JPS58501162A - 静電集塵器の逆コロナを検出し適用する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 静電集塵器の逆コロナを検出し適用する方法発明の背景 本発明は、逆コロナを制限するために集塵器及び関連する工場を管理する目的で 、静電集塵器の逆コロナを検出し、逆コロナに対する感度（受は易さないし耐性 ）、集塵挙動ないし性能及び電極の汚損を指示し逆コロナ電流及び導電度を定め るパラメーターを測定する方法に関する。

静電集塵器は、ガス中に浮遊する粉塵粒子を電気により集塵する装置であり、２ 組の電極から成り、一方の電極は高電圧の電源から励磁され、他方の電極は接地 されている。ガスと粒子との混合物は２個の電極の間を通る。

粒子は励起されたエミッター電極の回りのコロナにより生じたイオンにより帯電 される。電子は次に電界によりコレクター電極に吸引される。

各々が高電圧源から励起される１以上の電界を各々の集塵器が有していてもよい 。各々の電界は、並列に接続されたｂくつかのエミッター電極と、集塵器枠によ り接地されたいくつかのコレクター電極とを通常備えている。

そのため非常に大形の高価な装置になる。

エミッター電極は、所要の高電圧を形成するための変圧器と、動力制御ユニット とを有している。第１図に典型的な静電集塵器の励起装置をブロック線図により 示し、第１図において１＃ｉシリコン制御整流器、２は高圧変圧器、３はダイオ ードブリッジによる整流器、４＃ｉ集塵器の電気的領域、５，６はその第１区画 及び第２区画である。動力制御ユニットは磁気増幅器又はシリコン制御増幅器位 相制御装置を用いて変圧器への１次交流入力を制御する。高電圧の変圧器入力は 、基準信号又は設定点信号を用いて制御ユニット出力を変えることＫより調節さ れる。動力制御ユニットの基準信号を調節するとエミッター電極とエミッター電 流とが共に変化する。エミッター電圧レベル信号とエミッター電流レベル信号と は、集塵器の各々の電気的区画について分圧抵抗回路を使用するととにより取得 される。

制御ユニット基準信号が零から増大すると、エミッター電圧は増大するが、エミ ッター電流は零にとどまっている。「エミッター電圧す開始電圧」と呼ばれる成 るエミッター電圧和おいてエミッター電流が開始される。制御ユニット基準信号 が更に増大するとエミッター電流は増大する。エミッター電圧は集塵器の状態及 び励起レベルに依存して増減し得る。第２図には、５０Ｈｚ交流により励起され る典型的な集塵器において、低、中、窩の各励起レベル即ち制御ユニット基準信 号に対するエミッター電圧波形及びエミッター電流波形が図示されている。

エミッター電流は、エミッター電圧の増大に合致するパルス波形であり、エミッ ター電圧は、直流レベル九重畳された交流成分を有している。

逆コロナｔは、集塵された粉塵層中に生ずるガス状の降伏である。この降伏は高 抵抗性の粉塵を通る電荷の導通によって集塵された粉塵中に生じた強力な電界の 結果である。静電集塵器の集塵効率は逆コロナの存在により低下する。逆コロナ を検出し制限することは、高抵抗性の粉塵例えばクインズランド炭フライアッシ ュが静電集塵器により集塵される場合には重要である。

静電集塵器の励起レベルが増大すると、電極間の電界及び粒子の電荷が増大する ため、粒子の集塵能力が改善される。逆コロナの発生に充分な電荷が一旦流れる と、逆コロナの有害な効果のため、励起の改善により達成された改善が制限され る。励起と共に著しく増大する逆コロナ効果は、静電集塵器の集塵効率を低下さ せる。最大効率は、逆コロナ形成励起レベルのところか又はその直上において得 られる。

