專利名稱：用于控制靜電除塵器的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及對靜電除塵器的操作進行控制的方法，該靜電除塵器可用于從燃燒工 藝產(chǎn)生的工藝氣體中去除灰塵顆粒。本公開進一步涉及用于對靜電除塵器的操作進行控制 的裝置。
背景技術(shù)：
靜電除塵器(ESP)已被廣泛使用了數(shù)十年，用于從諸如來自燃燒工藝廢氣的工藝 氣體中去除灰塵顆粒。US 5114442中公開了 ESP的一個示例。與ESP關(guān)聯(lián)的一個問題是所謂的反電暈效應(yīng)，即電極上已收集的灰塵顆粒層的電 阻導致所產(chǎn)生的電場下降，這可能把已收集的顆粒重新引入工藝氣體中。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本公開的一個目的在于提供用于控制ESP的方法或裝置，該方法或裝置具 有改進的避免反電暈效應(yīng)的能力，而且同時保持有效地從工藝氣體中去除灰塵顆粒。該目的通過如權(quán)利要求1所限定的方法實現(xiàn)，即一種對靜電除塵器(ESP)的操作 進行控制的方法，所述ESP可操作以便從燃燒工藝產(chǎn)生的工藝氣體中去除灰塵顆粒，其特 征在于，產(chǎn)生指示信號，其指示被供給到所述燃燒工藝的燃燒空氣的溫度，并且以某種取決 于指示信號的方式來操作所述ESP。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)反電暈效應(yīng)與供應(yīng)到燃燒工藝的燃燒空氣 溫度相關(guān)。溫度越高，發(fā)生反電暈效應(yīng)的風險越大。因此，通過使ESP控制適應(yīng)于燃燒空氣 溫度，可使ESP更為有效。一種改變ESP的可選方式是基于所述指示信號控制被供給到所述ESP的電極的平 均電流，使得所述平均電流隨著燃燒空氣溫度升高而降低。這有效地使所述ESP適應(yīng)于較 高燃燒空氣溫度產(chǎn)生的更多反電暈傾向的灰塵。在所述ESP的電極被供給有電壓/電流脈沖的情況下，另一種實現(xiàn)這種改變的方 式是隨著燃燒空氣溫度升高而增大間歇時間的長度。這例如可通過在半脈沖電源布置結(jié)構(gòu) 中采用較少的電勢脈沖而實現(xiàn)。另一種方式是在所述燃燒空氣溫度相對較低的情況下啟動對ESP電極的振打，使 得振打擾動被局限于ESP經(jīng)受較少程度反電暈效應(yīng)的時間周期。所述指示信號可通常借助于溫度傳感器產(chǎn)生。然而，例如在熱帶或亞熱帶區(qū)域，也 可用計時器來產(chǎn)生所述指示信號，在這些區(qū)域中，白天期間的溫度按照可合理預(yù)測的方式變化。該目的進一步可通過一種用于對靜電除塵器ESP的操作進行控制的裝置來實現(xiàn)， 所述ESP可操作以便從燃燒工藝產(chǎn)生的工藝氣體中去除灰塵顆粒，其特征在于，所述裝置 可操作以接收指示信號，所述指示信號指示被供給到所述燃燒工藝的燃燒空氣的溫度，并 且所述裝置適于以根據(jù)所述指示信號的方式來操作所述靜電除塵器。


圖1示意性地示出了燃燒工藝布置結(jié)構(gòu)，其中，靜電除塵器(ESP)被用于從所產(chǎn)生 的工藝氣體中去除灰塵顆粒。圖2示出了 ESP工作點對燃燒空氣溫度的適應(yīng)過程。圖3A和圖3B示出了利用晶閘管控制的電源進行的半脈沖控制方案。圖4示出了如何根據(jù)燃燒空氣溫度作出這種半脈沖控制方案。圖5示出了如何根據(jù)燃燒空氣溫度進行晶體管控制電源的操作。圖6示出了如何基于燃燒空氣溫度對振打時機(rapping timing)進行優(yōu)化。
