Brevet FR2503583A1 — publié le 19821015

La présente invention concerne la capture électrique de poussières. Dans un appareil collecteur de poussières électrique connu, on prévoit un dispositif de commande de puissance 2 consistant, après une alimentation basse tension, en un thyristor, un réacteur, un transformateur haute tension, un redresseur, etc., et un circuit de commande 3 pour le thyristor, comme représenté à la fiv.1; une haute tension en courant continu est appliquée å un collecteur de poussières et dérivée d'une ligne de puissance du réseau et commandée par le dispositif de commande de puissance 2 au moyen du circuit de commande 3. Le dispositif de commande de puissance est commandé en réponse à un signal analogique d'entrée compris entre 0 et 100% et appliqué par le circuit de commande. Cependant, dans ce type de collecteur de poussières élec- trique, du fait que les particules de poussière pouvant être collectées sont limitées en principe è celles oyant une résistance spécifique comprise entre environ io4 å in11 ohm-cm, on constate l'inconvénient venant du fait que les performances du collecteur de poussières diminuent fortement quand il s'agit de particules ayant une résistance spécifique comprise entre 1011 et 1O13 ohm-cm Cette dégradation des performances du collecteur de poussiè- res électrique connu est provoquée par l'apparition d'un effet couronne dans le collecteur de poussières.Le résultat de recherches longues et poussées ont amené la Demanderessse à se rendre compte que l'apparition de l'effet couronne est toujours associée à une constante de temps d'environ une seconde et il lui est donc venu à l'esprit de créer un nouveau collecteur de poussières électrique dont les performances ne soient pas dégradées, ou soient en tout cas moins dégradées, quand il s'agit de particules de poussière ayant une résistance spécifique comprise entre 1011 et 1013 ohm-cm, en faisant appel à cette propriété caractéristique et en appliquant un courant de façon intermittante et non plus continue comme c'est le cas de l'appareil de l'art anterieur, de manière que le courant puisse être interrompu avant I'apparition de l'effet couronne. La présente invention est proposée pour répondre à ces circonstances. Un but de l'invention est donc de fournir un appareil collecteur de poussières nouveau avec son procédé, permettant de collecter même des particules de poussière ayant une résistance spécifique comprise entre 1011 et i013 ohms-cm sans qu'il y ait de dégradation de ses performances, ou en tout cas avec moins de dégradation. A cet effet, un appareil collecteur de poussières électrique selon l'invention, dans lequel un effet collecteur de poussières est obtenu en appliquant entre les électrodes collectrices de poussière une haute tension en courant continu apte à être commandée par l'intermédiaire d'un dispositif de commande de puissance, est caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de commande pour commander de façon intermittente le dispositif de commande de puissance de sorte go'une haute tension en courant continu soit appliquée par exemple. pendant une première période d'environ 0,001 a' 1 seconde, puis interrompue pendant la période suivante d'environ 0,01 à 1 seconde. l'es buts et caractéristiques de l'invention seront compris plus clairement à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, représenté aux dessins annexés qui font partie de la deacription et dans lesquels:: Mg,l, relative à l'art antérieur, est un schéma-blocs représentant un circuit d'un collecteur de poussières électrique connu; Fig.2 est un schéma-blocs représentant un circuit de oommande selon un mode de réalisation, semblant devoir être préféré, de l'invention; Fig.3 est un schéma détaillé d'un circuit de commande intermittente compris dans le circuit de la fig.2; Fig.4 est un diagramme de la caractéristique entrée-sortie d'un inverseur compris dans le circuit de la fige3; Fig.5(A), 5(B) et 5(C) sont des diagrammes représentant les formes d'onde aux points A, B et C, respectivement, de la fig.3;; Fig.6 est un diagramme de la caractéristique tension-courant montrant la différence entre l'ionisation normale et l'ionisation par effet couronne