DE3329863A1 - Verfahren zur speisung eines elektrofilters fuer hochohmigen staub sowie einrichtungen zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zur speisung eines elektrofilters fuer hochohmigen staub sowie einrichtungen zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
BESCHREIBUNG ' ^ '
Die Erfindung bezieht sich auf die Elektrotechnik und
betrifft insbesondere ein Verfahren zur Speisung eines Elektrofilters für hochohmigen Staub sowie Einrichtungen
zur Durchführung des Verfahrens.
Auf dein Gebiet der elektriscaen Gasreinigung von
schwebenden Teilchen ist die Erhöhung des Wirkungsgrades der Elektrofilter für hochohmigen Staub sowie des Entstaubungsgrades
von Gasen und der Betriebszuverlässigkeit der Elektrofilter ein akutes Problem. Da sich der hohe
Widerstand des abzuscheidenden Staubs negativ auswirkt,
wird durcn die Elektrofilter in der Energetik, der metallurgischen,
chemischen und Zement Industrie in ihrer Mehrzahl der erforderliche Entstaubungsgrad von Gasen nicnt
gesichert, wobei häufige Ausfälle und ein vorzeitiger Verschleiß der Klopfwerke zur Entfernung der abgeschiedenen
Staubschicht von den Elektroden die Betriebszuverlässigkeit der Elektrofilter beeinträchtigen und deren Lebensdauer
verkürzen.
Bei der Gasentstaubung im Elektrofilter laden sich
die Staubteilohen unter der Wirkung der Sprühentladung mit negativer
Polarität, die im Entladungsraum zwischen den Sprüh-
- und den Abscheideelektroden entsteht, auf und setzen sich aus dem staubhalt igen Strom auf die Oberfläche der Abscheide
elektroden ab. Bei der Abscheidung von Staub mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von über 10 J2 /m
kommt es zur Ladungsspeicherung an der Oberfläche der abgeschiedenen Staubschicht unter der Wirkung des Sprühentladungsstromes,
wobei die elektrische Feldstärke in der Staubscnicht 10 bis 20 kV/cm beträgt, was einen Staubschichtdurchschlag
verursacht. An Durchschlägsteilen entstehen
an den Abscheideelektroden Rücksprühentladungsherde,
aus welchen die ionen, deren Polarität der Polarität der Sprühelektrode entgegengesetzt ist, in den Entladungsraum
3i> emittieren. Positive ionen neutralisieren die negative Teilchenladung,
dabei wird die Ladungsgröße.verringert und
mitunter das Ladungsvorzeichen geändert, woduroh die Geschwindigkeit
der Teilchenwanderung zur Abscheideelektrode
wesentlich verringert und der Entstaubungsgrad von Gasen
gesenkt wird.
Beim Auftreten der Rücksprühentladung im Elektrofilter
infolge des Spannungsabfalls an der hochohmigen Staubschicht und Senkung der Durchschlagfestigkeit des
Entladungsraums wird die elektrische Feldstärke verringert, wodurch der Entstaubungsgrad von Gasen ebenfalls
beeinträchtigt wird.
Der hohe spezifische elektrische Widerstand des Staubs
wirkt sich außerdem insofern negativ aus, daß eine schwerabklopfbare
Staubschicht an den Abscheideelektroden entsteht, deren Beseitigung von den Elektroden eine höhere Klopfstärke
und -frequenz erfordert. Dabei werden die Betriebszuverlässigkeit der Klopfwerke verringert und die sekun-
däre Abtragung des abgeschiedenen Staubs erhöht, wodurch
letzten Endes die Gasentstaubungsgüte ebenfalls beeinträchtigt
wird.
Gegenwärtig wird die Erhöhung des Wirkungsgrades der Elektrofilter beim Abscheiden von hocnohmigem Staub hauptsächlich
durch Verringerung des Widerstands der abgeschiedenen Staubschicht mit Hilfe von der Konditionierung der
zu entstaubenden Gase mittels chemischer Reagentia wie
NH^, SO^ u.a. (s. Lagerdahl S.: Ply ash precipitators in
Australia with particular reference to the state of New South Wales, in: Fliiht Review, 1977, 12, 12, p.7-11; und
Mayer-Schwinning G., Rennhack R.: Neuere Erkenntnisse von
Stäuben und Nebeltröpfchen, in: Chemie Ing. Technik, 1980, 52, H.5» 575-385) sowie durch Gasentstaubung bei erhöhten
Temperaturen von. JOO bis 400 0C (s. Matts S.: Cold side
precipitators, in: Journal of the Air Pollution Control
Association, 1975, 25, H.2, p.146-148 und White H.J.:
Elektrostatik precipitation of fly ash, in: Journal of the
Air Pollution Control Association, 1977, 27, H.2, p.206-21'
angestrebt. Die Rücksprühentladung wird jedoch durch Konditionieren von Gasen nicht restlos beseitigt und lediglich
teilweise abgeschwächt, wobei es mit einem großen Verbrauch an chemischen Reagentia verbunden ist, welche außerdem die
Luft zusätzlich verunreinigen. Bei der erhöhten Temperatur
nimmt das Volumen der zu entstaubenden Gase zu und es wird
der Einsatz von Hochtemperatur-Elektrofiltern erforderlich,
was einer wesentlichen Vergrößerung von Investitionen für die Gasentstaubung bedarf. Die Konditionierung von Gasen
in Bezug auf ihre chemische Zusammensetzung und Temperatur
wird in einem begrenzten Bereich der Gastemperaturen und physikalisch-chemischen Staubeigenschaften angewendet
und das Problem der Erhöhung des Wirkungsgrades bei der elektrischen Gasreinigung von hochohmigem Staub wird
nicht vollständig gelöst.
Die negative Auswirkung des hohen Staubwiderst andes
kann durch Anwendung spezieller Speisearten für die Stromversorgung der Elektrofilter bekämpft werden. Heutzutage
werden unterschiedliche Modifikationen der Impulsspeiseart
für Elektrofilter in der UdSSR (s. Shvarts, Z.P.:
Ustroistvo cflya pitania elektrofiltrov /Einrichtung zur
Speisung von Elektrofiltern/, UdSSß-Urheberschein 575629»
Int .Cl. B 03 C 3/68, C 05 Ϊ1 1/22, 1977, Patentblatt
Nr.37» und Shvarts Z.L., Nagorny V.V., Gonosov A.D.: Ispytania
impulsnogo pitania 'elektrofiltrov/Untersuchungen
der Impulsspeisung der Elektrofilter/, "Elektricheskie
stantsii" /"Kraftwerke"/, 1981, H.2, S. 61-66), in den
USA (Kumar K.S., Peldman P.L., Middle H.I., Schubert C:
The results of first fullseale utility demonstration of "pulsed precipitation", Ind, Annu. Meet., Clevelend, Ohio,
1979, Cont. cer. New - York, N.X., 1979, 1333-37) und der
BRD (DE-PS 2713675i Int.Cl. B 03 C 3/66) entwickelt. Bei
der impulsförmigen Speisespannung wird die Staubschicht in
den Impulsabstanden teilweise entladen, wodurch die Wahrscheinlichkeit
des St aub s ch i cht durchs chi ag s vermindert und
die Rucksρruhentladung abgeschwächt wird. Bei Anwendung
der Impulsspeiseart wird jedoch die Rücksprühentladung
ebenfalls nur teilweise beseitigt, wobei die Restverstaubung von Gasen nach dem Elektrofilter lediglich um die
Hälfte gesenkt werden kann. Außerdem wird dabei das Problem der Entfernung der schwerabklopfbaren Staubschicht von
den Elektroden nicht gelöst.
Es ist ein Verfahren zur Speisung eines Elektrof11-
ters mit asymmetrischer Betriebsfrequenz-Wechselspannung
bekannt, welches durcn Überlagerung der Wechselspannung
negativer Polarität der sinusförmigen Wechselspannung mit
einer Frequenz von 50 Hz realisiert wird (DE-PS 1206297, Int
Cl. B 05 C 3/38). Bei diesem Verfahren wird die Staubschicht,
an deren Oberfläche innerhalb der negativen Spannungshalbperiode die negative Ladung aufgespeichert hat,
während der darauffolgenden positiven Spannungshalbperiode
mit kleinerer Amplitude entladen. Durch Benutzung der asymmetrischen Wechselspannung wird die Intensität der
Rücksprühentladung verringert und die Adhäsion der Staubschicht an den Elektroden geschwächt.