具體實施例方式圖1示意性地示出了燃燒工藝布置結(jié)構(gòu)，其中，靜電除塵器(ESP)可操作以用于從 燃燒工藝產(chǎn)生的工藝氣體中去除灰塵顆粒。燃燒工藝可在鍋爐1內(nèi)進行，諸如煤3和燃燒空氣5的燃燒材料被供應(yīng)到鍋爐1。 燃燒工藝產(chǎn)生包含灰塵顆粒的工藝氣體7。工藝氣體(即有時稱為煙道氣的廢氣)被供應(yīng) 到靜電除塵器(ESP)9，ESP 9從氣流中去除顆粒以產(chǎn)生輸出氣流11，輸出氣流11包含比較 少的顆粒并且可在另外的工藝步驟(未示出)中得到處理，以去除諸如二氧化硫的非顆粒 污染物。本公開涉及控制布置結(jié)構(gòu)13，其基于燃燒空氣的溫度控制ESP 9的操作。這允許 ESP 9的操作在幾個方面得到改進(下面將進行介紹)，而同時保持輸出氣流11中低量的 灰塵顆粒殘留?？傮w上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，燃燒空氣5的溫度越高，出現(xiàn)反電暈效應(yīng)的風險越大。這在白 天的燃燒空氣溫度可經(jīng)常超過40°C的熱帶和亞熱帶氣候區(qū)域內(nèi)尤其顯著。本公開的控制布置結(jié)構(gòu)13獲得指示器信號，該指示信號指示供給到燃燒工藝的 燃燒空氣溫度。通常，該指示信號是來自的實際傳感器信號，溫度傳感器15感測燃燒空氣 流的溫度。這種傳感器可通常被放置在燃燒空氣入口處，或者位于實際燃燒空氣流內(nèi)。然 而，所使用的溫度傳感器也可能被放置在所討論工廠附近任何地方的周圍空氣中。在這種 情況下，選擇與燃燒空氣入口大概在相同時間點暴露于直接日照的位置，這可能是有用的。應(yīng)當注意的是，指示信號原理上也可不通過使用溫度傳感器而獲得。許多位置上 的溫度變化可與一天中的時段和一年中的時節(jié)高度地相關(guān)，因此，可以想到使用基于計時 器17的指示信號來改進ESP工藝?？傮w上，指示信號與燃燒空氣溫度相關(guān)?，F(xiàn)在將描述控制布置結(jié)構(gòu)13可取決于指示信號來影響ESP 9的不同方式。即使 可想到對ESP的其他控制方案，但有三種方案被認為是尤其令人感興趣的。第一，可基于指 示信號控制ESP平均電流。第二，半脈沖或基于晶體管的脈沖控制方案可受到影響，而作為 第三中選擇，也可考慮振打時機。無需多說，這些方案中的一種、兩種或更多種可由指示信 號影響。指示信號可通過不同方式被包括在控制方案中。在一種控制方案中，指示信號可 被包括在控制算法中，使得燃燒空氣溫度的連續(xù)升高或降低導致例如ESP電壓的連續(xù)變 化。在另一種方案中，略超過或略低于閾值的燃燒空氣溫度可引發(fā)ESP中的特定動作或者 ESP性能的非連續(xù)變化。這些方案當然也可組合起來。也可考慮線性、分段線性以及非線性的控制方案以及例如基于模糊邏輯的控制方案。在第一種方案中，基于指示信號控制ESP電流。此處，ESP電流指的是被供給到ESP 的電極以便加電并收集顆粒的平均電流。圖2示出了 ESP工作點對燃燒空氣溫度的適應(yīng)過程。該圖示意性地示出了以實線 表示的ESP電壓-電流特性19。該特性有關(guān)于已經(jīng)在電極上收集了一些電阻性灰塵的ESP。 電極之間的電壓隨著平均電流的升高而升高，但僅僅增加到一定的最大電壓Vmax。更高的電 流將導致電壓下降，這很大程度上歸因于反電暈效應(yīng)。盡管如此，在電壓隨平均電流升高而 降低的范圍內(nèi)選擇工作點21也是恰當?shù)模驗榛覊m去除效率與所供應(yīng)的功率緊密相關(guān)，而 灰塵去除效率在該范圍內(nèi)通常存在最大值。在燃燒空氣溫度升高的情況下，對于一些燃燒過程，灰塵成分會發(fā)生變化，下面將 進一步討論。如下面所討論的，這種變化可能是由于形成了更多的具有數(shù)微米尺寸的小灰 塵顆粒而引起的。在燃燒空氣溫度升高的情況下，電壓-電流特性可因此被改變，而形成類 似于圖2中的虛線23。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，較大的顆粒電阻可使得在較低的平均電流時并且在更大 程度上發(fā)生反電暈效應(yīng)。