dans un collecteur de poussières électrique; et Fig.7(A) et 7(B), données & titre comparatif, sont, respectivement, des diagrammes représentant un signal de commande, un courant et une tension dans un collecteur de poussières électrique selon l'invention, et des diagrammes semblables représentant un signal de commande, un courant et une tension d'un collecteur de poussières électrique connu. Si l'on se réfère d'abord aux fig.2 et 3 des dessins, la référence 11 désigne un circuit de commande intermittente permettant d'effectuer la commande du dispositif de commande de puissance 12, ce circuit pouvant être relié soit à un circuit de commande automatique 7'c, soit à des dispositifs de manoeuvre manuels 15 par l'intermédiaire d'un commutateur 13, la référence 16 désignant la commande de phase. On décrira maintenant le circuit de la fig.3. Une résistance variable R1 est en série à l'anode d'une diode D1; en parallèle sur ce circuit série, est branché un circuit série comportant une résistance variable R2 reliée à la cathode d'une diode D2, les résistances RI, R2 étant reliées entre elles par une borne D.Sur ces deux circuits est monté en paral lêle un circuit série comportant une résistance fixe R5 reliée à l'entrée C d'un inverseur IV1 dont la sortie est reliée à la jonction B entre la cathode de la diode 1)1 et la cathode de la diode D2. A cette jonction est branchée l'entrée d'un inverseur IV2. Sur la sortie A de l'inverseur IV2 est branchée une borne d'un condensateur C dont l'autre borne est reliée à la jonction D des résistances R1, R2, R5. La sortie A de l'inverseur IV2 est également reliée à l'électrode de commande d'un thyristor TR1, à travers une résistance constante R6.Le collecteur du thyristor TR1 est relié au + d'alimentation (10V); son émetteur E est relié à la masse à travers un potentiomètre R3 dont la prise centrale est reliée à l'anode d'une diode D3. Un potentiomètre R4 est branché entre le + d'alimentation et la masse, la prise centrale F étant reliée à l'anode d'une diode D4. Les cathodes des diodes D3, D4 constituent une sortie G sur laquelle est prélevé le signal de sortie; cette sortie est reliée à la masse par une résistance X7. Dans ce circuit, on peut prérégler librement une tension VA au point A de manière qu'elle ait une largeur d'impulsion T1 et un intervalle entre impulsions T2 entre une impulsion et la suivante par réglage des résistances variables R1 et R2 respectivement, et on peut également prérégler librement la hauteur de l'impulsion et le niveau de base A2 en réglant les résistances variables R3 et I; respectivement. La tension au point E est sensiblement égale à la tension au point A, le transistor TR1 étant interposé pour fonctionner en tant qu'émetteur-suiveur en vue d'amplifier le courant et d'effectuer une transformation d'impédance, et la sortie au point G constitue une porte de sortie OU destinée au niveau de la ten sion aux points E et F, ce qui permet d'émettre sélectivement en sortie au point G celle qui est la plus élevée des deux. Référence étant faite à la fig.2, celle-ci représente un circuit de commande électronique Il destiné à un dispositif de commande de puissance 12 selon la présente invention lorsqu'un commutateur sélecteur 13 est branché sur le côté du dispositif de commande manuel 15, la commande du dispositif de commande de puissance 12 étant alors effectuée sur le mode manuel, les résia- tances variables ss , R2, R3 et R4 de la fig.3 étant alors réglées manuellement pour obtenir la largeur des impulsions 21 l'intervalle entre impulsions T2, la hauteur des impulsions AI et le niveau de base A2 que l'on désire.D'un autre côté, quand le commutateur 13 est branché du cbté du circuit de commande automatique 14, 1a commande s'effectue automatiquement. Quand il s'agit d'un mode de commande automatique, on peut concevoir, par exemple, les méthodes de commande suivantes: 1) Alors que les résistances variables R1, R2 et R4 sont fixées sur des valeurs constantes, la résistance variable R3 (et de ce fait la hauteur A1 des impulsions) est automatiquement commandée au moyen du circuit de commande par nombre d'étincelles connu Jusqu'ici. 2) Les résistances variables R1, R2, R3 et R4 sont