PROCESS FOR THE CONTINUOUS OPTIMISATION OF THE ELECTRICAL WORK POINT IN A WET ELECTROSTATIC FILTER

Abstract: 1. A process for continuously optimising the electric working point of an electro-static wet filter (4) connected to an alternating current network (N apprch) by means of an electric setting element (1), characterised in that at pre-determined time intervals the control of the setting element (1) is automatically modified in an interative manner until the mean value of the measured direct filter voltage (UFm ) lies at the achievable maximum of this mean value, that an operating point is determined therefrom, wherein the mean value of the direct filter voltage (UFR ) lies a predetermined percentage below the voltage maximum (UFM ) - when the direct filter current (JF ) is increased compared with this operating state - and that this percentage is automatically changed in dependence upon the measured dust loading of the pure gas and/or the absorbed electric power of the filter (4).

Description: Verfahren zur fortlaufenden Optimierung des elektrischen Arbeitspunktes eines elektrostatischen Nassfilters Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur fortlaufenden Optimierung des elektrischen Arbeitspunktes eines elektrostatischen Nassfilters, das über ein elektrisches Stellglied an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist. Elektrostatische Abscheider zur Reinigung von Gasen sind bereits seit längerer Zeit bekannt. Hierbei wird im Regelfall die Spannung am Filter so geregelt, dass sich ein vorgegebener Filter strom und/oder eine vorgegebene aber schlagshäufigkeit einstellt. Einschlägige Steuerungen hierfür sind beispielsweise in der Siemens Zeitschrift 1971, Seiten 567-572 oder in der DE-AS 11 48 977 näher beschrieben. Es gibt nun elektrische Abscheider, bei denen wahrend des Betriebs die Elektroden laufend oder zeitweise mit Wasser besprüht und zusätzlich in vorgegebenen Zeitabständen mit grösseren Wassermengen gereinigt werden. Hierdurch kommt es bei diesen sog. Nassfiltern praktisch laufend zu elektrischen Überschlägen, während deren dann die Spannung am Filter einbricht. Im Regelfall werden derartige Nassfilter heute auf konstanten Filterstrom geregelt. Dieser vorgegebene Filterstromwert kann bei der Einstellung des Filters zu einem optimalen elektrischen Arbeitspunkt des Filters führen; es ist aber nicht anzunehmen, dass dieser Optimalwert erhalten bleibt, da sich die Betriebsumstände, wie z.B. die Staubbeladungsmenge des zu reinigenden Gases, die Korngrösse des Staubes, die Gasmenge, die Gastemperatur und/oder die Art des Staubes ändern können. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit detn der elektrische Arbeitspunkt des Nassfilters fortlaufend optimiert werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in vorgegebenen Zeitabständen die Aus steuerung des Stellgliedes auf iterativem Wege selbsttätig so lange verändert wird, bis der Mittelwert der gemessenen Filtergleichspannung im Bereich des erreichbaren Maximums dieses Mittelwertes liegt. Ein alternatives Verfahren ist im Anspruch 4 beschrieben. Hierbei wird von der Überlegung ausgegangen, dass bei einem Nassfilter infolge der Spannungszusammenbrüche durch Uberschläge der über einen Zeitraum von z.B. 5 Sekunden gemittelte Wert der Filtergleichspannung ein Maximum hat, ab dem dieser Wert trotz weiterer Aussteuerung des Stellgliedes wieder sinkt und dabei der Filterstrom weiter ansteigt. Da für eine ausreichende Abscheidung Filterstrom und Filterspannung vorhanden sein müssen, liegt im Bereich des Maximums des Mittelwertes der Filtergleichspannung der beste Abscheidungswirkungsgrad. Genauere Untersuchungen haben dabei ergeben, dass der als Arbeitspunkt dienende Mittelwert