逆コロナを防止するには、集塵器への流入ガスが集塵器に到達する前にその流入 ガスに別のガスを供与する。

三酸化硫黄、アンモニア又は水蒸気のような物質が、逆コロナの減少又は除去に より集塵器の挙動を改善するために、従来から用いられている。これらの物質の うちの成るものは非常に高価であるため、調整剤の添加量を適正に制御しない限 り、集塵器の運転コストが大幅に増大する結果となる。

発明の要約 本発明の目的は、［最小２次電圧のモニターによって、静電集塵器の逆コロナの 存在を検出することＫある。

本発明圧よればこの問題は、交流エミッター電圧の最低レベル（「最小２次電圧 」と呼ばれる）をモニターすることにより解決される。励起の増大に対し「最小 ２次電圧」が減少すふか又は一定になっている場合、又は一定の励起に対し「最 小２次電圧」が減少する場合に、逆コロナが検出される。これは請求の範囲第１ 項に示す通りである。

このように逆コロナの存在は、正常な作動励起又は励起の増大について検出し得 る。逆コロナの存在は集塵器の効率低下の１つの要因を示すので非常に重要であ る。

本発明の一目的は、逆コロナが検出され得る最小励起レベルにおいて重要なパラ メーターを測定すること釦ある。測定すべきパラメーターには、「有効逆コロナ 開始電圧」、「有効逆コロナ開始電流」及び「有効逆コロナ開始最小電圧」があ る。

この問題は、逆コロナ検出のための上述した方法を用いて、逆コロナが検出され 得る最低励起レベルを見出だされるまで、その時々の作動励起においての逆コロ ナの存在に依存して、励起を上下させることにより解決される。これは請求の範 囲第２項に記載されてｂる通りであるに のようにして、次の事項の指示を与えるパラメーターが測定される。

（イ）逆コロナに対する集塵装置又は粉塵の耐性ないし感度−「有効逆コロナ開 始電流」 （ロ）集塵器の性能ないし挙動−「有効逆コロナ開始電圧」（ハ）　エミッター 電極汚損−「有効逆コロナ開始最小電圧」これらのパラメーターは、集塵器の最 適作動を確保するために、操作者又はプラント制御系統により使用可能な、有用 なデータを与える。

本発明の別の目的は、正常な励弓においての逆コロナに関連した重要なパラメー ターを定めることにある。

取得すべきパラメーターには、「有効逆コロナ電流」と、「集塵器の有効導電度 」が含まれる。

この問題は、「有効逆コロナ開始電流」、「有効逆コロナ開始電圧」、「エミッ ターコロナ開始電圧」、現在の平均エミッター電圧及び現在の平均エミッター電 流を含む計算を用いることによって解決される。これは請求の範囲第３項に示す 通りである。

このようにして、次の現在の作動状態を表わすパラメーターを測定することがで きる。

（イ）逆コロナの強さ−「有効逆コロナ電流」（ロ）　コレクター電極の汚損− 「集塵器の有効導電度」「有効逆コロナ導電複」 これらのパラメーターは集塵器の作動に関する情報を絶えず与える。この情報は 操作者又はプラント制御系統によって使用される。

本発明の更に別の目的は、上述した種々の測定によって得られた情報を用いて、 集塵器の励起レベル、電極のクリ装置ング装看、調整装置及び関連するプラント を管理することにある。これは請求の範囲第４項に示す通りである。

このようにして集塵器及びそれに組合されたプラントの制御が最適に維持される 。これらのパラメーターの使用により、逆コロナの起こる集塵装置がより廉価に 操作され、その性能も改善される。

本発明の更に別の目的は、上述した方法によね導出された集塵器の１以上の状態 を表示することにある。これは特許請求の範囲第５項に示す通りである。

このようにして、集塵器の重要な状態の指示が、操作及び保守要員に供与される 。

詳細な説明 本発明の目的は、エミッター電甑の電流及び電圧の測定により逆コロナの発生を 検出することにある。エミッター電極の電圧は、重畳された波形をもった直流レ ベルである。逆コロナの開始を検出するには、波形の最低点の直流電圧を測定？ ねばならない。この値は「最小２次電圧」と呼ばれる。次の３つの可能な測定技 術がある。