圖1的控制布置結(jié)構(gòu)因此可改變工作點，即將平均電流設(shè)置為較低值25以適應(yīng)于 新的特性并且提供合適的ESP功率。例如，如果指示信號是溫度傳感器信號，則可使用控制 算法使ESP平均電流在預(yù)定范圍內(nèi)反向依賴于燃燒空氣溫度。于是，ESP電流通常隨著燃 燒空氣變冷(例如日落后)而升高。通常，通過改變晶閘管電路中的觸發(fā)時機來改變平均ESP電流，但是根據(jù)ESP的結(jié) 構(gòu)也可能采用改變電流的其他概念。與避免反電暈效應(yīng)可能有關(guān)的另一個參數(shù)是當以脈沖方式向ESP提供供應(yīng)時脈 沖之間的間歇時間。例如，如將要參見圖3A和圖3B簡要進行描述的，ESP可采用所謂的半脈沖控制方 案，可由指示信號來影響該方案的操作。此處，半脈沖控制方案指的是這樣一種方案，其中，在交流輸入電流情況下，不是 全部的半周期都用于向ESP電極供給電流。相反，使用每第三個、第五個、第七個等(奇數(shù)， 以便維持交流)。例如，圖3A示出了常規(guī)晶閘管控制的電源電路產(chǎn)生的交流。在交流電壓 時，正弦波被施加在電路上，并且控制系統(tǒng)決定在什么情況下每半周期期間，晶閘管意圖開 始傳導電荷，如圖3A中的控制角α所指示的?？刂平窃叫。骄娏髟酱?。在半脈沖控制 方案中，如圖3Β所示，晶間管在一些半周期期間根本沒有被激活。在所示情況中，使用每第 三個半周期，不過也可使用每第五個、每第七個半周期。利用間歇周期對脈沖進行分隔降低了反電暈效應(yīng)，反電暈效應(yīng)即在電極上的已收 集顆粒層上所累積的電勢，其迫使一些所收集的灰塵顆?；氐綒饬髦?。因此，控制布置結(jié)構(gòu)(參見圖1中的13)可使用半脈沖控制模式控制ESP，使得當 燃燒空氣溫度升高時使用較少的脈沖(例如，每第七個脈沖而不是每第三個脈沖)。這在圖 4中被示意性地示出，其中，第一、相對低的燃燒空氣溫度T范圍將表明所有的脈沖均被使 用“1”，而較高溫度范圍將表明使用每第三個脈沖、第五個脈沖等使得脈沖之間的間歇時間 t增大。這將降低反電暈效應(yīng)，因為平均電流得到了降低，從而導致灰塵層上的電勢降低。 有可能通過同時改變前述控制角α將期望充電水平維持到更大或更少的程度。
5
圖5示出了用于晶體管控制的ESP電源電路的類似控制方案。在這種情況下，可隨 意選擇電源脈沖之間的間歇時間，而無需像晶閘管控制的系統(tǒng)中那樣與電網(wǎng)頻率有關(guān)系。 如所示的，間歇時間t可線性地取決于燃燒空氣溫度T，不過這僅僅是一個示例。如所述的，也可基于燃燒空氣溫度來控制對ESP電極的振打。希望將振打集中到 反電暈效應(yīng)比較小的周期內(nèi)。特別地，對最后EPS部分或場的振打或者在關(guān)電情況下的振打，即所謂停電振打， 可僅在燃燒空氣溫度處于其循環(huán)的最低部分時進行。圖6示出了如何可將振打(由字符 “X”表示)集中到燃燒空氣溫度相對低(例如低于日平均值或移動平均值)的時間點。上述公開內(nèi)容被認為與傾向于產(chǎn)生高電阻灰塵的燃燒工藝尤為相關(guān)，例如燒煤的 發(fā)電廠、一些冶金工藝以及一些水泥工藝。高電阻灰塵通常指的是電阻高于IO12Qcm的灰 塵，但是該工藝也可與更導電的灰塵成分有關(guān)。關(guān)于反電暈效應(yīng)為什么隨著燃燒空氣溫度 升高而升高的一個可信的假設(shè)是較高的溫度導致形成更多的小顆粒，例如所謂PMlO顆粒。 PMlO顆粒指的是直徑小于10 μ m的顆粒物質(zhì)，因此概念PMlO也包括更小的顆粒?？傊?，本公開涉及用于對靜電除塵器(ESP)的操作進行控制的方法或裝置。ESP用 于從燃燒工藝產(chǎn)生的工藝氣體去除灰塵顆粒。通常借助于溫度傳感器產(chǎn)生指示信號，該信 號指示被供給到燃燒工藝的燃燒空氣的溫度。以根據(jù)指示信號的方式來操作ESP。由此，反 電暈效率可在很大程度上得到避免。本公開不限于上述實施例并且可在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)以不同方式變化。
