Способ удаления пыли из дымовых газов

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ПЫЛИ ИЗ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ(71) Заявитель Феба Крафтверке Рур АГ(73) Патентообладатель Феба Крафтверке Рур АГ(57) 1. Способ удаления пыли из дымовых газов, при котором в расположенном в потоке дымовых газов электрофильтре, предназначенном для ионизации пересекающих зону его действия частиц пыли, создают разность потенциалов постоянного тока, причем на выходе из электрофильтра непрерывно измеряют концентрацию пыли, предварительно установив заданные верхнее и нижнее значения концентрации пыли, и показатели сравнивают,отличающийся тем, что из параметров, характеризующих оптимальную степень очистки и коэффициент полезного действия, формируют сигналы, образующие ступени регулирования, выбор ступени регулирования осуществляют воздействием сигналов сравнения, а подаваемое на электрофильтр напряжение снижают при увеличении порядкового номера ступени регулирования и повышают соответственно при его снижении, сохраняя активную ступень регулирования при концентрации пыли в диапазоне заданных значений. 1862 1 2. Способ по п.1, отличающийся тем , что в качестве параметров регулирования электрофильтром используют уровень постоянного напряжения, скорость его повышения, величину его падения, а также его соотношение в цикле. 3. Способ по пп.1-2, отличающийся тем, что для удаления пыли по типу грубая очистка, средняя очистка и тонкая очистка сигналы регулирования формируют раздельно для каждого типа очистки. 4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что переключение ступеней регулирования, соответствующих нескольким параллельно соединенным электрофильтрам, осуществляют взаимосвязанно, причем действительное значение концентрации пыли получают путем арифметического усреднения измеренных на выходах из соответствующих фильтров концентраций пыли. 5. Способ по пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве дополнительного параметра процесса измеряют концентрацию пыли в поступающих в дымовую трубу дымовых газах и при превышении этой величиной заданного нижнего предельного значения выбирают самую низкую ступень регулирования. 6. Способ по пп.1-5, отличающийся тем, что в качестве дополнительного параметра процесса измеряют расход воды для подпитки на электростанции и при превышении этой величиной заданного нижнего предельного значения выбирают самую низкую ступень регулирования. 7. Способ по пп.1-6, отличающийся тем, что переключение с одной ступени регулирования на другую осуществляют по истечении заранее указанного времени ожидания. 8. Способ по пп.1-7, отличающийся тем, что контроль сбоя измеренного значения концентрации пыли осуществляют путем переключения на самую нижнюю ступень регулирования при отсутствии измеренного значения по истечении заданного дополнительного времени ожидания. Изобретение относится к способу удаления пыли из дымовых газов с помощью электрофильтра, расположенного в потоке дымовых газов и создающего ионизирующее воздействие на частицы пыли за счет постоянного напряжения. Такой способ, в частности, применяется для обеспыливания дымовых газов на тепловых электростанциях, работающих на угольной пыли. Возникающие в энергетическом блоке дымовые газы, как известно, вначале обеспыливаются с помощью электрофильтра прежде чем они попадают в установку десульфурации(обессеривания) дымовых газов. В электрофильтре пыль осаждается в результате того, что она ионизируется с помощью высокого напряжения. По экономическим причинам эксплуатация электрофильтра должна происходить таким образом, что на него подается напряжение чуть ниже значения пробивного напряжения. С помощью измерительных датчиков замеряют ток и напряжение в электрофильтре. В соответствии со свойством выступающих импульсных контактов в электрофильтре заранее задают с помощью регулятора напряжения величину падения напряжения и скорость повышения напряжения таким образом, чтобы максимально быстро достигалась зона чуть ниже пробивного напряжения. По возможности не следует достигать значения пробивного напряжения, так как снова переходят к импульсным контактам. При известном расположении контактов к электрофильтру постоянно прикладывается полное напряжение, даже если в дымовых газах имеется незначительная концентрация пыли. По этой причине известный способ не экономичен. В противоположность этому в основу изобретения положена задача создать способ очистки дымовых газов от пыли, который будет более экономичен. Данная задача решается следующим образом- непрерывно измеряют на выходе из электрофильтра концентрацию пыли- заранее устанавливают верхнее и нижнее значение концентрации пыли, причем верхнее заданное значение определяется максимально допустимой концентрацией пыли, а нижнее заданное значение определяется предельной нижней границей концентрации пыли, достигаемой при экономичной работе электрофильтра- блок сравнения отклонений действительных