der Filtergleichspannung um einen vorgegebenen Prozentsatz unterhalb des Spannungsmaximums - bei gegenüber diesem Betriebszustand erhöhten Filtergleichstrom - liegen sollte, da hier noch ausreichende Spannungen mit verhältnismässig grossen Strömen zusammentreffen. Der Prozentsatz kann dabei selbsttätig abhängig von der gemessenen Staubbeladung des Reingases und/oder der aufgenommenen elektrischen Leistung zusätzlich verändert werden. Aufgrund des vorstehend beschriebenen Regelverfahrens ist weitgehend gesichert, dass das Filter zumindest während des grössten Teils der Betriebszeit im optimalen Arbeitspunkt arbeitet. Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs beispieles sei die Erfindung näher erläutert; es zeigen: Figur 1 ein schematisches Schaltungsschema einer Steue rung und Figur 2 mögliche Verläufe des Filtergleichstroms; aufge tragen über dem Mittelwert der Filtergleichspan nung. Wie aus Figur 1 ersichtlich, speist ein Wechselstromnetz N über ein steuerbares Thyristorstellglied 1 und einen Hochspannungstransformator 2 einen Hochspannungsgleichrichter 3, der die benötigte Gleichspannung für das als Nassfilter ausgebildete Elektrofilter 4 liefert. Die Steuerspannung U Ust für den Steuersatz 5 des Stellgliedes 1 wird nun so gewählt, dass sich ein vorgegebener Wert der mittleren Filtergleichspannung ergibt. Hierzu wird am Filter 4 in bekannter Weise ein der Filtergleichspannung UF proportionaler Wert abgenommen und einem Mittelwertbildner 8 zugeführt. Dieser bildet aus der pulsierenden und lückenden Filtergleichspannung innerhalb einer Zeitdauer von z.B. 5 Sekunden fortlaufend den Mittelwert UFm der Filtergleichspannung. Dieser Wert UFm liegt zusammen mit einem im Speicher 12 gespeicherten Sollwert der Filtergleichspannung UFR an einem Regler 6 der die Steuerspannung Ust für den Steuersatz 5 bildet. Die Bildung des Sollwertes UFR, d.h. der Ar beitspunkt bei dem das Filter arbeitet, wird auf folgende Weise vorgenommen. Durch ein Zeitglied 7, das auf den Regler 6 wirkt, wird - ausgehend von einem relativ niedrigen Wert U6der Filterspannung - die Steuerspannung Ust fortlaufend erhöht. Erreicht hierdurch - Kurve I in Figur 2 - der Mittelwert der Filtergleichspannung, das Maximum UFM d.h. dUFM 0, wobei mit 1F der Filterstrom bezeichnet ist, dIF so wird durch die Maximalwerterfassung 9 der Speicher 10 freigegeben und übernimmt den gerade am Ausgang des Mittelwertbildners 8 anstehenden Wert UFm, der diesem Maximum UFM entspricht. Dieser Wert wird mittels eines Reduziergliedes 11 um z.B. 10% auf.den Wert UFR verringert und an den Speicher 12 als Sollwert für den Regler 6 weitergegeben. Der Regler 6 führt nun die Steuerspannung Ust in der Weise, dass dieser Sollwert möglichst erhalten bleibt. Nach z.B. einem Zeitraum von 10 Minuten wird der Vorgang der Suche des optimalen Arbeitspunktes erneut wiederholt. Sei z.B. angenommen, dass sich jetzt ein Kurvenverlauf gemäss der gestrichelt gezeichneten Kurve II in Figur 2 ergibt, so wird wiederum - ausgehend von einem relativ niedrigen Wert der Aus steuerung - der neue Maximalwert UFM ermittelt und um einen bestimmten Faktor reduziert als neuer Sollwert UFR dem Regler 6 zur Verfügung gestellt. Damit bei dem vorstehend beschriebenen Regelverfahren bestimmte Grenzwerte des Stromes nicht überschritten werden, wird ferner noch ein dem Filtergleichstrom IF proportionaler Wert - Leitung 14 - auf die Begrenzung des Reglers 6 gegeben. Beim Erreichen der vorgegebenen Stromgrenzen wird dann das Ausgangssignal des Reglers 6 so begrenzt, dass der Strom nicht weiter ansteigt. Wie bereits bemerkt, kann es von Vorteil sein, wenn der Reduktionsfaktor im Glied 11 nicht fest gewählt wird, sondern abhängig von der Staubbeladung und/oder