er signifikant unter dem maximalen Emissionspegel liegt, der von der für die Umgebung verantwortlichen Behörde zugelassen ist. Beispielsweise beträgt die maximale Staubkonzentration, die typischerweise von

einer Kontrollbehörde zugelassen wird, 100 mg/irr und in einem solchen IPaIl sollte der Targetwert für die Emission auf 80 mg/nr eingestellt werden. (Diese Emissionswerte können kontraktiert werden mit der typischen Staubkonzentration im Gasstrom in der Leitung 2, die in der Größen-Ordnung von 10 g bis 1000 g/m-' liegen kann.) Das Steuersystem bzw. Kontrollsystem 7 ist im allgemeinen mit ei- '; ner Bedienungstafel 8 vorgesehen, auf der sowohl der gegenwärtige Emissionspegel als auch der Target-Emissionspegel dargestellt bzw. angezeigt werden (üblicherweise in digitaler Form unter Benutzung von Flüssigkristalldioden oder Lichtemissionsdionen). Die Tafel 8 kann mit einer Schalteinrichtung vorgesehen sein, mittels der eine Bedienungsperson den Targetwert für die Emission ändern kann.

Wenn die Steuereinrichtung 7 eine Differenz zwischen dem tatsächlichen Emissionspegel und dem Target-Emissionspegel feststellt, ändert diese den Sammelwirkungsgrad''der Ausfälleinrichtungen in der Richtung, die zur Verringerung der Differenz erforderlich ist. Wenn somit die tatsächliche Staubkonzentration im Rohr 5 den Targetpegel übersteigt, muß der Wirkungsgrad der Ausfälleinrichtungen gesteigert werden; wenn die tatsächliche Konzentra- tion unter dem Targetpegel liegt, dann wird der Sammelwirkungsgrad der Ausfälleinrichtungen reduziert. Mit anderen Worten versucht die Steuereinrichtung ständig, die tatsächliche Emission zu dem Targetwert zu bringen.

₃Q Um den Vergleich zwischen der tatsächlichen Konzentration und der Targetkonzentration ausführen zu können, ist die individuelle Eichkurve bzw. Einstellkurve des betroffenen optischen Dichtemessers 6 in dem Speicher gespeichert, der dem Mikroprozessor in der Steuereinrichtung 7 zugeordnet ist. Der Vergleich liefert ein digitalisiertes Signal sowohl für Anzeigezwecke als auch für oteuerzwecke. Der Targetwert des Emissionspegels muß natürlich in dem Bereich liegen, der durch die

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Eigenschaften der individuellen elektrostatischen Ausfälleinrichtungen 1 bestimmt ist.

Jede der Entladungsröhren weist eine zugeordnete Hochspannungs-Gleichrichtergruppe 9 auf. Erfindungsgemäß kann der Ausgang jeder Gleichrichtergruppe in Übereinstimmung mit Signalen von der Steuereinrichtung 7 eingestellt werden (wodurch der Sammelwirkungsgrad der Ausfälleinrichtung als ganzes eingestellt wird, da der Wirkungsgrad abhängig ist von der Stärke oder Intensität des elektrischen Feldes, die wiederum vom Ausgang der Gleichrichtergruppe bestimmt ist). Im allgemeinen wird der Strom der Gleichrichtergruppe stufenweise von einem Pegel zu einem anderen geändert. Die Anzahl der Schritte in dem Strombereich der Hochspannungs-Gleichrichtergruppen wird durch das Mikroprozessor-Programm festgelegt. Die Schritte müssen über den Strombereich nicht gleichförmig sein und es ist erwünscht, sie so zu stufen, daß die Steuerung der Staubemission näherungsweise linear erfolgt.

Der vorstehende Aspekt der Erfindung wird nun anhand der Figur 2 erläutert.

Die Figur zeigt (in rein schematischer Weise) die Beziehung zwischen der Spannung (in kV) und dem Strom (in mA) einer typischen Ausfälleinrichtungs-Elektroden-Gleichrichtergruppe.