значений от заданных выводит из памятизаранее полученные экспериментально в оптимальном с точки зрения степени очистки и коэффициента полезного действия процессе параметры в качестве сигналов для регулирования электрофильтра, причем данные в памяти составлены из нескольких, соответственно образующих отдельные ступени регулирования групп параметров, при этом с увеличением порядкового номера ступени регулирования происходит уменьшение подвода энергии к электрофильтру таким образом, что при концентрации пыли в диапазоне заданных значений сохраняется активная ступень регулирования, а при превышении верхнего заданного значения параметра концентрации выбирается следующая более низкая ступень регулирования и, соответственно, при снижении ниже нижнего заданного значения параметра концентрации выбирается следующая более высокая ступень регулирования. 2 1862 1 Изобретение характеризуется тем, что режим работы электрофильтра определяется процессом регулирования, который в зависимости от рассогласования (отклонения действительного значения от заданного) получает от разных ступеней регулирования заданные значения. При этом эти заданные значения являются экспериментально полученными параметрами процесса, которые получены опытным путем на находящемся в эксплуатации энергетическом блоке при различных состояниях процесса и признаны в качестве оптимальных. При этом ступени регулирования построены таким образом, что на самой низкой ступени регулирования на электрофильтр отдается самая максимальная мощность, в то время как самая высокая ступень регулирования соответствует экспериментально полученной настройке электрофильтра при его работе с минимальными затратами энергии. В зависимости от состояния нагрузки энергетического блока выбирается оптимальная ступень регулирования. При этом выбор ступени регулирования происходит под воздействием предварительного указания двух заданных значений, а именно, верхнего заданного значения, которое соответствует, исходя из эксплуатационно-технической точки зрения, максимально допустимой концентрации пыли в установке десульфурации дымовых газов и нижнего заданного значения, которое соответствует такой малой концентрации пыли, что она является предельной нижней концентрацией пыли. Таким образом, нижняя граница заданного значения представляет из себя предел, ограниченный экономическими факторами. В зависимости от положения замеренной концентрации пыли относительно упомянутых обоих заданных значений осуществляется в соответствии с изобретением ступенчатое согласование с наиболее экономичным режимом работы электрофильтра. При этом положительным фактором является то, что для регулирования электрофильтром применяются уровень значений измеренного постоянного тока и напряжения, имеющиеся в регуляторах напряжения, возможность регулировки величины падения напряжения и скорости повышения напряжения после выступающих импульсных контактов и плавное гашение периодов переменного тока (тактового соотношения). Согласно одной из предпочтительных форм исполнения изобретения предусмотрено, что функции грубая очистка, средняя очистка и тонкая очистка электрофильтра соответственно занимают отдельные блоки памяти, в которых происходит переключение ступеней регулирования взаимосвязанно. Благодаря этому можно еще больше оптимизировать процесс электрофильтрации, так как становится возможным улучшить регулирование путем разделения его на несколько функциональных блоков. Если при использовании указанного выше способа, когда включены последовательно несколько электрофильтров, переключение ступеней регулирования происходит взаимосвязанно в запоминающих устройствах или блоках памяти, соответствующих отдельным электрофильтрам, причем определяющим для регулирования является действительное значение концентрации пыли, получаемое путем арифметического усреднения измеренных на выходах из соответствующих фильтров концентраций пыли, то можно также при сочетании нескольких отдельных электрофильтров применить предлагаемый способ и тем самым дополнительно улучшить экономичность всей установки. Предпочтительно предусмотреть, чтобы в качестве дополнительного параметра процесса измерялась концентрация пыли в поступающих в дымовую трубу дымовых газах и, если это значение превышает заданное предельное значение, чтобы выбиралась самая низкая ступень регулирования. При этом речь идет о предупредительном контроле, который необходим, например, на случай выхода из строя установки для десульфурации дымовых газов, когда концентрация пыли в дымовой трубе становится недопустимо высокой,поэтому в этом случае электрофильтр работает с максимально возможным потреблением электрической энергии. Также в режимах пуска и остановки энергетического блока необходимо переключать электрофильтр на максимально возможное потребление электрической мощности. В соответствии с изобретением это осуществляется благодаря тому, что в качестве дополнительного параметра процесса измеряется расход воды для подпитки на электростанции и, если этот параметр снижается ниже заданного нижнего предельного значения, то выбирается самая низкая ступень регулирования. По снижению расхода воды для подпитки ниже минимального значения узнают при осуществлении способа согласно изобретению, что от рабочего состояния энергетического блока необходимо перейти к режиму пуска-остановки. Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения производят переключение с одной ступени регулирования на другую лишь по истечении некоторого заданного времени ожидания. В результате этого кратковременные колебания концентрации пыли не приводят к нежелаемому рысканию процесса регулирования. Ниже изобретение более подробно пояснено с помощью чертежей, на которых изображено фиг.1 - принципиальная схема, поясняющая предложенный способ очистки от пыли дымовых газов фиг.2 - функциональная схема, поясняющая конструкцию установки для осуществления предлагаемого способа очистки от пыли дымовых газов фиг.3 - блок-схема предлагаемого способа очистки от пыли дымовых газов фиг.4 - таблица данных в запоминающем устройстве для полученных ранее экспериментальным путем параметров процесса, разбитая на 14 ступеней регулирования 3 1862 1 фиг.5 - протокол замеров для пояснения эффективности предлагаемого способа очистки от пыли дымовых газов. Как показано на фиг.1, электрофильтр 1 размещен в потоке дымовых газов 2. Электрофильтр 1 запитывается от источника высокого напряжения 3, который в свою очередь питается от двухфазной сети. Управление источником высокого напряжения 3 происходит от блока сравнения 4, который получает в качестве действительного значения измерительный сигнал от датчика, размещенного в потоке дымовых газов на выходе из электрофильтра 1. Таким образом, датчик замеряет концентрацию пыли, имеющуюся на выходе электрофильтра 1. Блок сравнения 4 снабжен двумя входами, на которых могут задаваться верхнее заданное значение 5 и нижнее заданное значение 6. Блок сравнения соединен с запоминающим устройством 7, в котором хранятся значения параметров, которые были определены экспериментальным путем в образцовом процессе,оптимальном в отношении экономичности. Параметры разбиты по группам на несколько ступеней регулирования. При этом самая низкая ступень регулирования содержит те параметры процесса, которые были определены для полной мощности электрофильтра 1 при пылеулавливании. С увеличением порядкового номера ступени регулирования снижается электрическая мощность, которая подводится к электрофильтру 1 от источника высокого напряжения 3. Записанные в запоминающем устройстве 7 группы параметров оказывают влияние на следующие выходные величины источника высокого напряжения- величину выходного постоянного напряжения- величину выходного постоянного тока- значение скорости повышения напряжения после выступающих импульсных контактов- значение величины падения напряжения после выступающих импульсных контактов- соотношение в цикле выходного постоянного напряжения. В то время как на фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого способа пылеулавливания, то с помощью фиг.2 и 3 приводится конкретная форма осуществления изобретения, которая отличается от изображенной на фиг. 1 принципиальной схемы тем, что, во-первых, имеется два электрофильтра 1(1) и 1(2),включенных параллельно в поток дымовых газов 2, и, во-вторых, тем, что каждый электрофильтр 1(1), 1(2) разбит на три функциональные зоны, а именно, зону грубой очистки, зону средней очистки и зону тонкой очистки. Принципиальная схема системы регулирования характеризуется тем, что измеряемые величины процесса подводятся вначале к аналого-цифровому преобразователю. Измеряемыми величинами процесса являются- концентрация пыли на выходе из электрофильтра 1(1)- концентрация пыли на выходе из электрофильтра 1(2)- общий расход питательной воды соответствующего энергетического блока- концентрация пыли перед дымовой трубой, т.е. там, где обеспыленные дымовые газы выходят в окружающую атмосферу. Преобразованные в аналого-цифровом преобразователе измеренные значения поступают в регулирующий контур, функционирование которого разъясняется ниже более подробно. Выход регулирующего контура образует интерфейс, на выход которого подаются команды, которые для отдельных зон (зон грубой, средней и тонкой очистки) соответствующего электрофильтра 1(1) и 1(2) выбирают соответствующие группы параметров отдельных ступеней регулирования в качестве активного параметра процесса. Функционирование регулирующего контура происходит следующим образом. После нажатия пусковой кнопки 8 выбирается в качестве пускового значения для алгоритма управления в шаге программирования 9 в качестве начального значения самая низкая ступень регулирования в каждой зоне. Тем самым источник высокого напряжения включается на самую высокую электрическую мощность, подаваемую на оба электрофильтра и во все три зоны грубой, средней и тонкой очистки. В шаге программирования 