commandées par un micro-calculateur selon un algorithme donné. (Le roule de l'algorithme utilisé dans ce cas pourrait Outre par exemple de régler les résistances variables Ri à R4 de manière à augmenter le produit Vp x VAV comme cela sera expliqué plus loin). On décrira maintenant les caractéristiques de base de l'effet collecteur de poussières électrique. Une caractéristique tension-courant, quand il y a ionisation normale des particules de poussière, assume le mode représenté par la courbe C1 de la fig. 6, alors que lorsqu'il y a ionisation par effet couronne, la caractéristique assume le mode représenté par la courbe 02. Cependant, s'il y a ionisation par effet couronne1 la caractéristique tension-courant varie selon la courbe C2 et la tension ne monte pas, même si le courant augmente, et il en résulte que dans ces conditions il y a gaspillage de courant. L'amplitude du rendement du collecteur de poussières est approximativement proportionnel à un produit Vp x VAV où Vp est la valeur de crête de la tension et VAV la valeur moyenne de la tension dans le temps, il en résulte que plus le produit Vp x VAV est important, plus le rendement du collecteur de poussières est élevé. A mesure que le courant augmente lorsqueil y a eu les ef fets couronne, la caractéristique courant-tension passe de la courbe C1 à la courbe C2 et ce changement s'effectue avec un retard d'environ une seconde. En d'autres termes, même si le courant I augmente et diminue brutalement entre les valeurs 1a2 et 1a1 représentées en A-2 sur la fig.7, la caractéristique courant-tension est toujours maintenue selon la courbe C1 de la fig.6 du fait que la valeur moyenne de temps du courant est faible. La valeur moyenne de temps IAV du courant peut entre calculée par l'équation T1 IAV = Ia2 x T1 + T2 an supposant que Ia1 = O. Dans le système de l'art antérieur, la valeur moyenne de temps du courant est celle atteinte en fb, comme représenté en B-2 sur la fig.7, et il en découle que la caractéristique courant-tension a l'allure de la courbe C2 de la fig.6. Si l'on compare maintenant les valeurs de Vp x VÂV du dispositif de l'art antérieur et de celui de la présente invention avec référence à la fig.6, dans le cas d'un collecteur de pous sières de l'art antérieur, le produit VP x VAV est égal à b du fait que Vp " Vb et que VAV 3 Vb comme on peut le voir sur la fig.6, alors que, selon la présente invention, il devient Va2 x VAV du fait que VP = Va2 dans ce cas, comme on peut le voir sur la fig.6, et en sélectionnant de façon appropriée les paramètres T1, T2, A1 et A2, on peut réaliser la condition 4 ( Va2 X VAV. La valeur moyenne de temps VAV dans le cas de la présente invention n'est pas apparente uniquement avec référence à la fig. 6. La forme d'onde de la tension assume en pratique la forme représentée en A-3 sur la fig.7, et une valeur moyenne de temps de cette forme d'onde est la valeur moyenne VÂV. Cette valeur moyenne existe entre la valeur maximale V52 et la valeur minimale Va1, et elle s'approche successivement de la valeur minimale Vaî quand l'intervalle T2 des impulsions augmente. Un exemple des données de fonctionnement de l'art antérieur et du système de commande selon l'invention est indiqué dans le tableau I qui suit. TABLEAU I Système de l'art antérieur Système de l'in vention Vp 28 KV 44 KV VAV 27 KV 22 KV Vp x VAV 756 968 On a constaté par les résultats de nombreuses mesures pratiques que le rendement en poussières collectées du collecteur dè poussières de la présente invention augmente de 10 à 20% ou plus par comparaison avec celui de l'art antérieur. On comparera maintenant la consommation de puissance de l'appareil de l'invention avec celle de l'appareil de l'art antérieur, à titre d'exemple et avec référence aux données pratiques reprises dans le tableau I ci-dessus. La consommation de puissance est roprésentée par VÂV x ILV où VAV représente une valeur de temps moyenne d'une tension appliquée et IAV une valeur de temps moyenne pour un courant fourni. La consommation de puissance du collecteur de poussières connu jusqu'ici était de 27 KV (VAV sur le tableau I) x 1600 mA (IAV) w 43 KW.La consommation de puissance dans le cas du collecteur de poussières de