（イ）アナログピーク検出−測定回路を使用する。

（ロ）　コンピューターシステムを用いて電圧レベルをモニターシ最小レベルを 定める。

（ハ）　シリコン制御整流器を使用して、エミッター電圧の励起直前に電圧レベ ルを測定する。

集塵器の励起が増大するか又は一定に保たれてＡる時Ｋ「最小２次電圧」が減少 すると、逆コロナが検出される。静電集塵器の励起のわずかな変化が「最小２次 電圧」の変化をひき起こさない点け「有効迎コロナ開始点」と、　呼ばれる。こ の点に、静電集塵器の励起を制御して最小２次電圧をモニターするために、電子 装置を用いて定めることができる。制御装着は、この有効逆コロナ開始点を定め るために、次の２つの技術を使用し得る。

（イ）励起を徐々に増大又は減少させて、最小２次電圧の変化率が零となること を点検する。

（ロ）　「最小２次電圧」の最大レベルが見出されるまで励起を徐々に増大又は 減少させる。

「最小２次電圧」は、逆コロナ開始点より低い励起につめて増大し、この点をこ えて励起が増大すると減少するので、上述の（イ）、（ロ）のうちのどちらも、 「逆コロナ開始点」を定めるために使用することができる。「逆コロナ開始点」 （・１逆コロナを形成する励起レベルの指標である。

本発明の一目的は、逆コロナの検出に関連したパラメーターを測定することにあ る。これらのパラメーターは、粉塵の逆コロナの受け易さないし逆コロナに対す る耐性、集塵器の性能ないし挙動及び１Ｅｆｆｌの汚損につｂての情報を与える と共に、励起、電極のクリーニング又はガスの状態を調節する制−装置ｉにおい て使用することができる。

「有効逆コロナ開始点」において測定された平均エミッター電流は、［有効逆コ ロナ開始電流」と呼ばれる。

このパラメーターは粉塵及び静電集塵器の逆コロナの受け易さの指標である。「 有効逆コロナ開始電流」が低すことは、逆コロナを受け易い（逆コロナ耐性が低 い）ことを示す。

「有効逆コロナ開始へ」において測定された平均エミッター電圧は、［有効逆コ ロナ開始電圧］と呼ばれる。

このパラメーターは静電集塵器の性能ないし挙動の指標である。「有効逆コロナ 開始電圧」の高いことは、静電集塵器の性能が高いことを表わしている。「有効 逆コロナ開始電流」及び「有効逆コロナ開始電圧」のモニターによって、プラン トの性能ないし挙動の指標と、逆コロナの受け易さとの指標が得られる。

「有効逆コロナ開始点」に２いて測定された「最小２次電圧」は、有効逆コロナ 開始最小電圧と呼ばれる。この電圧のモニターによって、エミッターの汚損或い は粉塵形成の指標゛が得られる。「有効逆コロナ開始最小電圧」の増大はエミッ ターの汚損を表わシテいる。

本発明の別の目的は、逆コロナ電流の指標である信号と逆コロナ導電度の指標で ある信号とを定めることにある。これらの定められた信号はそれぞれ「有効逆コ ロナ電流」及び「有効逆コロナ導電■」と呼ばれる。これらのパラメーターを定 めるには、上述したように、これらの点が検出されるまで、励起レベルを零から 増大させるか、又ハ励起レベルを減少させるかして、「エミッターコロナ開始電 圧」、「有効逆コロナ開始電圧」及び「有効逆コロナ開始電流」を定めることが 必要になる。