10 передаются поступающие от выхода аналого-цифрового преобразователя данные процесса в регулирующий контур и последующая обработка сигнала происходит следующим образом. Вначале в шаге программирования 11 осуществляется запрос, не превышает ли концентрация пыли в дымовой трубе указанное верхнее предельное значение. Эта величина является значительно ниже того предельного значения, которое максимально допустимо с точки зрения защиты окружающей среды. Если это имеет место, то через цепь обратной связи к шагу программирования 9 выбирается такая программа, что устанавливается ступень регулирования 1 фиг.4 независимо от ранее выбранной ступени регулирования. Если это не так, то запрашивается ниже в шаге программирования 12, не стал ли общий расход питательной воды меньше заданного минимального значения. Если это имеет место, то это указывает на то, что соответствующий энергетический блок находится в режиме пуска или остановки. Так как в этом случае экономические аспекты играют меньшую роль, чем необходимость максимально возможного пылеудаления, то при снижении общего расхода питательной воды ниже минимального значения также выбирается ступень регулирования 1 фиг.4, чтобы электрофильтр работал при максимально возможной электрической мощности. 4 1862 1 Если это не происходит, то вначале в шаге программирования 13 проверяется, что возможно произошел сбой измеренных датчиками действительных значений концентраций пыли на выходе соответствующего электрофильтра 1(1), 1(2). Если это имеет место, то процесс регулирования вначале проходит через счетчик времени ожидания с временем запаздывания десять минут, чтобы кратковременные сбои измеренных значений не влияли на ход всего процесса. Если по истечении времени ожидания все еще имеется сбой действительных значений, то снова независимо от ранее выбранной ступени регулирования выбирается с помощью шага программирования 14 через обратную связь к шагу программирования 9 шаг программирования 9 в качестве аварийной программы, пока в шаге программирования 15 не прервется ход программы и в шаге программирования 16 не будет выдано сообщение об неисправности на пункт управления. После устранения неисправности можно снова запускать программу с шага программирования 8. Если в шаге программирования 13 определено, что получены действительные значения концентрации пыли в электрофильтрах 1(1), 1(2), то ниже в шаге программирования 17 формируется среднее значение из обоих действительных значений концентрации пыли. Это среднее значение рассматривается в последующем в качестве регулируемой величины. Вначале в шаге программирования 18 происходит запрос, больше ли среднее значение концентрации пыли, чем верхнее заданное значение (см. входную величину 5 в блоке сравнения 4 на фиг.1). Если это имеет место, то это значит, что установка работает при слишком низкой мощности пылеулавливания, поэтому в конечном счете должны быть изменены выходные параметры источника высокого напряжения 3 для питания электрофильтров 1(1), 1(2) таким образом, чтобы отдавалась более высокая мощность. Однако, чтобы исключить кратковременные колебания в концентрации пыли, программа вначале проходит счетчик времени ожидания, который имеет, например, временную задержку, равную одной минуте. Если по истечении одноминутной временной задержки результат запроса в шаге программирования 18 окончательно исправляется таким образом, что верхнее заданное значение уже не превышается (логический выход Нет шага программирования 19), то не происходит изменение ступени регулирования. Если однако это имеет место, то в шаге программирования 20 уменьшается ранее выбранная ступень регулирования на один шаг, т.е. необходимо работать при ступенчато увеличенной мощности. Группы параметров, относящиеся к вновь выбранной ступени регулирования, вызываются шагом программирования 21. При этом задание параметров выбрано таким образом, что можно ожидать, основываясь на результатах, полученных ранее экспериментально при оптимальном процессе, максимально возможную степень очистки от пыли при минимально возможном расходе электрической энергии. Если, с другой стороны, в шаге программирования 18 устанавливается, что среднее значение концентрации пыли меньше, чем верхнее заданное значение концентрации пыли, то через шаг программирования 22 производится запрос, не понизилось ли действительное значение ниже нижнего заданного значения (см. 6 на входе блока сравнения 4 на фиг.1). При этом нижнее заданное значение устанавливается таким образом, что оно представляет из себя экономический предел, т.