Ein wesentlicher Nachteil des bekannten Verfahrens zur Speisung eines Elektrofilters mit asymmetrischer Spannung
besteht in einer unvollständigen Staubaufladung infolge
der Wiederaufladung von Teilchen mit einer Frequenz von
50 Hz. Dabei beträgt die Dauer des Teilchenaufenhalts im
Sprühentladungsfeld der gleichen Polarität höchstens 0,01 s, wahrend für die ausreichend volle Teilchenaufladung im
Elektrofilter eine Zeit von etwa 0,1 s erforderlich ist.
Außerdem ist die elektrische Feldstärke im Elektrofilter
bei der positiven Polarität der asymmetrischen Spannung
wesentlich niedriger als bei der negativen Polarität. Durch diese Faktoren wird der Entstaubungsgrad von Gasen gesenkt
und die Schranke vor die praktische Anwendung der asymmetrischen Spannung gesetzt.
Für die Lösung des gestellten Problems ist die Anwendung der Speiseart zur Stromversorgung der Elektrofilter
mit der Spannung wechselnder Polarität(UdSSR-Urhebersehe in
548315, Int. Cl. B 03 C 3/38) besonders vorteilhaft, bei
welcher die Rückaprühentladung vollständig beseitigt und
die Selbstreinigung der Abscheideelektroden sichergestellt wird.
Das Wesen der erwähnten Speiseart besteht darin, daß die Speisespannungspolarität periodisch derart geändert
wird, daß eine Volladung der Teilchen und deren wirksame Abscheidung im elektrischen Feld während der Lebensdauer
der Sprühentladung beider Polaritäten im Elektrofilter ge-
sichert werden, wobei die an der abgeschiedenen Staubschicht gespeicherte Ladung den kritischen Wert nicht erreicht,
bei welchem der Staubschichtdurchsohlag eintritt. Durch periodisohe Wiederaufladung der hochohmigen Staubschient
wird die Entstehung der Rücksprühentladung verhindert und der gleiche Entstaubungsgrad von Gasen wie beim
Abscheiden von niederohmigem Staub erzielt.
Darüber hinaus wird die elektrische Komponente der Adhäsionskräfte infolge der Ladungsneutralisierung bei der i
Wiederaufladung der Staubschioht stark abgeschwächt, so daß ;
die Staubschicht, wenn sie eine bestimmte Dicke erreicht, unter Wirkung der Eigenschwere lagenweise abblättert, d.h. j
die Absohaideelektroden des Elektrof ilters reinigen sich j
selbst. Dank dem Selbstreinigungseffekt kann auf den Ein- |
satz spezieller Klopfwerke verzichtet werden. - - i
In Fig. 1 ist die Fotografie der Staubschicht gezeigt, j die sich an der Oberfläche der 'Abscheideelektroden des ■-Elektrofilters
bei der Speisung mit der Spannimg wechseln- : der Polarität und beim Verzicht auf den Einsatz der Klopf- ι
werke bildet, und Fig. 2 zeigt das Aufnahme schema der Elek- j tröden des Elektrofilters. Die Aufnahme (s. Fig. 2) erfolg- j
te mit Hilfe einer Kamera 111, die in einem Winkel zu den Abscheideelektroden 112 (ε. Fig. 1 und 2) angeordnet war,
zwischen denen die Sprühelektroden 113 und der Rohrrahmen 114 zur Befestigung der Sprühelektroden 113 lagen.
Die Fotografie (s. Fig. 1) zeigt die Bereiche 115 der sauberen Oberfläche der Abscheideelektrode 112 an den Stellen
der Staubschichtabblätterung und.den noch nicht abgeblätterten
Teil 116 der Staubschicht, dessen Dicke etwa 1 cm beträgt. Die Selbstabblätterung der Schichtlagen erfolgt
periodisch im Maße der Dickenzunahme einzelner Schichtbereiche.
Durch die bei dieser Speiseart entstehende Staubschicht wird die elektrische Staubabscheidung nicht verhindert
und es kann nötigenfalls durch Klopfeinwirkung auf
die Abscheideelektrode restlos abgeklopft werden.
Beim Abscheiden von hochohmigem Staub ist dar Netzeffekt
von der Anwendung der Speiseart, bei welcher das Elektrofilter mit der Spannung wechselnder Polarität ge-
-Jl·
speist wird, desto größer, je höher der spezifische elektrische
Widerstand des abzuscheidenden Staubs und je stärker die Rücksprühentladung ist.
Der praktische Eineatz hat jedoch gezeigt, daß die Realisierung der Speisung mit der Spannung wechselnder
Polarität an industriellen Elektrofiltern auf erhebliche
technische Schwierigkeiten stößt. Beim Zuschalten der an das Elektrofilter angelegten Hochspannung treten im Speisestromkreis
des Elektrofilters infolge des Einflusses der Elektrofilterkapazität und der Induktivität der Speisequelle
hohe Überlastungen auf, welche zum Durchschlag im Speisestromkreis führen und den normalen Betrieb der
Speisequelle stören.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah-■ ren zur Speisung eines Elektrofilters für hochohmigen Staub
sowie Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zu
entwickeln, bei welchen die Betriebszuverlässigkeit durch Beseitigung der Überlastungen im Speisestromkreis erheblich
erhöht wird.
2Q Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Verfahren
zur Speisung eines Elektrofilters für hochohmigen Staub mit Abscheide- und Sprühelektroden, bei welchem die
Polarität der Speisespannung periodisch auf die entgegengesetzte Polarität
geändert wird, das Elektrofilter erfindungsgemäß intermittierend
gespeist wird, wobei die Unterbrechungen in der Stromversorgung mit der Änderung der Spannungspolarität
. zusammenfallen, während die Änderung der Polarität mit einer Verzögerung gegenüber dem Beginn der Unterbrechung
vorgenommen wird.
Dadurch können die Überlastungen und somit der Durchschlag im Speisestromkreis verhindert werden, was eine bedeutende
Erhöhung der Betriebszuverlässigkeit der Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens ermöglicht.
Der maximale Entstaubungsgrad des Elektrofilters kann
erzielt werden, wenn die Speisespannung zwischen den Unterbrechungen auf dem Vordurchschlagspegel gehalten wird,
wozu das Potential der Staubschicht an den Abscheideelektroden
des Elektrofilter gemessen und die an das Elektro-
filter gelegte Spannung proportional zur gemessenen Potentialgröße
derart geregelt wird, daß deren Größe dem Vordurcnschlagspegel entspricht.
Es ist ferner eine andere Ausführungsvariante möglich, bei welcher die Dauer der Elektrofilterspeisung mit der
Spannung bei der Polaritäten zwischen den Unterbrechungen
je nach der GrÖß3 der elektrischen Feldstärke in der Staubschicht an den Abscheideelektroden des Elektrofilters geregelt
wird.
Die gestellte Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, daß die Einrichtung zur Speisung eines Elektrofilters für hochohmigen
Staub, welches Abscheide- und Sprühelektroden aufweist, erfindungsgemäß einen Aufwärtstransformator, in dessen
Primärkreis ein Thyristorregler geschaltet ist, eine .
Schalteinrichtung, die an den Sekundärkreis des Transformators
und an das Elektrofilter angeschlossen ist; und zwei
antiparallel· geschaltete Laufzeitpentoden mit Steuersolenoiden
aufweist, deren Achsen zur Achse der betreffenden Pentode senkrecht verlaufen, eine an den Eingang des Thyristorreglers
angeschlossene Regeleinheit mit einer Schutzeinheit,
die einen Thyristorschalter aufweist, und eine Steuereinheit enthält, die einen Steuergenerator aufweist,
dessen einer Eingang an die Steuerelektrode des Thyristorschalters in der Schutzeinheit und der andere Eingang über
einen Trigger und Laistungsverstärker an die Steuersolenoide
auf Lauf ze itpent öden angeschlossen ist.
Diese bauliche Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Elektrofilterspeisung unter Einsatz von Laufzeitpentoden
ist besonders Vorteilhaft, da sie bei gerin-SQC-Abmessungen
und niedrigen Kosten eine hohe Betriebszuverlässigkeit der Einrichtung gewährleistet. Der hohe dynamische
Innenwiderstand der Laufzeitpentoden sichert außerdem
eine Begrenzung des Speisestroms des Elektrofilters und
vermindert die Energie der Funkenentladungen bei Durchschlagen,
wodurch seinerseits das bei Durchschlägen mögliche Durchbrennen der Sprühelektroden bei der hohen Leistung der
Speisequella verhindert wird.