der aufgenommenen elektrischen Leistung verändert wird. Hierzu kann z.B. ein Multiplikationsglied 13 vorgesehen sein, das aus der mittleren Filtergleichspannung und dem Filterstrom einen Wert bildet und entsprechend diesem Wert den Reduktionsfaktor im Reduzierglied 11 einstellt. Wie durch die gestrichelte Leitung 16 angedeutet, kann aber auch der Reduktionsfaktor abhängig von der durch ein Messgerät 15 erfassten Reingasstaubbeladung verändert werden. Zur Ergänzung des vorstehend beschriebenen Suchverfahrens des optimalen Arbeitspunktes wurden Funktionsbausteine in Form logischer Schaltungen und Verstärker angegeben. Im Zuge der Rechnertechnik, insbesondere dem Einsatz von. Mikroprozessoren, wird heute vorteilhafterweise die Steuerung durch eine entsprechende Mikrocomputersteuerung realisiert. In einer solchen Steuerung können dann auch noch weitere Parameter,wie Primärstrom und Durchschlagshäufigkeit, verarbeitet werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung lässt sich auch der Suchalgorithmus zur Findung des Spannungsmaximums etwas abändern, und zwar derart, dass die Suche nicht von einem relativ niedrigem Wert der Filterspannung aus vorgenommen wird, sondern die Veränderung des Mittelwertes der Filterspannung und die Zahl der Durchschläge in aufeinanderfolgenden Suchperioden von z.B. 2 sec miteinander verglichen werden. Sei z.B. angenommen, dass in der Suchperiode N die Zahl der Filterdurchschläge K (N) betrage und der Mittelwert der Filtergleichspannung UFm (N) und die entsprechenden Werte der nächsten Suchperiode N+1 K (N+1) und UFm (N+1) seien, so wird die Steuerspannung Ust selbsttätig um einen vorgegebenen Betrag erniedrigt, falls: K (N+1) > K (N) und UF (N+1) > UFm (N); im anderen Falle wird die Steuerspannung Ust um einen vorgegebenen Betrag erhöht. Damit bleibt ein Arbeitspunkt in der Nähe des Spannungsmaximums erhalten. 4 Patentansprüche 2 Figuren

Claims: PatentansprUche 1. Verfahren zur fortlaufenden Optimierung des elektrischen Arbeitspunktes eines elektrostatischen Nassfilters, das über ein elektrisches Stellglied an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in vorgegebenen Zeitabständen die Aussteuerung des Stellgliedes (1) auf iterativem Wege selbsttätig so lange verändert wird, bis der Mittelwert der gemessenen Filtergleichspannung (UFm) im Bereich des erreichbaren Maximums dieses Mittelwertes liegt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der als Arbeitspunkt dienende Mittelwert der Filtergleichspannung (UFR) um einen vorgegebenen -Prozentsatz unterhalb des Spannungsmaximums - bei gegenüber diesem Betriebszustand erhöhten Filtergleichstrom - liegt. 3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Prozentsatz abhängig von der gemessenen Staubbeladung des Reingases und/oder der aufgenommenen elektrischen Leistung des Filters selbsttätig verändert wird. 4. Verfahren zur fortlaufenden Optimierung des elektrischen Arbeitspunktes eines elektrostatischen Nassfilters, das über ein elektrisches Stellglied an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Mittelwerte der Filtergleichspannung (UFm) und Zahl der. Durchschläge in aufeinanderfolgenden Suchperioden (N) miteinander verglichen werden und bei einer Zunahme der Zahl der Durchschläge und einem Absinken der mittleren Filtergleichspannung die Steuerspannung (Ust) für das Stellglied (1) selbsttätig erniedrigt und im umgekehrten Fall erhöht wird.

Inventors: DAAR, HORST, DR. DIPL.-ING., HERKLOTZ, HELMUT, DIPL.-ING., MEHLER, GUNTER, NEULINGER, FRANZ, DIPL.-ING., SCHMIDT, WALTER, DIPL.-ING., SCHUMMER, HELMUT, DIPL.-ING., WINKLER, HEINRICH, Mehler, Günter
Applicants: METALLGESELLSCHAFT AG, SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: B03C3
IPC codes: B03C3