Nach Fig. 2 neigt die Spannung dazu, mit dem Strom bei niedrigen Stromwerten steil anzusteigen, jedoch verringert sich die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung beachtlich, wenn sich der Strom dem maximalen Pegel nähert, mit welchem die Gleichrichtergruppe betrieben werden kann (der maximal mögliche Betriebspegel oder "Gleichrichtergrenze"), und der bei χ dargestellt ist. Strompegel der Gleichrichtergruppe können hergestellt werden, indem dem Betriebsstrom Grenzen bzw. Grenzwerte

aufgezwungen xverden unter der Steuerung des auf Hikroprozessor basierenden Systems 7- Diese aufgeprägten Grenzen sind mit x^, Xpi ^xx» etc. in Fig. 2 bezeichnet. Aus der Gestalt der Kurve in Fig. 2 ergibt sich, daß eine gegebene Stromänderung einen geringeren Effekt auf den Leistungsausgang bei höheren Strompegeln hat, als eine : entsprechende Stromänderung bei niedrigeren Pegeln bzw. Werten. Infolgedessen wird, um eine gleichförmige Variation des Gleichrichterausgangs zu erhalten, die Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Strompegeln abnehmen, wenn der Strom von der Gleichrichtergrenze χ aus vermindert wird. Mit anderen Worten gilt (x - x.)> (x. - Xo)¹⁵* (x2 - Xv) usw. Beispielsweise wenn χ =100 % beträgt, kann x*~Q5 fo, X2~75 % und x^-70 % usw. betragen. Bevorzugt werden diese Stromgrenzpegel so gewählt, daß der Emissionspegel in im wesentlichen gleichen Schritten einstellbar ist.

Die voreingestellten Strompegel können wie folgt ausgeprägt werden. Hochspannungs-Gleichrichtergruppen für elektrostatische Ausfälleinrichtungen sind üblicherweise mit einer Einrichtung vorgesehen, mittels der der Spannungsausgang automatisch gesteigert wird, bis funken oder Bogen in der Ausfälleinrichtung auftreten. An diesem Punkt Wird die Spannung auf einen Wert reduziert, unter welchem die Funken- oder Bogenentladung aufrechterhalten wird und der Ausgang wird erneut automatisch gesteigert. Die üblicherweise verwendeten Steuereinrichtungen umfassen einen Thyristor-Regulator mit geeigneten

₃Q Funken- und Bogen-Wahrnehmungskreisen mit Ausgängen, die mit dem Thyristor-fiegulator bzw. der Thyristor-Einstelleinrichtung verbunden sind und den Leitungswinkel bzw. Steuerwinkel von dieser steuern. In der Abwesenheit einer Funken- oder Bogenentladung wird der Spannungsausgang des Hochspannungs-Gleichrichters durch einen Stromfühlerkreis gesteuert, derart, daß der Strom entweder auf dem festgelegten Stromausgang der Hochspannungs-Gleichrichtergruppe oder auf irgendeinem, durch manuelle Einstellung

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vorgewählten Stromwert unterhalb des festgelegten bzw. ausgelegten Stroms gehalten wird. Erfindungsgemäß ist die Mikroprozessor-Steuereinrichtung mit dem Stromsteuerkreis in einer solchen Weise verbunden bzw. verschaltet, daß der maximale Strom "festgelegt wird, den die Hochspannungs-Gleichrichtergruppe zu irgendeiner gegebenen Zeit erzeugen darf, wobei dieses Maximum als notwendig eingestellt wird in Abhängigkeit von dem Datensignal von der Staub-Monitoreinrichtung.

Im allgemeinen wird der Vergleich zwischen der angezeigten (gemessenen) Staubkonzentration und der Targetkonzentration in vorbestimmten Zeitintervallen wiederholt, Bevorzugt wird nach jeder Einstellung der Betriebsbedihgungen genügend Zeit gelassen für den vom optischen Dichtemesser 6 registrierten Effekt, bevor die nächste Einstellung (wenn eine solche erforderlich ist) durchgeführt wird. Zu diesem Zweck kann die Steuereinrichtung 7 eine Uhr bzw. einen Taktgeber bzw. eine Zeiteinrichtung oder eine solche Schaltung bekannter Auslegung aufweisen.