Dabei igt eine AusführungsVariante möglicht, bei wel-
eher die Einrichtung zur Speisung eines Elektrofliters
zwecks Regelung der Dauer der Elektrofilterspeisung mit
der Spannung beider Polaritäten mit vier Spannungsgebern ausgerüstet und der eine Anschluß jedes von den Spannungsgebern
mit einem der Anschlüsse der entsprechenden Pentode verbunden ist, wobei die Steuereinheit einen Komparator, an
dessen Eingang andere Anschlüsse der Geber angeschlossen sind, und einen an deren Eingang angeschlossenen Funktionalwandler
enthält, während die Regeleinheit einen Impulswandler enthält, der zwischen der Schutzeinheit und dem
Thyristorregler gesohaltet und an den Ausgang des Funktionalwandlers
in der Steuereinheit angeschlossen ist.
In einer anderen Modifikation ist die Einrichtung
zwecks Einhaltung der Speisespannung auf dem Vordurchschiagspegel
zwischen den Unterbrechungen mit einem Spannungsgeber versehen, dessen einer Ausgang an die Abscheideelektrode
des Elektrofliters angeschlossen ist, wobei die Steuereinheit einen Funktionalwandler enthält, dessen Eingang an
den anderen Ausgang des Spannungsgebers angeschlossen ist, während die Regeleinheit einen Impulswandler enthält, der
zwischen der Schutzeinheit und dem Thyristorregler geschaltet
und mit seinem einen Eingang an die Funktionalwandler der Steuereinheit angeschlossen ist.
Die gestellte Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, daß
die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zwei Aufwärt stransformatoren, in deren Primärkeise je ein Thyristorregler
geschaltet ist, zwei Hochspannungsgleichrichter, von welchen jeder in den Sekundärkreis des betreffenden
Transformators parallel geschaltet ist,und zwei Hoohspan-
JO nungsanschlüsse unterschiedlicher Polarität aufweist, von
welchen einer geerdet ist, zwei in Reihe geschaltete Laufzeitpentoden, von welchen jede ein Steuersolenoid, dessen
Achse zu der Achse der betreffenden Pentode senkrecht verläuft, Anschlüsse, die an das Elektrofilter angeschlossen
sind, und andere Anschlüsse aufweist, die an die Anschlüsse der Hochspannungsgleichrichter angeschlossen sind, eine an
den Eingang des Thyristorreglers angeschlossene Regeleinheit mit einer Schutzeinheit, die einen Thyristorschalter
aufweist, und eine Steuereinheit enthält, die einen Steuergenerator
aufweist, dessen zwei Ausgänge an die Steuerelektrode des Thyristorschalters in den Schutzeinheiten
angeschlossen sind und dessen dritter Ausgang über einen Trigger und Leistungsverstärker mit den Steuersolenoiden
der betreffenden Lauf ze it pe nt öden verbunden ist.
Dabei sind zwei Ausführungsvarianten der Einrichtung möglich.
In der ersten Ausführungsvariante wird die Reihenschal-LO
tung der Lauf ze it pent ode η in der Einrichtung zur Speisung
des Elektrofilters durch den unmittelbaren Anschluß der Katode
einer von den Laufzeitpentoden an die Katode der an- ■
deren Laufze itpentode sichergestellt, wobei deren gemeinsamer
Punkt an das Elektrofilter angeschlossen ist, während
die Anode der ersten Laufzeitpentode an den negativen Hochspannungsanschluß
des einen Hoohspannungsgleichrichters, dessen positiver Hochspannungsanschluß geerdet ist, und
die Katode der anderen Laufzeitpentode an den positiven
Hocnsρarmungsanschiuß des anderen Hochspannungsgleichrichters
angeschlossen ist, dessen negativer Hochspannungsanschluß geerdet ist.
In der anderen Ausführungsvariante wird die Reihenschaltung der Laufzeitpentoden in der Einrichtung zur Speisung
des Elektrofilters über einen der Hochspannungsgleichrichter
gewährleistet, wobei die Anode der einen der Laufzeitpentoden
an den negativen Anschluß des betreffenden Hochspannungsgleichrichters, dessen positiver Hochspannungsanschluß
geerdet ist, und die Katode der gleichen Laufzeitpentode an den positiven Hochspannungsanschiuß des
XQ anderen Hochspannungsgleichrichters angeschlossen ist, dessen
negativer Anschluß über die andere Lauf ze it pent ode geerdet ist, die in den Stromkreis "Hochspannungsgleichrichter-Erde"
geschaltet ist und deren Anode an den negativen Hochspannungsanschluß des Hochspannungsgleichrichters angeschlossen
ist.
Die gestellte Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, daß die Einrichtung zur Speisung eines Elektrofilters für hochohmigen
Staub, welohes Abscheide- und Sprühelektroden auf-
weist, erf indungsgemäß eine Speisequelle mit zwei Hochspannung
sanschlussen verschiedener Polarität, einen Hochspannungsschalter
mit Steuerwicklungen, der an das Elektrofilter angeschlossen ist, einen Spannungsgeber, dessen
einer Ausgang an das Elektrofilter angeschlossen ist,
und eine Steuereinheit enthält, die zwei in Reihe geschaltete
Dioden aufweist, an deren erste Anschlüsse in ihrem gemeinsamen Anschlußpunkt der andere Ausgang des
Gebers der elektrischen Feldstärke angeschlossen ist und deren andere Anschlüsse an den Komparator angeschlossen
sind, wobei die Steuereinheit außerdem Leistungsverstärker
enthält, deren Eingänge an die Ausgänge des Komparators
angeschlossen sind, während der Ausgang des entsprechenden Leistungsverstärkers an die entsprechende Steuerwicklung
· des Hochspannungsschalters angeschlossen ist.
Die Erfindung wird nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen
zeigen
Fig. 1 Fotografie eines Teils der Sprüh- und der Abscheideelektroden
im Elektrofilter, welche den Selbstreinigungseffekt
veranschaulicht, dank welchem die Abscheideelektroden sich selbst von der an deren Oberfläche gebildeten
Staubschicht beim bekannten Verfahren zur Speisung
des Elektrofilters reinigen,
Fig. 2 ein Schema zur Aufnahme der Abscheide - und
der Sprühelektroden, die in Fig. 1 gezeigt sind,
Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Speisung des Elektrofilter,
Fig. 4 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Spesung des Elektrofilters,
Fig. 4 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Spesung des Elektrofilters,
Fig. 5 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer
anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Speisung des Elektrofilters,
Fig. 6 ein Diagramm der Änderung der Spannungspolaritat
bei der erfindungsgemäßen Speisung des Elektrofilters.
Flg. 7 und a Wirkschaltpläne zweier Modifikationen
einer erfindungsgemaßen Einrichtung zur Speisung des Elektrofliters
für hochohmigen Staub,
Fig. 9 bis 11 und 15 Wirkschalt plane der Modifikationen
einer anderen erfindungsgemäßen Einrichtung zur Speisung des Elektrofilters für hochohmigen Staub,
Fig. 12 die Stromspannungskennlinie der Laufzeitpentode
(Kurve 1) und Belastungskennlinien des Elektrof ilters (kurven 2,3) und
Fig. 14 einen Wirkschaltplan einer anderen erfindungsgemäßen
Einrichtung zur Speisung des Elektrof ilters für hoohohmigen
Staub.
Das Blockschaltbild (s. Fig. 3)» das die Realisierung
des erf indungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht, enthält
eine Speisequelle 1 mit zwei Hochspannungsanschlüssen a und b, welche eine Reihenschaltung aus einer Regeleinheit
2, einem Aufwärtstransformator 3» einem Hochspannungsgleichrichter
4 sowie einer an die Speisequelle 1 angeschlossenen Schalteinrichtung 5 enthält, an welche seinerseits das
Elektrofilter 6 angeschlossen ist. Zur Steuerung der elektrischen Speiseart ist an die Schalteinrichtung 5 und die
Regeleinheit eine Steuereinheit 7 angeschlossen.
Bei der Speisung des Elektrofilters nach der beschriebenen
Schaltung wird die Wechselspannung, in diesem Fall die Betriebsfrequenz-Wechselspannung, die aus einem 380-V-
-Netz ankommt, durch die Regeleinheit 2 auf einen Pegel eingestellt,
der von der erforderlichen Spannungs- und Stromgrö'ße
im Elektrofilter 6 bestimmt wird, durch den Transformator
3 herauftransformiert und mit dem Hochspannungsgleichrichter
· 4 gleichgerichtet. Die Schalteinrichtung 5
ändert periodisch die Polarität der gleichgerichteten Spannung
derart, daß an die Sprühelektroden des Elektrofilters 6 abwechselnd die Spannung positiver und negativer Polarität
gelegt wird.
j5 Die Form, Amplitude und Dauer der Spannung beider Polaritäten
werden mit Hilfe der Steuereinheit 7 vorgegeben
und unter Berücksichtigung deren Optimalwerte je nach den
Eigenschaften des abzuscheidenden Staubs, darunter auch
des Staubwiderstandes, gewählt. So kann z.B. alternierende
Rechteckspannung mit einer Frequenz von 1 Hz mit der gleichen Dauer der Spannungen beider Polaritäten benutzt
werden.