е., чтобы получить более низкую концентрацию пыли, если такую вообще можно достичь, необходимо произвести неограниченно высокие затраты. Таким образом,целью регулирования является недопустимость понижения концентрации пыли ниже экономически ограниченного нижнего заданного значения. Если не зашли за нижнюю границу заданного значения, то процесс регулирования остается на выбранной ступени регулирования. Однако, если вышли за нижний предел, то снова вначале осуществляется прохождение счетчика времени ожидания во избежание того, чтобы кратковременные понижения ниже нижнего заданного значения не смогли бы привести к нестабильности процесса регулирования. Если по истечении времени ожидания зафиксированный ранее выход за нижний заданный предел не подтвердился, то выбранная ступень регулирования остается неизменной. Однако, если шаг программирования 23 подтверждает выход за нижний заданный предел, то в следующем шаге программирования повышается ступень регулирования на один шаг, поэтому подводимая к электрофильтрам энергия ступенчато уменьшается и тем самым достигается соответствующая экономия средств на электроэнергию. Как описано выше, в зависимости от измеренных параметров процесса происходит автоматическое согласование подводимой к электрофильтрам электрической энергии с учетом необходимого пылеулавливания. Пример задания параметров для отдельных ступеней регулирования приведен на фиг.4. Из таблицы видно, что в первом столбце по вертикали предусмотрено 14 ступеней регулирования и что этим 14 ступеням регулирования соответствуют отдельные комплекты параметров для грубой очистки (2-ой столбец), средней очистки (3-ий столбец) и тонкой очистки (4-ый столбец), которым присвоены имена программы ,0,1,2,3,4. Например, ступень регулирования 14 для грубой очистки показывает, что работают при полной величине постоянного напряжения (100), полной величине постоянного тока (100), 70-ном значении скорости повышения напряжения, 10-ном значении величины падения напряжения и при таком соотношении в цикле, что плавно гасятся три периода переменного напряжения. Соответствующие комплекты параметров дей 5 1862 1 ствительны также для средней и тонкой очистки. При переходе со ступени регулирования 14 к ступени регулирования 13 на фиг.4 показано, что параметры регулирования в зоне грубой очистки, а также в зоне средней очистки не изменяются, в то время как в зоне тонкой очистки изменяется соотношение в цикле постоянного напряжения с 3 на 2. Таким образом, только для функциональной зоны тонкая очистка требуется повышение расхода энергии, в то время как остальные функциональные зоны остаются неизменными. Согласно изображенным на фиг.4 значениям параметров при замене выбранной ступени регулирования соответственно изменяются всегда только параметры одной из трех функциональных зон, по крайней мере вплоть до ступени регулирования 2. В противоположность этому при переходе к следующей ступени регулирования для максимально возможной мощности (ступень регулирования 1) параметры изменены во всех трех функциональных зонах. Наконец, на фиг.5 изображен протокол замеров, который был составлен при практическом опробовании способа очистки от пыли согласно изобретению при типовом падении нагрузки энергетического блока. При этом в первом столбце показано время, а в последующих четырех столбцах соответствующие значения действительных величин, зарегистрированные аналого-цифровым преобразователем, изображенном на фиг.3. С помощью расхода питательной воды можно распознать, что максимум мощности, предоставляемый в распоряжение энергетическим блоком, приходится на промежуток времени с 19.00 до 19.30. Следующий столбец Потребляемая электрофильтром мощность соответствует необходимой для получения допустимых значений концентрации пыли электрической энергии для питания электрофильтров 1(1) и 1(2), которые соответственно разделены на три зоны грубой, средней и тонкой очистки. Следующие столбцы показывают соответствующие номера программ в отдельных зонах для обоих фильтров 1 и 2. Номера программы соответствуют указанным номерам программы на фиг.4 в столбцах Номер программы. В последнем столбце показана выбранная в соответствующий период времени ступень регулирования. Из этого столбца видно, что в период меньшей нагрузки достаточно экономичной ступени регулирования 14 вплоть до 18 часов 35 минут. Затем мощность электрофильтра ступенчато повышается до тех пор, пока примерно в 18.52 не достигается при падении нагрузки максимальная мощность (ступень регулирования 3). После этого потребляемая электрофильтрами мощность на пылеулавливание снова снижается до тех пор, пока, наконец,опять достигает в 20.30 самой экономичной ступени регулирования 14.(1) Задание параметров регулятора напряжения для электрофильтров 1(1), 1(2).(8) Данные по настройке регулятора.- величина выходного постоянного напряжения.- величина выходного постоянного тока.- значение скорости повышения напряжения.- значение величины падения напряжения. Мое - режим. Рго.- номер программы.(2) Расход воды для подпитки.(3) Концентрация пыли после электрофильтра 1(1).(4) Концентрация пыли после электрофильтра 1(2).(5) Концентрация пыли перед дымовой трубой.(8) Ступень регулирования. оставитель М.Ф. Денисенко Редактор В.Н. Позняк Корректор Т.Н. Никитина Заказ 4040 Тираж 20 экз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.