Die Erfindung ist auf jegliche gewünschte Anordnung von Feldern elektrostatischer Ausfälleinrichtungen, parallel und/oder in Heihe, geeignet.

Die Einstellung des Strompegels für jede Hochspannungs-Gleichrichter gruppe erfolgt in Abhängigkeit von einer Steuerstrategie, die der Anzahl und der Konfiguration der ElektrofeIdsysteme eigen ist. Wenn beispielsweise das System zwei oder mehr elektrische Felder umfaßt, ist es möglich, die Grenze des Stroms aller Hochspannungs-Gleichrichter gruppen gleichzeitig einzustellen. Bevorzugt ändert die Steuereinrichtung die Grenze des Stroms für alle Gleichrichtergruppen aufeinanderfolgend. Wenn beispielsweise die drei Felder A, B und G in Fig. 1 auf einem Stromwert x. arbeiten und der optische Dichtemesser 6 einen Emissionspegel feststellt, der unter dem

Targetpegei liegt, dann kann die Steuereinrichtung 7 jede Gleichrichtergruppe 9 aufeinanderfolgend für ein Herabsetzen ihres Stroms ansteuern, bis der Gesamtwirkungsgrad der Ausfälleinricht'ung 1 derart ist, daß die tatsächliche Staubkonzentration, in der Leitung 5 auf den Targetpegel ansteigt. Ln. Abhängigkeit von der anfänglichen Staubkonzentration im Rohr 2 und den Eigenschaften der Ausfälleinrichtung ist es notwendig, einige oder alle der Gleichrichtergruppen auf Xp abzusenken und es kann ebenfalls notwendig werden, eine nächste Folge von Schritten zu beginnen, um die Betriebspegel von einer oder mehreren Gleichrichtergruppen noch weiter herabzusetzen, bis X₇ oder darunter. Wenn umgekehrt die festgestellte Emission über dem Targetwert liegt, muß der Strom von einer oder mehreren Gleichrichtergruppen angehoben werden.

Die .Folge, in welcher die Gleichrichtergruppen eingestellt werden, kann differieren in Abhängigkeit von der Richtung der Abweichung von der Targetstaubkonzentration, das heißt, in Abhängigkeit davon, ob das System geändert wird, um den Gesamt-Sammel-Wirkungsgrad herabzusetzen oder anzuheben, so daß alle Hochspannungs-Gleichrichtergruppen in der Stufung gehalten werden.

'Bei einigen Strategien bzw. Betriebsplänen kann es geeignet sein, die Gleichrichtergruppen 9 in einer gegebenen Ausfälleinrichtung 1 bei Pegeln zu betreiben, die unter normalen Betriebsbedingungen mehr als eine Stufe voneinander entfernt sind. Wenn eine Einstellung erforderlich ist, kann es notwendig sein, eine Folge zu benutzen, bei der eine der Gleichrichtergruppen um mehr als einen Schritt aufeinanderfolgend geändert wird, bevor eine andere Gleichrichtergruppe eingestellt wird. Ss ist; erwünscht, daß die Steuereinrichtung den Status von jeder Gleichrichtergruppe berücksichtigt; wenn aus irgendeinem Grunde eine außer Betrieb geht und ihre Ausgangsspannung unter einen vorbestimmten Wert fällt, dann wird diese Hochspannungs-Gleichrichtergruppe

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automatisch aus der Einstellfolge ausgeschlossen.