la présente in invention est réduite à 22 KV (VAV sur le tableau I) x 400 mA (IAV) v 8,8 KW. La valeur 400 mA représentant la valeur moyenne du courant pendant une durée est calculée de la manière suivante; ; supposant que 1a1 = O, on obtient à partir de la fig.7, en A2 T1 IAV = Ia2 x T1 + T2 Si on remplace dans l'équation les valeurs numériques par Ia2 " 1600 mA, T1 a 10 ms et T2 = 30 ma, on peut calculer la valeur moyenne 10 IAV = 1600 x = 400 mA 10 + 30 On peut voir, selon la présente invention, que l'on peut obtenir un rendement du collecteur de poussières aussi excellent avec une consommation de puissance de seulement 20% de celle du collecteur de l'art antérieur. Finalement, on notera que l'appareil collecteur de poussiè- res du type à charge intermittente selon la présente invention est totalement différent du collecteur de poussières du type à impulsions connu jusqu'ici. Pour aider le lecteur, on fera la distinction entre les deux types ci-dessus de collecteurs de poussières dans le tableau Il qui suit TABLEAU II Appareil selon l'invention Appareil anté (charge intermittente) rieur du type à impulsions Période de répétition 0,01 - 1,0 s 0,001 -0,01 s Durée des impulsions de charge 1 - 1000 ms 100 us - 1 ms 1) disponible dans le 1) disponible commerce dans le commerce Dispositif de charge 2) Circuit de commande 2) Circuit de électronique (utilisé commande jusqu'ici) légèrement (utilisé modifié. jusqu'ici), 3) générateur d' impulsiona à ajouter Comparaison des coûts 100 + 20 8 120 100 + 200 1 300 Economie d'énergie oui non Essentiellement et selon l'invention, il est proposé un ap pareil collecteur de poussières du type économiseur d'énergie pouvant effectivement collecter des particules de pousssière ayant une résistance spécifique comprise entre 104 et 1013 ohms cm, grâce au fait que, dans un appareil collecteur de poussières élec trique du type dans lequel l'effet est obtenu en appliquant entre des électrodes collectrices de poussières une haute tension en courant continu, propre à être commandée par un dispositif de con mande de puissance tel qu'un thyristor, il est proposé un circuit de commande pour commander de façon intermittente un dispositif de commande de puissance de manière que la priode de répétition et/ou la durée des impulsions puisse titre réglées manuellement ou automatiquement en vue d'améliorer le rendement comme men tonné ci-dessus. La pro sente invention est donc utilisable sur le plan industriel. Du fait qu'on peut apporter de nombreux changements à la construction ci-dessus et qu'on peut apparemment réaliser des modes de réalisation de l'invention très différents sans s'écar- ter de son champ d'application, il est bien entendu que tout ce qui est contenu dans la description et représenté sur les dessins doit être interprété comme simplement illustratif et non comme limitatif du clamp d'application de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la capture électrique de poussières, dans lequel on applique entre des électrodes collectrices de poussiè- res une haute tension continue commandée, caractérisé en ce que la haute tension est appliquée de façon intermittente. 2.- Procedé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la durée des impulsions et/ou leur espacement dans le temps sont réglables. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, carao- térisé en ce que la durée des impulsions est comprise entre 0,001 et Is. 4.- procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'espacement entre impulsions est de 0,01 à la. 5. Appareil collecteur de poussières électrique pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 & 4, dans lequel un effet collecteur de poussières est obtenu en appliquant entre des électrodes collectrices de poussières une haute tension en courant continu propre à 8tre commandée par un dispositif de commande de puissance tel qu'un thyristor, carao térisé en ce que l'appareil comprend un circuit de commande (11) pour commander de façon intermittente le dispositif de commande de puissance (12) de manière que la période de répétition et/ou la largeur des impulsions de la haute tension en courant continu puissent être réglées manuellamnt ou automatiquement.