Brevet FR2539890A1 — publié le 19840727

La présente invention se rapporte à un procédé des- tiné à régler automatiquement la tension électrique d'un filtre électrostatique, procédé suivant lequel le réglage est basé sur la puissance électrique maximale du filtre, c'st-à-dire sur la tension de rupture du champ électrique. Normalement, la haute tension est portée à la valeur d'amorçage de l'arc, puis ramenée à une valeur réglable infé- rieure à celle de cette tension d'amorçage pendant une durée qui est également réglable, avant d'être de nouveau portée à la valeur d'amorçage Il est possible de mieux régler de cette manière la puissance électrique du filtre et donc de suivre les variations de la rigidité diélectrique du gaz. La tension de service d'un filtre électrostatique est toujours limitée par les étincelles créées entre les électrodes à couronne (dites ici: électrodes d'émission) et de précipitation En général, cette tension est réglée de façon qu'il se produise dans le filtre quelques étincelles (décharges), parce que le taux de séparation est alors maxi- mal La fréquence de coupure ne doit pas être trop grande. Les inconvénients du mode de réglage connu résident dans le fait que chaque amorçage d'arc produit une surpres- sion totale du champ et que, lorsqu'on utilise les commuta- teurs de puissance modernes (thyristors), la haute tension est coupée pendant quelques demi-périodes, afin de ne pas faire naître immédiatement dans la zone d'amorçage une suc- cession d'étincelles Il se manifeste ainsi des périodes de coupure pendant lesquelles le filtre n'est pas chargé de manière optimale et l'intensité du champ nécessaire pour effectuer la séparation subit une coupure. L'invention concerne un procédé de réglage automa- tique de la tension électrique d'un filtre électrostatique, supprimant de manière simple les périodes de coupure On utilise, conformément à l'invention, un électrofiltre minia- ture composé de deux électrodes de polarités opposées pour régler la tension de chaque circuit haute tension générateur de champ du filtre électrostatique. On limite la valeur de la haute tension (destinée à alimenter les zones de filtration, disposées en série du filtre électrostatique), à des proportions différentes, mais fixes, de -la grandeur pilote, la limite derupture définie continuellement dans l'électrofiltre miniature représentant cette grandeur pilote de réglage. L'électrofiltre miniature peut être disposé à un emplacement approprié par exemple sous la ferme de ciel" à l'entrée du champ qu'il s'agit de régler et relever continuellement les variations de la limite d'amorçage. Il tient compte des influences importantes, exercées par le gaz et les poussières à éliminer, sur la limite de cou- pure Ses électrodes sont peu écartées et il fonctionne donc sous des tensions relativement faibles, de sorte que les étincelles ou arcs produits sont peu intenses. La valeur de la haute tension d'alimentation des zones du filtre est limitée par un dispositif de commande simple et peu onéreux, la limite de coupure définie-conti- nuellement dans l'électrofiltre miniature représentant la grandeur pilote Cette grandeur pilote est injectée dans un microprocesseur qui commande des organes de réglage attribuant à chaque groupe haute tension une valeur propor- tionnelle propre. Le procédé, selon l'invention, de réglage pour filtre électrostatique est utilisable de manière particulièrement avantageuse lorsque les conditions d'exploitation font que la limite de coupure subit de fortes variations dans le temps Ce procédé convient en particulier pour le dépous- siérage des centrales alimentées par de combustibles divers ou fonctionnant sous des charges variables, pour les foyers chauffés au lignite brut, pour les filtres de vapeur d'ins- tallation de séchage de charbon pulvérisé, dans l'industrie cimentière pour le dépoussiérage -de fours à modes d'exploi- tation différents, tels que fonctionnement direct, combiné ou mixte, pour le dépoussiérage d'installations d'inciné- ration d'ordures ménagères et dans nombres d'autres appli- cations Un cas particulier d'utilisation est celui des filtres électrostatiques qui traitent des produits inflamma- 253990 - mables et explosifs. L'invention sera décrite de manière plus détaillée à propos d'un exemple de réalisation, présenté à titre illustratif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe d'un filtre électrostatique, la figure 2 est le schéma d'un filtre électrostatique, la figure 3 est un diagramme de la tension en fonc- tion du temps; la figure 3 a est un détail de la figure 3, et la figure 4 et un autre diagramme de la tension en fonction du temps. Un électrofiltre 1 comprend une enveloppe 1 ' sous laquelle sont disposées des trémies de précipitation 2, ainsi qu'un raccord 3 d'entrée du gaz et un raccord 4 de sortie de ce gaz Le conduit 5 de gaz pollué est relié au raccord 3 et le conduit 6 de gaz épuré, à ventilateur 7 de tirage par aspiration, est relié au raccord 4 Les diverses zones de filtration sont désignées par 8 à 10, les électrodes d'émission 11 à 13 étant représentées schématiquement sur la figure 1. La figure 2 représente le schéma fonctionnel d'un électrofiltre L'électrode de précipitation est désignée par la et l'électrode d'émission par lla Dans cet exemple, le courant de l'effet couronne est produit sur une électrode d'émission lla mince et filiforme, qui est reliée au pâle négatif d'un redresseur haute tension 15 Le câble haute tension est désigné par 19, et 32 a désigne un isolateur. 