Es ist erforderlich, den Staub von den Sammelplatten in der Ausfälleinrichtung zu entfernen. Der Staub kann von den Platten entfernt werden, beispielsweise indem diese geschüttelt oder mit einer Hämmereinrichtung geschlagen werden - eine als "Losklopfen (rapping)" bekannte Betriebsweise. Obgleich es möglich ist, das Losklopfen kontinuierlich durchzuführen, wird üblicherweise eine Reihe von Platten aufeinanderfolgend in vorbestimmten Zeitintervallen losgeklopft. Jedoch kann insbesondere, wenn die stromauf wärt igen Platten losgeklopft werdQj£ (da diese die Hauptlast an der Staubentfernung tragen) das Lo§r klopfen zu einer Wolke oder einem "Puff" von von d$n ■ Elektrodenplatten gelöstem Staub führen, was zu einem merklichen Anstieg der Staubemission aus den Ausfälleinrichtungen führen kann. Erfindungsgemäß sind Mittel möglich, mit denen das Problem überwunden werden kann, und zwar in der folgenden Weise. In einer elektrostatisehen Ausfälleinrichtung mit einer Anzahl von in fieihe angeordneten Feldern kann die mit dem Auslaßfeld verbundene Hochspannungs-Gleichrichtergruppe so eingestellt werden, daß sich der Strom auf dem 100-%-Pegel während des Losklopfens befindet. Wenn die elektrostatische Ausfälleinrichtung parallele Felder umfaßt, werden alle Hochspannungs-Gleichrichtergruppen, die am weitesten stromabwärts angeordnet sind (beispielsweise die zwei mit C bezeichneten Felder in Fig. 1) auf den 100-%-Stromwert eingestellt. Aufgrund dessen kann die Wolke von gelöstem Staub durch das stromabwärtige Feld oder die stromabwärtigen Felder gesammelt werden, die mit maximaler Leistung arbeiten. Nach Beendigung des Losklopf-Arbeitsgangs wird der Mikroprozessor-Betrieb anfänglich wieder mit den gleichen Strom-Grenzwert-Einstellungen aufgenommen, wie sie gerade vor dem Beginn des Losklopf-Arbeitsgangs erhalten worden sind.

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Wünschenswerterweise wird die Staub-Monitor-Einrichtung einer automatischen Neueinstellung bzw. Neueichung unterzogen, wobei dieser Begriff jegliche automatische Selbstprüfung, wie Null- und Spannungs-Checks umfaßt. Jedoch kann dies sich mit Mikroprozessor-Steuerfunktionen kreuzen bzw. stören und deshalb umfaßt das System normalerweise Mittel, eine solche Kreuzung bzw. Störung zu vermeiden. Beispielsweise können für die Dauer der Neueinstellungsperiode die Strom-Grenzwert-Einstellungen, die gerade vor dem Neueinstellungs-Arbeitsgang erhalten worden sind, aufrechterhalten werden (wobei die Mikroprozessor-Steuerung mit diesen Werten anfänglich wieder aufgenommen wird, wenn die Neueinstellung abgeschlossen ist).

Alternativ kann der Strom auf den 100-%-Pegel für alle Gleichrichtergruppen für die Dauer der Neueinstellungsperiode rückeingestellt werden, wobei die Mikroprozessor-Steuerung nach Fertigstellung der Neueinstellung bei den Strom-Grenzwert-Einstellungen wieder aufgenommen wird, die gerade vor der Neueinstellungsperiode erhalten worden sind.

Es ist erwünscht, einen Schutz gegen übermäßige Staubkonzentrationen in dem ausströmenden Gas vorzusehen, die beispielsweise aufgrund eines abrupten Wechsels in den Prozeßbedingungen, die zu dem staubbeladenen Gas führen, oder des Ausfalls einer Hochspannungs-Gleichrichtergruppe entstehen. In solchen Fällen kann die Steuereinrichtung unfähig sein, schnell genug zu reagieren, um einen Emissionspegel zu vermeiden, der höher als der durch die für die Umgebung verantwortlichen Behörden zugelassene Wert ist. Bevorzugt ist deshalb die auf Mikroprozessor beruhende Steuereinrichtung in der Lage, jede Gleichrichtergruppe auf den höchstmöglichen Betriebsstrom (das heißt, die 100-%-Grenze) bei einer solchen abrupten Steigerung der gemessenen Staubkonzentration zu schalten. Die Steuereinrichtung reduziert dann in geeigneter Weise die Grenzen des Stroms von dem 100-#>-Pegel zu einem neuen Optimum.