權(quán)利要求
一種對靜電除塵器ESP的操作進行控制的方法，所述ESP可操作以便從燃燒工藝產(chǎn)生的工藝氣體中去除灰塵顆粒，其特征在于，產(chǎn)生指示信號，其指示被供給到所述燃燒工藝的燃燒空氣的溫度，并且以取決于所述指示信號的方式來操作所述ESP。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述指示信號控制被供給到所述ESP的 電極的平均電流，使得所述平均電流隨著燃燒空氣溫度的升高而降低。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述ESP的電極被供給有脈沖，并且脈 沖之間的間歇時間隨著燃燒空氣溫度的升高而被增大。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，通過在半脈沖方式中采用較少的電勢脈沖 而增大所述間歇時間。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述燃燒空氣溫度相對較低 的情況下對ESP電極進行振打。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述指示信號是利用溫度傳感 器產(chǎn)生的。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述指示信號是利用計時器產(chǎn) 生的。
8.一種用于對靜電除塵器ESP(9)的操作進行控制的裝置(13)，所述ESP(9)可操作以 便從燃燒工藝(1)產(chǎn)生的工藝氣體(7)中去除灰塵顆粒，其特征在于，所述裝置可操作以接 收指示信號，所述指示信號指示被供給到所述燃燒工藝的燃燒空氣(5)的溫度，并且所述 裝置適于以根據(jù)所述指示信號的方式來操作所述靜電除塵器。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述裝置構(gòu)造成基于所述指示信號控制被 供給到所述ESP的電極的平均電流，使得所述平均電流隨著燃燒空氣溫度的升高而降低。
10.如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述ESP的電極被供給有電流脈沖，并 且所述裝置構(gòu)造成控制脈沖之間的間歇時間，使得所述間歇時間隨著燃燒空氣溫度的升高 而被增大。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，通過在半脈沖方式中采用較少的電勢脈 沖而增大所述間歇時間。
12.如權(quán)利要求8-11中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置構(gòu)造成在所述燃燒 空氣溫度相對較低的情況下引發(fā)對ESP電極的振打。
13.如權(quán)利要求8-12中任一項所述的裝置，其特征在于，所述信號是由溫度傳感器 (15)產(chǎn)生的。
14.如權(quán)利要求8-12中任一項所述的裝置，其特征在于，所述信號是由計時器(17)產(chǎn) 生的。
全文摘要
本公開涉及用于對靜電除塵器ESP的操作進行控制的方法或裝置。所述ESP用于從燃燒工藝產(chǎn)生的工藝氣體去除灰塵顆粒。通常借助于溫度傳感器產(chǎn)生指示信號，所述指示信號指示被供給到所述燃燒工藝的燃燒空氣的溫度。以根據(jù)所述指示信號的方式來操作所述ESP。由此，可在很大程度上避免反電暈效應(yīng)。
文檔編號B03C3/68GK101909759SQ200880124430
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月9日
發(fā)明者A·卡爾松 申請人:阿爾斯托姆科技有限公司