エミッター電圧の平均レベル及びエミッター電流の平均レベルけ、作動励起レベ ルにおいて測定せねばならない。次の２つの可能な測定技術がある。

（イ）アナログアベレージング回路を使用する。

（ロ）信号を成る充分な回数サンプリングする（交流の１励起サイクル当り５以 上のサンプルが必要である）たメニ、コンピューターシステムを使用し、交流の 励起サイクルの整数倍に等しい期間に亘ね、サンプリングされた数値をアベレー ジングする〇 「有効逆コロナ電流」は、次の式の計算によって定める。

ＩＢ＝Ｉｇ−ｋ　（Ｖｇ−Ｖｏ）Ｖｇ ここにＩｎ＝ｒ有効逆有効ナ電流」 ＩＢ＝平均エミッター電流の測定値 Ｖｏ＝ｒエミッターコロナ開始電圧」 ＶＥ＝平均エミッター電圧の測定値 定数にの値は次の式の計算によって定める。

ここにＩｇｎｏ＝　「有効逆コロナ開始電流」ＶｇＢｏ＝ｒ有効逆コロ有効始電 圧」 ［有効逆コロナ電流Ｊｄ、集塵器に存在する逆コロナ電圧の強さの指標である。

「有効逆コロナ電流」が高論はど逆コロナ状態の強さが大きくなる。逆コロナは 集塵器の効率を劣化させる主な要因であるから、「有効逆コロナ電流」信号は、 集塵器の効率が低下する逆コロナの強さより４励起レベルが低かったことを確実 にするために使用されよう。

「有効逆コロナ導電度」は次式の計算によって定める。

ＣＢ＝ＩＢ／ＶＥ ことＫＣＢ＝「有効逆コロナ導電度」 「有効逆コロナ導電度」は、コレクター電極汚損或いは粉塵形成の表示を与える 。「有効逆コロナ開始電流」よりも著しく高いエミッター電流レベルにおいて測 定された、エミッター電流の変化に伴う「有効逆コロナ導電度」の変化率の増大 は、コレクター板形成の増大を指示する。「有効逆コロナ電流」は、「有効逆コ ロナ開始電流」以上において測定された集塵器セル導電度から「集塵器の有効溝 側１を引算することにより導出し得る。

［集塵器の有効溝ｔ＆Ｊば、次式の計算によって定める。

ＣＥＰ　＝　（Ｉａ　−ＩＢ　）　／ＶｇここにＣＥＰ＝「集塵器の有効溝側１ 「集塵器の有効導電度」は、コレクター電極及びエミッター電、５の汚償ないし は粉塵形成の指標を与える。エミッター電極の汚損が一定な場合にエミッター電 圧の変化に伴って［集塵器の有効導電度Ｊの変化率が増大することはコレクター 板形成の増大を表わしている。集塵器の有効導電度は、「有効逆コロナ開始電流 」以下の集塵器セル導！！闇を測定することによって４得られる。

本発明の更に別の目的は、集塵器の状態の指標を操作者に与えると共に、集塵器 及び関連するプラントの制御装置に信号を送出することにある。上述した方法に より導出された信号を使用し得るこれらの制御装置には、集塵器励起コントロー ラー、集塵器電極クリーニング装量及びガス調整ユニットの制御装置がある。上 述した方法の全部又は一部は、上述した一以上の制御装置に具体化すること本、 また独立した測定系統とすることもできる。

励起側副ユニットは「有効逆コロナ電流」信号を用いてもよい。励起レベルは有 効逆コロナ電流の所望のレベルが達成されるまで調節される。別の方法として、 励起制御ユニットは、「有効逆コロナ開始電流」を基準点として使用し、エミッ ター電流がこの基準点より高いか又は低い所望の′直となるまで励起レベルを調 節してもよい。

電極クリーニング装置は、設定時間隔で、成る場合には可変強妾で操作される。

上述した方法を用いて１礪汚損の変化をモニターするととｌ（より、過変な汚損 が赳こらないように、またクリーニングが過大にならないように、クリーニング の期間とその強さとを調節することができる。