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Zusätzlich zu einer kontinuierlichen Anzeige, üblicherweise in Digitalform, und zwar sowohl der tatsächlichen Staubkonzentration im abgelassenen Gas, wie sie durch den optischen Dichtemesser,gemessen wird, als auch der vorgewählten Target-Konzentration (wobei die erstere zu jeder Zeit auf den neuen Wert gebracht wird, zu der die Steuereinrichtung 7 einen Vergleich ausführt, auf welciiem eine Einstellentscheidung beruht, beispielsweise in Intervallen von 1 Sekunde) kann die Bedienungstafel ebenfalls eine kontinuierliche Anzeige aufweisen, die den Status der Mikroprozessor-Steuereinrichtung und" von jeder der Hochspannungs-Gleichrichtergruppen anzeigt, ebenso wie eine Anzeige, die den Bedienungsmann warnt, wenn die Staubkonzentration im austretenden Gas höher als die durch die Kontrollbehörde zugelassene Grenze ist.

Der von dem Mikroprozessor in der Steuereinrichtung ausgeübte Einfluß ist auf die Änderung des Stromwerts (üblicherweise durch Aufprägen einer Grenze auf den Stromwert) der Hochspannungs-Gleichrichtergruppen begrenzt. Vorteilhafterweise sind die Ausfälleinrichtungen mit den eingebauten automatischen Spannungs-Steuereinrichtungen vorgesehen, die üblich sind. Die Betriebsweise dieser letzteren Steuereinrichtungen ist in anderer Weise nicht begrenzt, das heißt, wenn die Mikroprozessor-Steuereinrichtung abgeschaltet ist, arbeiten die Gleichrichter gruppe η in bekannter Weise. Die Steuereinrichtungen umfassen Mittel, die einen Überschlag von irgendeiner der Elektrodeneinrichtüngen wahrnehmen und die Betriebsspannung der dieser Elektrodeneinrichtung zugeordneten Gleichrichtergruppe reduzieren, bis das Überschlagen aufhört. Infolgedessen steht die normale Kontrolle bzw. Steuerung der Funken und Bögen weiterhin zur Verfügung, obgleich solches Überschlagen viel seltener in Erscheinung tritt als Folge der verringerten Betriebsspannungen, die die Praktizierung der Erfindung nach sich zieht.

Wie aus dem vorstehenden hervorgeht, sieht die Erfindung eine feine bzw. genaue Kontrolle bzw. Steuerung des Betriebs eines elektrostatischen Ausfällsystems vor, unabhängig von der Tatsache, daß nur ein Parameter (die Staubemission) überwacht zu werden braucht. Dies kann zu beachtlichen Einsparungen im Verbrauch an elektrischer Energie ebenso wie zu Einsparungen aufgrund des reduzierten Verschleisses der Elektrodensysteme führen. Weiterhin setzt die Praktizierung der Erfindung eine gleichförmige Staublast in dem in die Ausfälleinrichtungen eintretenden Gas nicht voraus; im Gegenteil kann die Erfindung, wie aus dem vorstehenden hervorgeht, Staublasten verarbeiten, die kontinuierlich und im weiten Bereich variieren.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Ausfällen von Staub aus einem Gasstrom, bei welchem der Gasstrom durch ein elektrisches Feld oder mehrere von diesen geführt wird, von denen jedes durch eine Elektrodeneinrichtung mit einer zugeordneten Gleichrichtergruppe erzeugt wird, die Staubkonzentration in dem Gasstrom abwärts der elektrischen

IQ Felder durch Staubüberwachungseinrichtungen überwacht wird, die ein für die Konzentration kennzeichnendes Datensignal erzeugen, und die Intensität wenigstens eines elektrischen Feldes mittels Steuereinrichtung in Abhängigkeit von dem Datensignal eingestellt wird,

■L5 dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Datensignal angegebene Konzentration mit einer vorbestimmten Targetkonzentration verglichen und, wenn eine Differenz festgestellt wird, der Strom wenigstens einer Gleichrichtergruppe geändert wird für eine Variation der Intensität des elektrischen Feldes in der für eine Verringerung der Differenz erforderlichen Richtung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom der Gleichrichtergruppe stufenweise von einem Pegel zum anderen geändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Pegeln bzw. Stufen abnimmt, wenn der Strom von dem maximal möglichen Betriebsstrom der Gleichrichtergruppe aus abgesenkt wird.

4-. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Pegel bzw. Stufen des Stroms der Gleichrichtergruppe so gewählt werden, daß der Staubemissionswert in im wesentlichen gleichen Schritten einstellbar ist.