36 désigne le câble d'alimentation en courant alternatif et 35 le conducteur de terre Les particules de poussière parviennent par le bas dans l'enveloppe 1 ' de l'électrofiltre et sont chargées au cours des premiers centimètres de leur parcours dans le champ électrique Puis ce champ projette ces particules chargées contre la paroi de l'enveloppe ou tube 1 ' Il suffit souvent d'un intervalle de temp's de 1 à 2 secondes seulement pour précipiter toutes les poussières. - Les filtres de ce genre peuvent être à un ou deux 2539 e 90 étages et comporter une ou plusieurs zones de filtration. Sur la figure 1, un circuit individuel d'alimentation en haute tension composé de groupes 15 à 17 coopère avec chacune des zones 8 à 10 disposées en série Des isolateurs 32 à 34 donnent l'isolation 'nécessaire, les câbles haute tension 19 à 22 allant des groupes d'alimentation en haute tension-aux armoires de commande 23, 24 et 26, qui sont équipées d'organes de réglage Un conducteur commun 27 de réglage à dérivations 28, 29 et 31 complète le circuit de réglage. Un électrofiltre miniature 14, qui est composé comme les autres zones de filtration d'une électrode d'émission et d'une électrode de précipitation, est disposé entre les zones 9 et 10 et près de la 'ferme de ciel 42 Ici aussi, un câble haute tension 21 passant dans un isolateur 43 va à un groupe haute tension 18, puis à un régulateur pilote Un branchement de réglage 30 est relié au conducteur de réglage 27. Un dispositif de nettoyage fonctionnant à des inter- valles prédéterminés coopère avec l'électrofiltre miniature. La figure 3 représente le mode de réglage usuel, u désignant la tension et t le temps, 37 désigne la carac- téristique d'amorçage et 38 donne les durées de coupure et donc les pertes de l'électrofiltre La tension de coupure du filtre est indiquée en 39 Les autres symboles ont les significations suivantes t 1 = instant de mise en circuit t 2 t 1 = durée de fonctionnement à pleine puissance AU = vitesse établie à pleine puissance AU 1 = réduction après balayage ou coupure t 4 -t 3 = durée de coupure après dépassement de 1,1 Jn * AU 2 = réduction après dépassement de 1,l Jn t 6 -t 5 = durée d'allumage de l'arc t 7 t 6 = durée de coupure après création de l'arc AU 3 = réduction après l'arc. Le diagramme de la figure 4 représente en haut l'évo- lution de la tension quand le procédé selon l'invention est mis en oeuvre, la tension de coupure 39 du filtre et l-a tension 40 de ce filtre et en bas la tension 41 de coupure de l'électrofiltre miniature 14 Ici aussi, la puissance donnée au champ électrique subit une légère diminution Mais il ne se produit plus les coupures de champ qui influent gravement sur le taux de séparation. Il va de soi qu'il est possible, sans s'écarter du domaine de l'invention, d'apporter diverses modifications au procédé et au dispositif de réglage automatique de la tension d'un filtre électrostatique représentés et décrits. 253989 Q REVENDICATIONS 1 Procédé de réglage automatique de la tension électrique d'un filtre électrostatique ( 1), suivant lequel le réglage est basé sur la puissance électrique maximale du filtre, c'est-à-dire sur là tension de coupure du champ électrique, procédé caractérisé en ce que l'on utilise un électrofiltre miniature ( 14), composé de deux électrodes de polarités opposées, pour régler la tension de chaque circuit haute tension générateur de champ de ce filtre élec- trostatique ( 1). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise l'électrofiltre miniature ( 14) comme régulateur pilote simultané de plusieurs zones ( 8 à 10) du filtre électrostatique ( 1). 3 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on associe à chaque circuit haute tension générateur de champ un organe de réglage, qu'un microprocesseur central amène à une position correspondant à une proportion réglable de la grandeur pilote que ce micro- processeur reçoit de l'électrofiltre miniature ( 14). 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'électrofiltre miniature ( 14) relève constamment dans la région située sous la "-ferme de ciele( 42) les variations de la limite de rupture en tenant compte de l'influence considérable exercée sur cette limite par le gaz et les poussières qu'il s'agit de séparer. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on limite la valeur de la haute tension destinée à alimenter les zones de filtra- tion ( 8 à 10) disposées en série, à des proportions diffé- rentes, mais fixes, de la grandeur pilote, la limite de rup- ture définie continuellement dans l'électrofiltre miniature ( 14) représentant cette grandeur pilote de réglage. 6 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans un électrofil- tre qui est subdivisé en plusieurs zones de filtration à électrodes d'émission et électrodes de précipitation distinc- tes, un groupe haute tension individuel à armoires de com- mande et organes de réglage individuels coopérant avec chaque zone, dispositif caractérisé en ce qu'un électrofiltre miniature ( 14) est disposé entre deux zones ( 8, 9; ou 9, 10) à proximité de la ferme de ciel"( 42), un circuit propre ( 18) d'alimentation en haute pression à régulateur pilote ( 25) étant associé à cet électrofiltre miniature ( 14). 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un dispositif mécanique particulier de nettoyage fonctionnant à intervalles déterminés est associé à l'élec- trofiltre miniature ( 14). 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un conducteur commun ( 27) de réglage, comportant des branchements ( 28 à 31) avec les armoires de commande ( 23 à 26) associées aux groupes haute tension ( 15 à 18), coopère avec ces armoires ( 23 à 26).