ガス調整装葉け、ガス−粒子混合物に化学物質を注入することによって粉塵の抵 抗率を改善するために用いられる。このことの主な目的は、逆コロナを除去する ことにある。一定励起レベルについて有効逆コロナ電流をモニターし、又は「有 効逆コロナ開始電流」をモニターすることにより、所望の逆コロナ減少を達成す るのに必要な量まで、化学物質の注入量を制限することができる。

調整剤の量は、所望の「有効逆コロナ電流」又は「有効逆コロナ開始電流」が達 成されるまで自動的に調節される。逆コロナが作動励起レベルにおいて検出され るか又は「有効逆コロナ電流」が所望レベルよりも高くなった時に調整剤を注入 することができる。

上述した検出方法はアナログ電子システムにより具体化することもできるが、実 際には、所要の測定を行うためにマイクロコンピュータ−が使用される。マイク ロコンピュータ−の入力信号には、エミッター電圧信号、エミッター電流信号、 最大エミッター電圧、「最小２次電圧」及び最大エミッター電流がある。この最 後に述べた３つの信号は、アナログピーク検出器又はマイクロコンピュータ−に よるサンプリング技術を上述したように使用して、エミッター電圧信号及びエミ ッター電流信号から取得される。マイクロコンピュータ−は、励起レベルの変化 を可能にする出力信号を送出する。

測定されたパラメーターは、指示器、ディスプレイ又はブ・ノンターにより操作 者が利用できる状態になる。マイクロコンピュータ−は、上述した測定のほかに 、励起の制御、電極クリーニングの制御又は調整制御のような他の機能を行うた めにも使用し得る。逆コロナ検出装置は、既存のマイクロコンピュータ−のよう な適切な制御装置の一部として組込まれ、余分の設備は不要である。

１１１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 本発明を限定する請求の範囲は次の通りである。 １）励起レベルを変化可能とする制御ユニットから励起される作動してｈる静電 集塵器中の逆コロナを検出する方法において、励起の増大中に一定のレベル又は 減少レベルを検出するか又は一定励起中に減少レベルを検出するかしてそれＫよ り逆コロナの存在を検出するために最小２次電圧を静電集塵器の作動中に連続的 にか又は所定の時間隔でモニターすることを特徴とする逆コロナの検出方法。 ２）静電集塵器の励起レベルを上下させ、請求の範囲第１項に従って逆放電が検 出され得る最低励起レベルにおいて「有効逆コロナ開始電流」、「有効逆コロナ 開始電圧」及び「有効逆コロナ開始最小電圧」を含むパラメーターを測定するこ とを特徴とする請求の範囲第１項記載の逆コロナの検出方法。 ３）請求の範囲第１項又は第２項記載の検出方法に従って検出された１以上の数 値を用いて、「有効逆コロナ電流」、「有効逆コロナ導電度」及び「集塵器の有 効溝側しを含む、逆コロナに関連するパラメーターを定めることを含む請求の範 囲第１項又は第２項記載の逆コロナの検出方法。 ４）請求の範囲第１〜３項のいずれか１項記載の検出方法に従って検出された１ 以上の数値を用いて、集塵器の励起レベル、電極のクリーニングの期間又は強さ 及びガス調整の期間又はレベルを含む集塵器システム又は関連するプラントを管 理することを含む請求の範囲第１〜３項のかずれか１項記載の逆コロナの検出方 法。 ５）請求の範囲第１〜３項のいずれか１項記載の検出方法に従って検出された１ 以上の数値を用いて、逆コロナに対する集塵器及び粉塵の耐性、逆コロナの強さ 、集塵器の挙動及びエミッター電極とコレクター電極との汚染、を含む集塵器の １以上の状態をディスプレイすることを含む請求の範囲第１〜３項のいずれか１ 項記載の逆コロナの検出方法。