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Verfahren nach, einem der Ansprüche 1 "bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich zwischen der angezeigten Konzentration und der Targetkonzentration in vorbestimmten Zeitintervallen wiederholt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche Λ bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom durch zwei oder mehr elektrische Felder geführt wird und daß die Steuereinrichtung den Strom der Gleichrichtergruppen, die den diese Felder erzeugenden Elektrodeneinrichtungen augeordnet sind, aufeinanderfolgend ändert.

7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom durch zwei oder mehr elektrische Felder geführt wird und daß die Steuereinrichtung den Strom der Gleichrichtergruppen, die den diese Felder erzeugenden Elektrodeneinrichtungen zugeordnet sind, gleichzeitig ändert.

S. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden in Abständen losgeklopft werden und daß während des Losklopfens zumindest die Gleichrichtergruppen, die dem oder den am \veitesten stromabwärts angeordneten elektrischen Feldern zugeordnet sind, mit dem maximal möglichen Betriebsstrom betrieben werden.

9· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubüberwachungseinrichtung automatisch in Intervallen neu eingestellt bzw. neu geeicht wird, daß die Steuereinrichtung während der Periode einer solchen Neueinstellung entweder den Pegel jeder Gleichrichtergruppe auf dem Wert, der gerade vor der Neueinstellung erhalten worden ist, hält oder jede Gleichrichtergruppe derart einstellt, daß sie mit dem maximal möglichen Betriebsstrom.während der Periode der Neueinstellung arbeitet, und unmittelbar danach zu dem Stromwert zurückführt, der gerade vor der Neueinstellung erhalten worden ist.

10. Einrichtung zum Ausfällen von Staub aus einem Gasstrom mit Mitteln, die einen Pfad für den Gasstrom definieren, der durch zumindest eine elektrostatische Ausfälleinrichtung führt, die vorgesehen ist mit Elektrodeneinrichtungen zur Erzeugung eines elektrischen Feldes oder mehrerer von diesen in der Ausfälleinrichtung, wobei- jeder Elektrodeneinrichtung eine Gleichrichtergruppe zugeordnet ist, einer Staubüberwachungseinrichtung, die stromabwärts der elektrostatischen Ausfälleinrichtungen angeordnet ist und ein Datensignal erzeugt, welches für die Konzentration des Staubs im Gas kennzeichnend ist, und mit einer Steuereinrichtung, die zumindest einer der Gleichrichtergruppen zugeordnet ist und auf das Datensignal anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die durch das Datensignal angegebene Konzentration mit einer vorgegebenen Targetkonzentration vergleicht und, wenn eine Differenz festgestellt wird, den Strom zumindest einer Gleichrichtergruppe ändert und die Intensität des elektrischen Feldes in der für eine Verringerung der Differenz erforderlichen Richtung variiert.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubüberwachungseinrichtung ein geeichter optischer Dichtemesser ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung den Strom der Gleichrichtergruppe stufenweise ändert durch Aufprägen einer vorgewählten Grenze aus einer Vielzahl von vorbestimmten Grenzwerten auf den Arbeitsstrom.

13· Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine zugeordnete Zeiteinrichtung bzw. Takteinrichtung umfaßt, so daß der Vergleich zwischen der angezeigten Staubkonzentration und der Targetkonzentration in vorbestimmten Zeitintervallen wiederholbar ist.

14·. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Steuereinrichtung vorgesehen ist, die jede Gleichrichtergruppe mit dem maximal möglichen Betriebsstrom arbeiten läßt bei einem abrupten Anstieg der gemessenen Staubkonzentration und dann die Steuerung der Steuereinrichtung zurückgibt.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14-, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichtergruppen mit automatischen Spannungs-Steuereinrichtungen vorgesehen sind, die Mittel zum Wahrnehmen von Überschlägen von irgendeiner der Elektrodeneinrichtungen aufweisen und beim Auftreten von Überschlägen die Betriebsspannung der dieser Elektrodeneinrichtung zugeordneten Gleichrichtergruppe reduzieren.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, sofern diese zur Durchführung des Verfahrens nach einem der

Ansprüche 1 bis 9 benutzt wird.
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