Die Änderung der Spannungspolarität bei der Speisung des Elektrofilters nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird durch das Diagramm in Fig. 6 veranschaulicht und erfolgt
auf die nachstehend beschriebene Weise. Im Ausgangszustand, beispielsweise bei der Speisung des Elektrofilters
6 mit der Spannung positiver Polarität mit der Amplitude U+, wird an die Primärwicklung des Aufwärtstransformators
3 die Wechselspannung mit einer Frequenz von 50 Hz
und einer Amplitude U1 angelegt. Bei der Änderung der Polarität
der Speisespannung wird die Primärwicklung des
Transformators 3 im Zeitpunkt L^ vom Speisenetz abgeschaltet,
wodurch die Stromversorgung des Elektrofliters 6 unterbrochen wird. Da die Stromversorgung aus der Speisequelle
1 ausbleibt, erfolgt die Entladung der Kapazität des Elektrofilters 6 durch den Sprüentladungsstrom und die
Spannung im Elektrofilter 6 fällt von U+ auf den Restwert
U + ab, der sich der Anfangsspannung der Sprühentladung
nähert.
Im Zeitpunkt L^ wird der Speisestromkreis des Elektrorilters
umgeschaltet, und zwar,' das Elektrofilter 6 wird vom Anschluß a der Speisequelle einer Polarität abgeschaltet
und im Zeitpunirt ^3 zum Anschluß b der anderen
Polarität angeschlossen. Im Zeitpunkt, zu welchem das Elektrofilter 6 an den Anschluß b der anderen Polarität angeschlossen
wird, ist die Kapazität des Elektrofilters 6 vollständig entladen, wobei die Spannung am Elektrofilter
auf Hull sinkt. Danach wird die Primärwicklung des Transformators
5 im Zeitpunkt L1^ an das Speisenetz gelegt, wodurch
die Stromversorgung des Elektrofilters 6 wieder aufgenommen
wird, diesmal aber mit der Spannung negativer PoIarität
U-.
Der Übergang von der Spannung negativer Polarität U- - zur Spannung positiver Polarität U+ erfolgt analog dazu.
Im Zeitpunkt i ^ wird der Transformator 3 vom Speisenetz
abgeschaltet; im Zeitpunkt C^ wird das Elektrofilter 6
vom Anschloß b abgeschaltet. Danach wird es im Zeitpunkt tr an den Anschluß a und der Transformator 3 im Zeitpunkt
L α erneut an das Speisenetz angeschlossen.
c Diese Umschaltung der Polarität erfolgt mit Hilfe
der Steuereinheit 7 periodisch nach dem vorgegebenen Programm.
Die Zeitabstände zwischen den Schalt ν or gangen und die entsprechende Schalthäufigkeit werden derart gewählt,
daß die Dauer der Stromversorgung mit der Spannung beider
Polaritäten die Zeit, in welcher das Potential der Staubschicht den kritischen Wert erreiqht und der Staubschichtdurchschlag
eintritt, d.h. die Zeit der Entstehung der Rücksprühentladung im Elektrofilter 6, nicht überschreitet.
•je Durch Abschaltung der Primärwicklung des Transformators
3 vom Speieenetz erfolgt die Änderung der Spannungspolarität am Elektrofilter 6 allmählich, ohne Spannungs- und
Stromsprünge, womit die Überlastung des SpeiseStromkreises
verhindert wird.
Um die Zeitverluste bei Umschaltungen auf ein Minimum
herabzusetzen, werden die Zeitabstände 2?Ί - £Γ, und 2TV ■
-Lr, unter Berücksichtigung der minimalen Differenz der
Potentiale an der Schalteinricntung 5 - dem Hochspannungsschalter
- minimiert. Zu diesem Zweck erfolgt die Zuschaltung des Anschlusses entgegengesetzter Polarität im Zeitpunkt
L -, naoh Ablauf von 1 bis 3 Halbperioden, d.h. in
0,01 bis 0,03 s nach der Abschaltung· der Speisequelle vom Speisenetz. In dieser Zeit fällt die Spannung am Elektrofilter
6 infolge der Entladung der Kapazität des Elektrofilters
6 duroh den Sprühentladungsstrom von U+ auf U + etwa
um die Hälfte ab. Dadurch wird die doppelte Überlastung des Schalters 5 beim Anschluß des Elektrofilters 6 an den
Ausgang der Speisequelle 1 entgegengesetzter Polarität im Zeitpunkt L * verhindert. Die Zeitspanne £"2 ~ £%
überschreitet wenige Halbperioden ebenfalls nicht und kann
beim Einsatz von trägheitsfreien Elektronenschaltern gleich
Null sein.
Dabei beträgt die Gesamtdauer der Abschaltung der Spei-
sung des Elektrofliters 6 beim Umschalten der Spannungspolarität höchstens 0,05 s, was bei einer Schalthäuf iglce it
von 1 Hz einem Zeitverlust von höchstens 5 % entspricht.
Um den Nutzeffekt von der Anwendung der alternierenden
Spannung zu erhöhen, ist die Spannung zwischen den Sprühelektroden und der Staubschicht an den Elektroden des
Elektrofilters 6 in den Zeiträumen zwischen den Unterbrechungen
der Stromversorgung auf dem Vordurchschlagspegel zu
halten, wozu das Potential der Staubschicht gemessen und die an das Elektrofilter 6 gelegte Spannung proportional
zum gemessen Wert des Potentials geregelt wird.
Das Blockschaltbild (s. Fig. 4), das eine andere Ausführungsvariante
des Verfahrens veranschaulicht, enthält ebenfalls eine Speisequelle 1, die eine Reihenschaltung aus
einer Regeleinheit 2, einem Aufwärtstransformator 3, einem
Hochspannungsgleichrichter 4, einer an die Speisequelle 1 angeschlossenen Schalteinrichtung 5» die mit dem Elektrofilter
6 elektrisch verbunden ist, und eine Steuereinheit 7 aufweist. Die Ausgänge der Steuereinheit 7 sind an die
Schalteinrichtung 5 und die Regeleinheit 2 angeschlossen.
Zur Sicherung der Rückkopplung nach den Betriebsgrößen in der Speiseschaltung sind im Elektrofilter 6 an dessen Abscheideelektroden
einer bzw. mehrere Geber 8 zur Messung des Potentials der Staubschicht angeordnet, dessen (deren)
Ausgänge an die Steuereinheit 7 angeschlossen sind.
Das von den Gebern 8 eintreffende Signal, das dem Spannungsabfall
an der Staubschicht proportional ist, wird in der Steuereinheit 7 umgewandelt und weiter an die Regeleinheit
2 und die Schalteinrichtung 5 gelegt. Bei jeder Umschaltung der Speisespannungspolarität
hat die Staubschicht im Anfangszeitpunkt eine Ladung, die
durch die Sprühentladung der vorhergehenden Polarität verursacht
wurde, deshalb ist das Potential der Staubschicht gegenüber dem Potential an den Sprühelektroden, an welche
die Spannung neuer, entgegengesetzter Polarität gelegt ist, negativ und vergrößert den Absolutwert des PotentialUnterschieds
zwischen den Sprühelektroden und der Staubschicht. Gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Schema wird zwecks
Verhinderung des Durchschlags im Entladungsraum die Spannung
geringerer Amplitude beim Zuschalten der Spannung neuer Polarität im ersten Zeitpunkt an das Elektrofilter 6 gelegt,
wobei die Amplitude der Speisespannung im Maße der Wiederaufladung der Schicht, Speicherung der Ladung der ·
Schicht und Zunahme des Potentials neuer Polarität vergrößert wird. Dadurch ist an den Gasraum im Entladungsraum
stets der größtmögliche Potentialunterschied gelegt, der
der Vordurch3chlagsspannung entspricht, wobei die elektri-
IQ sehe Feldstärke auf dem maximalen Wert gehalten wird, wodurch
der Ent s taub ungs gr ad von Gasen erhöht wird.
In einer anderen A us f uhr ungs Variante des Verfahrens
wird die Dauer der Speisung des Elektrofilters 6 (s. Fig. 5)
mit der Spannung beider Polaritäten zwischen den Unterbrecnungen
in Übereinstimmung mit der Größe der elektrischen
Feldstärke an der Staubschicht an den Abscheideelektroden des Elektrofilters 6 geregelt.
Das Blockschaltbild (s. Fig. 5) > welche diese Ausführ ungs Variante des Verfahrens veranschaulicht, enthält
wie im vorigen Fall eine Speisequelle 1 mit zwei Hochspannung sanschlussen a und b, eine Schalteinrichtung 5>
das Elektrofilter 6 und eine Steuereinheit 7· In diesem Fall
stellt die Schalteinrichtung 5 einen magnetisch betätigbaren
Schalter mit Steuer-icklungen 9 und 10 dar, während der Geber
8 im Elektrofilter 6 als Geber der elektrischen Feldstärke
in der Staubschicht ausgeführt und über die Steuereinheit 7 an die Wicklungen 9 und 10 der Schalteinrichtung
5 angeschlossen ist.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kommt das Signal
vom Geber 8, das der Größe der elektrischen Feldstärke in
der Staubschicht an den Abscheideelektroden des Elektrofilters
6 proportional ist, an der Steuereinheit 7 an. Sobald
die elektrische Feldstärke in der genannten Staubschicht den Vordurchschlagspegel erreicht hat, erzeugt die Steuereinheit
7 ein Steuersignal und legt dieses zur Umschaltung der Spannungspolarität an die Wicklungen 9 und 10 der Schalteinrichtung
5 an. Dadurch können der Durchschlag der Staubschicht an der Abscheideelektrode des Elektrofilters 6 und
die Entstehung der Rücksprühentladung im Elektrofilter 6
verhindert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde mit einer Speisung mit alternierender Spannung in der 4. Absoheidesektion, der
letzten im Strom der verstaubten Gase Sektion des Elektro-
filters realisiert, das hinter einem Magnesitdrehofen angeordnet wurde. Als Quelle der alternierenden
Spannung wurden zwei Stromversorgungsgeräte mit
Thyristorspannungsreglern eingesetzt. Am Ausgang des einen Stromversorgungsgeräts lag die Hochspannung negativer und
am Ausgang des anderen - positiver Polarität. Die Hochspannungsanschlüsse der Stromversorgungsgeräte beider Polaritäten
waren an das Elektrofilter über magnetisch betätigbare Schalter angeschlossen. Die Steuerung der Schalter erfolgte
mittels einer automatischen Steuereinheit, welche
eine unabhängige Regelung der Spannungsdauer beider Polaritäten ermöglicht.
Von der Steuereinheit kamen die Signale an den Steuerspulen der Hochspannungsschalter und an der Schaltung der
Spannungsregler zur Abschaltung der Stromversorgungsgerate
vom Speisenetz an.
Durch Abschalten der Stromversorgungsgeräte vom Speisenetz blieb die Überlastung im Speisestromkreis des Elektrofilters
beim Umschalten der Spannung aus. Bei der Speisung des einen Feldes des Elektrofilters mit alternierender
Spannung wurde im Vergleich zur Speisung mit Gleichspannung
eine Verringerung der Restverstaubung des Gases nach dem Elektrofilter um das 2- bis 2,5fache erzielt. Die
Prüfung mit alternierender Spannung wurde bei abgestellten Klopfwerken der Abscheideelektroden durchgeführt, die Staubentfernung
von den Elektroden erfolgte durch deren Selbstreinigung.
Die laufende Überwachung der Restverstaubung des Gases nach dem Elektrofilter mit einem optischen Verstaubungsmeßgerät
zeigte, daß das sekundäre Staubabtragen, das bei dem
bekannten Verfahren zur Speisung mit gleichpoliger Spannung während des Abklopfens der Abscheideelektroden eintritt,
bei der Speisung mit alternierender Spannung ausbleibt.
Die Einricxatung zur Speisung eines Elektrofilters rur
hochohmigen Staub zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens enthält zwei Aufwärtstransformatoren 11 und 12 (s. Fig. 7 und Ö), in deren Primärkreis· jeweils ein Thyristorregler
13 bzw. 14 geschaltet ist, Regeleinheiten 15 und 16, Hochspannungs-Gleichrichterbrücken(Hochspannungsgleichriohter)
17 und 18 mit einem positiven und einem negativen Hochspannungsanschluß, Laufzeitpentoden 19 und 20,
die in den Speisestromkreis des Elektrofiltere 21 in Reihe geschaltet sind, und eine Steuereinheit 22·
Die Thyristorregler 13 und 14, welche zwei antiparallel
geschaltete Thyristoren darstellen, und die Regeleinheiten
15 und 16 sind so ausgeführt, wie es im Schaltbild des Stromversorgungsgeräts . gezeigt ist, das im Buch von
G.M.Aliev "Agregaty pitania elektrofiltrov"(Stromversorgungsgeräte
für Elektrofilter), Moskau, 1980, Verlag Gosenergoizdat,
S. 96 angeführt ist. Die Regeleinheiten 15 und 16 enthalten Schutzeinheiten 23 und 24, die vor allem
zum Abschalten der Einrichtung vom Speisenetz beim Durchschlag im Elektrofilter 21 dienen. Dabei enthalten die
Schutzeinheiten 23 und 24 mindestens einen mit einem Thyristor
aufgebauten Thyristorschalter (nicht gezeigt), der in diesem Fall für die Abschaltung der Einrichtung vom Speisenetz
unter der Wirkung eines extern zugeführten Steuersignals bestimmt ist.
Die Steuereinheit 22 enthält einen Steuergenerator
25> einen Trigger 26 sowie Leistungsverstärker 27 und 28.
Zwei Ausgänge des Steuergenerators 25 sind an die Steuerelektroden der Thyristorschalter in den Schutzeinheiten 23
und 24 angeschlossen, während ein weiterer Ausgang des
Steuergenerators 25 mit dem Eingang des Triggers 26 verbunden
ist, dessen Ausgänge über die Leistungsverstärker 27 und 28 an die Anschlüsse der Steuersolenoide 29,30 der entsprechenden
Laufzeitpentoden 19 und 20 angeschlossen sind.
Die Laufzeitpentoden 19 und 20 (s. Fig. 7) sind in den
Speisestromkreis des Elektrofilters 21 derart geschaltet,
daß die Laufzeitpentode 19 mit ihrer Katode an die Sprühelektroden
des Elektrofilters 21 und mit ihrer Anode an den negativen Hochspannungsanschluß des Hochspannungsgleich-
richters 17, und die Lauf ze it pent ode 20 mit ihrer Katode an
den positiven Hochspannungsanschliiß des Hochspannungsgleichrichters
18 und mit ihrer Anode an die Sprühelektroden des Elektrofilters 21 angeschlossen sind. Dabei sind
der positive "Anschluß fles Hochspannungsgleichrichters 17
und der negative Anschluß des Hochspannungsgleichrichters
18 geerdet.
Zur Vereinfachung der Schaltung der Einrichtung und Erhöhung deren Betriebszuverlässigkeit ist eine Ausführungsväriante
möglich, bei welcher die Laufzeitpentode
(s. Fig. 8) im Speisestromkreis des Elektrofilters 21 zwischen dem Hochspannungsgleichrichter 18 und der Erde geschaltet
ist. In diesem Pail ist die Anode der Laufzeit- ;
pentode 20 an den negativen Anschluß des Hochspannungsgleicheichters
18 angeschlossen, wobei die Katode geerdet ist. Der positive Anschluß des Hochspannungsgleiehrichters
18 ist an die Sprühelektrode des Elektrofilters 21 angeschlossen.
Die Wirkungsweise der Einrichtungen, deren Ausführungs-Varianten in Pig. 7 und 8 dargestellt sind, besteht in folgendem.
Die Hochspannung, beispielsweise negativer Polarität, wird vom Anschluß des Gleichrichters 17 über die geöffnete
Laufzeitpentode 19 an das Elektrofilter 21 gelegt. Vor dem Anlegen der Hochspannung nach dem Signal des Steuergenerators
25 der Steuereinheit 22 an den Eingang der Schutzeinheit 23 in der Regeleinheit 15 wird der Transformator
11 durch den Thyristorregler 13 vom Speisenetz abgeschaltet.
Nach den Signalen von den Leistungsverstärkern 27 und 28 der Steuereinheit 22, die an den Steuersolenoiden
29 und 30 ankommen, sperrt die Laufze it pentode 19 und öffnet
die Laufzeitpentode 20, wonach der Thyristorregler 14 ,
nach dem Signal vom St euer gener at or 25 der Steuereinheit 22, das an der Schutzeinheit 24 der Regeleinheit 16 ankommt,
den Transformator 12 an das Speisenetz anschließt. Dabei kommt am Elektrofilter 21 vom Anschluß des Gleichrichters
18 die Spannung positiver Polarität an.
Die beschriebene Einrichtung zur Speisung des Elektrofilters mit alternierender Spannung mit Doppe1weggteichrich-
tung gewährleistet die maximale Größe der Speisespannung
und des Speisestroms des Elektrofilters. Dafür sind aber
zwei Aufwärtstransformatoren und zwei Gleichrichter brücken
erforderlich, wodurch die Abmessungen und Masse der Einrichtung erhöht und deren Preis vergrößert werden. Außerdem
funktioniert dabei jeder von den Transformatoren lediglich 50 % der Gesamtzeit, wodurch die Wirtschaftlichkeit
der Transformatoren gesenkt wird.
In den Fällen, wenn bei der Speisung des Elektrofil- .
ters mit alternierender Spannung der erforderliche Entstaub ungsgrad von Gasen bei kleineren als maximale Speisespannung
und Speisestrom erzielt werden kann, ist es zweckmäßig, eine einfachere Schaltung der Einrichtung zur Speisung
mit alternierender Spannung mit Halbweggleichrichtung
der Spannung zu benutzen. Die in dieser Schaltung ausgeführte Einrichtung enthält lediglioh einen Aufwärtstransformator,
wobei auf die Gleichrichterbrücken überhaupt verzichtet
werden kann, da die Halbweggleichrichtung der Spannung durch die Laufzeitpentoden sichergestellt wird.
In Fig. 9 und 10 ist das Prinzip schalt bild einer Einrichtung
zur Speisung des Elektrof ilters mit alternierender Spannung mit Halbweggleichrichtung gezeigt. Die Einrichtung
enthält einen Aufwärtstransformator Jl, einen in
die Primärwicklung des Aufwärtstransformators 31 in Reihe
geschalteten Spannungsthyristorregler 32, eine Regeleinheit 33 und eine Schalteinrichtung 34» welche Laufzeitpentoden
35 und 36 aufweist, von welchen jede eine Katode, eine Anode
und ein entsprechendes Steuersolenoid 37 (38) mit Anschlüssen
c,d (e,f) aufweist, dessen Achse zur Achse der betreffenden Laufzeitpentode .senkrecht verläuft. Die
Laufzeitpentoden 35 und 36 der Schalteinrichtung 34 sind
bezüglich einander antiparallel geschaltet und gemeinsam in den Sekundärkreis des Aufwärtstransformators 31 und des
Elektrofilters 39 in Reihe geschaltet. Dabei sind zwei Modif
ikationen der Einricntung möglich.
Die erste Modifikation der Einricntung ist in Fig. 9
dargestellt. In dieser Schaltung ist ein Schaltende der Sekundärwicklung des Aufwärtstransformators 31 an die Schalteinrichtung
34 angeschlossen, welche an das Elektrofilter
: 25
unmittelbar angeschlossen ist. O ό Δόοό ό
In der zweiten Modifikation der Einrichtung, die in Fig. IO gezeigt ist, ist ein behaltende der Sekundärwicklung
des Aufwärtstransformators 31 unmittelbar an das Elektrofilter 39 angeschlossen, während das andere Schaltende
dieser Wioklung an die geerdete Schalteinrichtung
34 angeschlossen ist.
Die Regeleinheit 33 enthält wie in den obenbeschriebenen
Einrichtungen eine Schutzeinheit 40 mit einem Thyristorschalter,
dessen Ausgang an den Eingang des Thyristorreglers 32 angeschlossen ist.
Die Einrichtung enthält ferner eine Steuereinheit 41,
welche einen Steuergenerator 42, einen Trigger 43 und Leistungsverstärker
44 und 45 aufweist. Der eine Ausgang des Steuergenerators 42 ist an die Steuerelektrode des Thyristorschalters
in der Schutzeinheit 40 und der andere Ausgang an den Eingang des Triggers 43 angeschlossen. Die
Ausgänge des Triggers 43 sind an die Eingänge der Leistungsverstärker
44 und 45 angeschlossen. Die Anschlüsse
'20 c , d des Lelstungsverstarkers 44 sind jeweils mit den Anschlüssen
c, d des Steuersolenoids 37 der Lauf ze it pe nt ode
35 und die Anschlüsse e , f des Leistungsverstärkers 45
mit den Anschlüssen e, Γ des Steuersolenoids 38 der Laufzeitpentode
36 verbunden.
Die Wirkungsweise der Einrichtung, deren Kodifikationen in Fig. 9 und 10 dargestellt sind, besteht in folgendem.
Von den Le istunösverstarkern 44 und 45 der Steuereinheit 41 gelangt der Strom abwechselnd zu den Steuersole-
noiden 37 und 38. Wenn der Strom im Solenoid 37 fließt,
das Solenoid 38 stromlos, die Laufzeitpentode 35 geschlossen
und die Laufzeitpentode 36 geöffnet ist, wird an die Sprühelektroden des Elektrofilters 39 die Spannung positiver
Polarität gelegt. Wenn aber der Strom im Steuersolenoid
38 fließt und das Steuersolenoid 37 stromlos ist, wird
an die Sprühelektroden des Elektrofilters 39 die Spannung
negativer Polarität gelegt. Dabei hat jede Laufze itpentode
zwei Funktionen: Sie dient als ein Halbweggleichrichter
und schaltet die Spannung um.
Vor dem Stromumschalten in den Solenoiden 37 und 38
schaltet der Thyristorregler 32 nach dem Signal vom Steuergenerator
42 der Steuereinheit 41, das an der Schutzeinhe
it 40 ankommt, den Aufwärtstransformator 31 vom Speisenetz
ab und nach dem Umschalten wieder zu.
Die Laufzeitpentoden 35 und 36 mit einem hohen dynamischen
Innenwiderstand begrenzen bei Durchschlägen den
Speisestrom des Elektrofilter 39 und verhindern Bogenentladungen,
wodurch die Regelung des elektrischen Betriebszustands des Elektrofilter verbessert wird.
Da bei der Verringerung des Lastwiderstandes des Elektrof ilters infolge der Änderung der Parameter des verstaubten
Gasstromes der Spannungsabfall an den Laufzeitig
pent öden 35 und 36 in der Einrichtung zunimmt und Überschußleistung
entwickelt wird, ist es zweckmäßig, die Streuung der Überschußleistung in der Speisequelle durch
Spannungsregelung der Einrichtung mittels Rückkopplung bei Spannungsabfall an den Laufzeitpentoden zu beseitigen.
In. Fig· 11 ist die Schaltung der Einrichtung mit Rückkopplung
gezeigt, welche einen minimalen Spannungsabfall an den Laufzeitpentoden sicherstellt. Gegenüber der in Fig.
gezeigten Schaltung enthält die Einrichtung zusätzlich
Spannungsgeber 46, 47, 48 und 49, die an den Laufzeitpentoden
35 und 36 katoden- und anodenseitig angeordnet sind.
Die Steuereinheit 41 weist einen Komparator 50 für den
Vergleich der Signale der Geber 46, 47, 48 und 49 mit der
Bezugsspannung und .einen Funktionalwandler 51 auf. In der
Regeleinheit 33 ist ein Impulswandler 52 vorgesehen, der für
die Spannungsregelung der Einrichtung nach einem extern zugeführten
Steuersignal benutzt werden kann.
Die Spannungsgeber 46, 47, 48 und 49 sind an den Eingang
des !Comparators 50 angeschlossen, dessen Ausgang über
den Funktionalwandler 51 an den Eingang des Impulswandlers
52 in der Regeleinheit 23 angeschlossen ist.
Beim Auftreten der Überschußspannung, beispielsweise
an der Laufzeitpentode 35 führt die Vergrößerung der Differenz der Signale von den Gebern 46 und 47 dazu, daß am
A us β ans des Komparators 50 in der Steuereinheit 41 ein
Steuersignal erzeugt wird, welches am Impulswandler 52 ankommt. Dabei vermindert die Regeleinheit 33 über den Thyristorregler
32 die Große der Speisespannung der Binrichtung,
wodurch der überschüssige Spannungsabfall an der
Laufzeitpentode 55 im wesentlichen ausgeglichen wird.
Die Wirkungsweise der Einrichtung mit Rückkopplung ist in Pig. 12 veranschaulicht, welche die Spannungs-Strom-Kenn-•
linie der Lauf ze it ρ ent ode 35 bzw. 36 (Kurve 1) und die Belastungskennlinien
des ELektrofliters 39 (Kurven 2 und 3)
zeigt.
Beim Betrieb der Einrichtung fließt im Speisestromkreis des Elektrofilters 39 ein Strom, dessen Größe von
der Spannung am Ausgang des Transformators J)I1 dem Strom-"*-5
begrenzungspegel in der Laufzeitpentode 35 bzw. 36 und der
Beiastungskennlinie des Elektrofilters 39 abhängt.
Der optimale Betriebszustand der Einrichtung liegt beim
maximalen Strom Imax im Elektrofilter 39 beim minimalen
Spannungsabfall an der betreffenden Laufzeitpentode vor.
Diesem Betriebszustand entspricht bei der Spannung E der Einrichtung der Punkt A, der an der Kreuzung der Spannungs-
-Strom-Kennlinie 1 und der Belastungskennlinie 2 des Elektro
filters 39 liegt.
Bei der Erhöhung der Belastung infolge der Verringerung
des Widerstands des Elektrofilters 39 verlagert sich
der Arbeitspunkt in den Punkt B. Dabei steigt der Strom im SpeisestromKreis nicht, da dessen Größe durch die Laufzeitpentode
begrenzt wird, an welcher der überschüssige Spannungsabfall auftritt. Der erhöhte Spannungsabfall, der
durch die entsprechenden Spannungsgeber registriert wird,
die an die Steuereinheit 41 angeschlossen sind, führt zur Senkung der Spannung in der Primärwioklung und am Ausgang
des Transformators 31f wodurch die gleichgerichtete Spannung
am Ausgang der Einrichtung auf den Wert E gesenkt wird. Dabei verlagert sich der Arbeitspunkt wieder in den
Punkt A und die überschüssige Spannung und St euer leistung
werden an der Laufzeitpentode ausgeglichen. Dadurch werden
die Überhitzung der Einrichtung verhindert und deren
Betriebszuverlässigkeit erhöht.
In Fig. 13 ist die Schaltung der Einrichtung zur Durchführung
der Modifikation des Verfahrens gezeigt, bei welcher
die Speisespannung zwischen den Unterbrechungen auf
dem "Vordurchschlagspegel eingehalten wird.
Gegenüber der in Fig. 9 gezeigten Schaltung enthält die Einrichtung zusätzlich einen upannungsgeber 53» dessen
einer Anschluß an die Abscheideelektrode des Elektrofilter
39 angeschlossen ist. Die Steuereinheit 41 enthält
zusätzlich einen Funktionalwandler 54, dessen Eingang
an den anderen Anschluß des Spannungsgebers 53 angeschlossen
ist. Die Regeleinheit 33 enthält außerdem einen Impulswandler 56, der zwischen der Schutzeinheit 40 und dem Thyristorregler
32 geschaltet und mit seinem einen Eingang an den Funkt ional w and ler 5^ angeschlossen ist.
In dieser Modifikation der Einrichtung wird die Polarität der an die Sprühelektrode gelegten Spannung nach den
Signalen vom Steuergenerator 42, die im Trigger 43 umgewandelt und in den Leistungsverstärkern 44 und 45 verstärkt
werden, mit Hilfe der Lauf ze itpent öden 35 und 36 mit den
Solenoiden 37 und 38 periodisch geändert. Nach jeder Umschaltung
der Spannungspolarität erfolgt die Wieder auf ladung
der Staubschicht an der Abscheideelektrode mit anschließender Zunahme des Potentials an der Staubschichtoberfläche.
Proportional dem genannten Potential wird auch das Signal des Gebers 53 größer, das über den Funktionalwandler
54 am Impulswandler 35 der Regeleinheit 33 ankommt
und die Spannung der Einrichtung mit Hilfe des Reglers 32 proportional dem Signal des Gebers 53 auf den Vordurchschlagspegel
vergrößert. Durch Einhaltung des maximalen
Spannungspegels wird die elektrische Feldstärke im Elektrofilter erhöht und dadurch dessen Wirkungsgrad vergrößert.
Eine weitere Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und insbesondere der Modifikation des
Verfahrens, bei welcher die Dauer der Speisung des Elektrofilters mit der Spannung beider Polaritäten in den Zeitabständen
zwischen den Unterbrechungen je nach der Größe der
elektrischen Feldstärke in der Staubschicht an den Ab-
scheideelektroden des Elektrofliters geregelt wird, ist
in Fig. 14 gezeigt.
Die Einricntung enthält eine Speisequelle 56 mit zwei
Hochspannungsanschlüssen unterschiedlicher Polarität und einen Hochspannungsschalter 57, der an das Elektrofilter
58 angeschlossen ist, an dessen Abscheideelektrode mindestens ein Geber 59 der elektrischen Feldstärke angeordnet
ist.
Die Speisequelle 56 enthält die gleichen Bauelemente wie die in Fig. 3 und 4 gezeigten Schaltungen. Der Schalter
57 weist Steuerwicklungen 60 und 61 auf. Der Geber 59
ist an die Wicklungen 60 und 61 über die Steuereinheit 62
angeschlossen, welche Dioden 63 und 64, einen Komparator und Leistungsverstärker 66 und 67 enthält. Der Geber 59 ist
über die Dioden 63 und 64 an den Eingang des Komparators
65 und der Ausgang des Komparators 65 ist über die Leistungsverstärker
66 und 67 an die Wicklungen 60 und 61 des Schalters 57 angeschlossen. Der Ausgang der Steuereinheit
62 ist außerdem an den Eingang der Speisequelle 56
angescnlossen.
Die Wirkungsweise der Einrichtung besteht in folgendem.
Wenn die elektrische Feldstärke in der Staubschicht auf den vorgegebenen Pegel steigt, welcher den Durchschlagswert
nicnt überschreitet, kommt am Komparator 65 vom Geber 59 über die Diode 63 ein Signal an. Nachdem das Signal vom
Geber 59 mit der Bezugsspannung verglichen ist, wird am Ausgang
des Komparators 65 ein Steuersignal erzeugt. Dieses Signal kommt nach der Verstärkung im Leistungsverstärker
66 am Eingang der Speisequelle 56, die für die Umschaltzeit vom Speisenetz abgeschaltet wird, wie es in den vorangehenden
Schaltungen beschrieben wurde, und an der Wicklung 60 des Schalters 57 an, wobei der Schalter anspricht und
die Spannungspolarität am Elektrofilter 58 geändert wird.
Danach nimmt die elektrische Feldstärke in der Staubschicht bei der Spannung anderer Polarität zu. Wenn die Feldstärke
den vorgegebenen Wert erreicht, verursacht das Signal vom Geber 59, das über die Diode 64 am comparator 65 ankommt, die
Umschaltung der Polarität unter Abschaltung der Speisequelle 56 vom Speisenetz. Auf diese Weise wird die Spannungspola-
rität periodisch mit einer Frequenz geändert, die von der
Zunahniegeschwindigkeit der elektrischen Feldstärke in
der Staubschicht im Elektrofilter abhängig ist.
Durch die Regelung der alternierenden Spannung in Abhängigkeit
von der elektrischen Feldstärke in der Staubschicht wird der Entstaubungsgrad von Gasen erhöht, da
die Änderung der Spannungspolarität vor dem Zeitpunkt, wenn
die elektrische Feldstärke in der Staubschicht den kritischen
Wert erreicht, den Durchschlag der Staubsohicht verhindert und die Rücksprühentladung beseitigt.
Claims (1)
- Vsesojuzny nauchno-issledovatelsky i proektny institut po ochistke tekhnologicheskikh gazov, stochnykh vod i ispolzovaniju vtorichnykh energoresursov predprivaty chernoi metallurgii "VNIPICHERMETENERGOOCHISTKA" Kharkov / UDSSRVERFAHRBN ZQR SPEISUNG EIHES ELEKTRQgILTERS FÜR HOCHOHMIGEN STAUB SOWIE EINRICHTUNGENZURDURCKFÜHRUNG DES VERPAHRENS <■ -"Ti-*" ; PATENTANSPRÜCHE:c 1. Verfahren zur Speisung eines Elektrofilters für hoch-ohmigen Staub mit Abscheide- und Sprühelektroden, bei welchem die Polarität der Speisespannung periodisch auf die jeweils entgegengesetzte geändert wird, dadurch geke nnze ichnet, daß das Elektrofilter intermittierend gespeist wird, wobei die Unterbrechungen in der Stromversorgung mit der Änderung der Spannungspolarität zusammenfallen, während die Änderung der Polarität mit einer Verzögerung gegenüber dem Beginn der Unterbrechung vorgenommen wird.2. Verfahren zur Speisung eines Elektrofilters für hochohmigen Staub nach Anspruch 1,dadurch g e kennze ichnet, daß die Unterbrechung in der Stromversorgung 0,01 bis 0,05 s beträgt.J. Verfahren zur Speisung eines Elektrofilters für hochohmigen Staub nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennze ichnet, daß die Speisespannung zwischen den Unterbrechungen auf dem Vordurchschlagspegel gehalten wird, wozu das Potential der Staubschicht an den Abscheideelektroden des Elektrofilters gemessen und die an das ELek-trofliter gelegte Spannung proportional zur gemessenen Potentialgröße derart geregelt wird, daß deren Größe dem Vordurchschlagspegel entspricht.4. Verfahren zur Speisung eines Elektrof liters für hochohmigen Staub nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h gekennze lehnet, daß die Dauer der Elektrdf ilterspeisung mit der Spannung beider Polaritäten zwischen den Unterbrechungen je nach der Größe der elektrischen PeIdstarke in der Staubschicht an den Abscheideelektroden des Elektrofilters geregelt wird.5. Einrichtung zur Speisung eines Elektrofilters für hochohmlgen Staub, welches Abscheide- und Sprühelektroden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen Aufwärtstransformator (Jl), in dessen Primärkreis in Thyristorregler (32) geschaltet ist, eine Schalteinrichtung (34), die an den Sekundärkreis des Transformators (31) und des Elektrofilters (39) angeschlossen ist, und zwei antiparallel geschaltete Laufzeitpentoden (35)» (36) mit Steuersolenoiden (37) bzw. (38) aufweist, derenAchsen zur Achse der betreffenden Pentode senkrecht verlaufen, eine an den Eingang des Thyristorreglers (32) angeschlossene Regeleinheit (33) mit einer Schutzeinheit (40), die einen Thyristorschalter aufweist, und eine Steuereinheit (41) enthält, die einen Steuergenerator (42) aufweist, dessen einer Ausgang an die Steuerelektrode des Thyristorschalters in der Schutzeinheit (40) und der andere Ausgang über einen Trigger (43) und Leistungsverstärker (44), (45) an die Steuersolenoide (37), (33) der Laufzeitpentoden (35), (36) angeschlossen ist.6. Einrichtung zur Speisung eines Elektrofilters für hochohmigen Staub nach Anspruch 5» dadurch gekennze ichnet, daß die Einrichtung mit vier Spannungsgebern (4fi, 47, 48, 49) versehen ist, von denen jeweils ein Anschluß mit dem entsprechenden Anschlußder betreffenden Pentode (35) bzw. (36) verbunden ist, wobei die Steuereinheit (41) einen Komparator (50), an dessen Eingang andere Anschlüsse der Geber (46), (47), (48), (49) angeschlossen sind, und einen an den Eingang der Steuereinheit (41) angeschlossenen Punktionalwandler (51) enthält,während die Regeleinheit (33) einen Impulswandler (52) aufweist, der zwischen der Schutzeinheit (40) und dem Thyristorregler (32) geschaltet und an den Ausgang des Funktionalwandlers (51) in der Steuereinheit (41) angeschlossen ist.7. Einrichtung zur Speisung eines Elektrofilters für hochohmigen Staub nach Anspruch 5, dadurch g ekennze ichnet, daß die Einrichtung mit einem Spannungsgeber (53) versehen 1st, dessen einer Ausgang an die Abscheideelektrode des Elektrofilters (39) angeschlossen ist, wobei die Steuereinheit (41) einen Funktionalwandler (54) enthält, dessen Eingang an den anderen Ausgang des Spannungsgebers (53) angeschlossen ist, während die Regeleinheit (33) einen Impulswandler {y?) enthält, der zwischen der Schutzeinheit (40) und dem Thyristorregler (32) geschaltet und mit seinem einen Eingang an den Funktionalwandler (54) der Steuereinheit (41) angeschlossen ist.ö. Einrichtung zur Speisung eines Elektrofilters für hochohmigen Staub, welches Abscheide- und Sprühelektroden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zwei Aufwärtstransformatoren (11), (12), in deren Primärkreise je ein Thyristorregler (13) bzw. (14) geschaltet ist, zwei Hochspannungsgleichrichter (17 , 18) von welchen jeder in den Sekundärkreis des betreffenden Transformators (11 bzw. 12) parallel geschaltet ist und zwei Hochspannungsanschlüsse unterschiedlicher Polarität aufweist, von welchen einer geerdet ist,-zwei in Reihe geschaltete Lauf ze it pent öden (19 , 20), von' welchen jede ein Steuersolenoid, entsprechend (29 bzw. 30), dessen Achse zu der Achse der betreffenden Laufzeitpentode senkrecht verläuft, einen Anschluß, der an das Elektrofilter (21) und an die andere Laufzeitpentode angeschlossen ist, und einen weiteren Anschluß aufweist, der an den Hochspannungsanschluß eines von den Hochspannungsgleichrichtern (1?., 18) angeschlossen ist, an den Eingang des entsprechenden Thyristorreglers (13) bzw. (14) angeschlossene Regeleinheiten (15 , 16) mit jeeiner Schutzeinheit, entsprechend (23) bzw. (24), die einen Thyristorschalter aufweist, und eine Steuereinheit (22) enthält, die einen Steiiergenorator (25) aufweist, dessen zwei Ausgänge jeweils an die Steuerelektrode des Thyr !eierschäler ters in den Schutzeinheiten (23 , .24) angeschlossen sind und dessen dritter Ausgang über einen Trigger (26) und Leistungsverstärker (27 » 28) mit den Steuersolenoiden (29 , 30) der betreffenden Laufzeitpentoden (19·» 20) verbunden ist.9· Einrichtung zur Speisung eines ELektrofilters für hochohmigen Staub nach Anspruch 8, dadurch g e kennze ichnet, daß die Reihenschaltung der Laufzeitpentoden (19 ι 20) durch den unmittelbaren Anschluß der Katode einer von den Laufzeitpentoden an die Anode der anderen Laufzeitpentode sichergestellt wird, wobei deren gemeinsamer Punkt an die Sprühelektrode des Elektrofilter angeschlossen ist, während die Anode der ersten Laufzeitpentode (19) an den negativen Hochspannungsanschluß des einen Hochspannungsgleichrichters (1?), dessen positiver Hoch-Spannungsanschluß geordert ist, und die Katode der anderen Laufzeitpentode (20) an den positiven Hochspannungsanschluß des anderen Hochspannungsgleichrichters (18) angeschlossen ist, dessen negativer Hochspannungsanschluß geerdet ist. 10. Einrichtung zur Speisung eines Elektrofilters für hochohmigen Staub nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung der Laufzeitpentoden (19 i .20) über einen der Hochspannungsgleichrichter (18) gesichert wird, wobei die Anode der einen von den Laufzeitpentoden (19) an den negativen Hochspannungs--A1Q anschluß des betreff enden Hochspannungsgleichrichters (17), dessen positiver Hochspannungsanschluß geerdet ist, und die Katode der gleichen Laufzeitρentode (19) an den positiven Hochspannungsanschluß des anderen Hochspannungsgleichrichters (18) angeschlossen ist, dessen negativer Anschluß über die andere Laufze itpentode geerdet ist, die in den Stromkreis "Hochspannungsgleichrichter (18)- Erde" geschaltet ist und deren Anode an den negativen Hochspannungsanschluß des Hochapannungsgleichrichters (18) angeschlossen ist.11. Einrichtung zur Speisung eines Elektrofilters für hochohmigen Staub, welches Abscheide- und Sprühelektroden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine Speisequelle (56) mit zwei Hochspannungsanschlüssen verschiedener Polarität, einen Hochspannungsschalter (5?) mit Steuerwicklungen (60 , 61), der an die Sprühelektrode des Elektrofilters (58) angeschlossen ist, einen im Elektrofilter (5Ö) an der Abscheideelektrode angeordneten Geber (59) der elektrischen FeIdstärke und eine Steuereinheit (62) enthält, die zwei in Reihe geschaltete Dioden (65 , 64) aufweist, an deren erste Anschlüsse in ihrem gemeinsamen Anschlußpunkt der andere Ausgang des Gebers (59) der elektrischen Feldstärke angeschlossen ist und deren andere Anschlüsse an den Komparator (65) angeschlossen sind, wobei die Steuereinheit (62) außerdem Leistungsverstärker (6b , 67) enthält, deren Eingänge an die Ausgänge des Komparators (65) angescnlossen sind, während der Ausgang des entsprechenden Leistungsverstärkers (66 bzw. 6V) an die entsprechende Steuerwicklung (60 bzw. 61) des Hochspannungsschalters (57) angeschlossen ist.
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- 1983-08-18 DE DE19833329863 patent/DE3329863A1/de active Granted
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