專利名稱：使靜電除塵器排放的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本公開涉及一種用于清潔靜電除塵器的方法以及一種用于清潔靜電除塵器的系統(tǒng)。
背景技術：
眾所周知的是，靜電除塵器用 于從氣體流中去除顆粒物質。例如，靜電除塵器常見于其中煤、油、工業(yè)廢料、生活垃圾、泥煤、生物質等的燃燒產生包含顆粒物質、如飛灰的煙氣的工業(yè)設施。靜電除塵器通過在至少兩個電極之間創(chuàng)建靜電場進行操作。這些電極中的第一個電極通常具有板狀形狀，并且連接到電源以便攜帶正電荷。這種電極通常指定為收集電極或收集板。這些電極中的第二個電極通常采取導線的形式來實施，并且連接到所述電源以便攜帶負電荷。這種電極通常指定為發(fā)射電極或排放電極。經過第二電極的氣體流中的顆粒物質同樣被給予負電荷，并且因而被吸引到收集電極上的正電荷并且由其保持。與能夠結合本公開的示教來使用的靜電除塵器的一般構造和操作有關的其它信息能夠見于例如美國專利4502872，通過引用將其公開結合于此。顆粒物質隨時間而積聚在收集電極上，因而降低靜電除塵器能夠從氣體流中去除顆粒物質的效率。為了防止這個問題，眾所周知的是機械地錘打收集電極，即，一種稱作振打(rapping)的技術。收集電極的這種振打使顆粒物質從收集電極落入設置在其下的收集倉，因而至少部分地將顆粒物質清潔出收集電極。用于將積聚的顆粒物質清潔出收集電極的現有技術沒有滿足與清潔的速度和徹底性等等有關的市場預期。本公開的一個目的是解決現有技術的上述缺點。

發(fā)明內容
按照第一方面，本公開講授一種用于清潔具有收集電極和發(fā)射電極的靜電除塵器的方法，該方法包括在收集電極與發(fā)射電極之間出現火花時降低施加在收集電極與發(fā)射電極之間的電壓。本公開的示教尤其源于認識到如下基礎問題在收集電極上積聚的顆粒物質即使在收集電極電連接到相反電荷的源、例如接地時也具有阻止顆粒物質快速排放的固有電阻率。換言之，積聚的顆粒物質本身充當與發(fā)射電極相對的大電容器，因而即使沒有電壓施加在收集電極與發(fā)射電極之間時也將收集電極與發(fā)射電極之間的電場保持非常多的時間。這種電場能夠強到甚至當通過機械振打來強烈振動收集電極時也足以阻止從收集電極中移去積聚的顆粒物質。本公開通過在適當時刻、即在收集電極與發(fā)射電極之間出現火花時降低、例如主動地降低施加在收集電極與發(fā)射電極之間的電壓，來解決這個基礎問題。收集電極與發(fā)射電極之間的火花本征地等同于電荷在收集電極與發(fā)射電極之間的顯著轉移。所公開的在火花出現時降低施加的電壓主動地增強通過火花開始的收集電極與發(fā)射電極之間的電場的擊穿。因此，能夠更快地驅散積聚的顆粒物質中的固有電荷，并且能夠甚至使用常規(guī)清潔技術、如振打更快并且更徹底地來實現對收集電極的清潔。該方法能夠包括將收集電極與發(fā)射電極之間施加的電壓降低到零或基本上為零的電壓。類似地，該方法能夠包括將收集電極與發(fā)射電極之間施加的電壓從第一電壓降低到第二電壓，其中第一電壓是緊接在火花出現之前在收集電極與發(fā)射電極之間施加的電壓，以及第二電壓是明顯更低的電壓，例如小于第一電壓的1/10的電壓、小于第一電壓的1/100的電壓。此外，第二電壓能夠具有與第一電壓的極性相反的極性，S卩，第二電壓能夠是小于零的電壓。如以上所涉及的，在收集電極與發(fā)射電極之間施加降低的電壓促進了收集電極與發(fā)射電極之間的電場的擊穿，因而允許積聚的顆粒物質中的任何剩余電荷被驅散。積聚的顆粒物質的這種排放連同電場的擊穿一起降低顆粒物質與收集電極之間的靜電吸力，并且因而促進收集電極的清潔。 第二電壓的范圍應當確定成使得產生于顆粒物質中的預計剩余電荷與收集電極和發(fā)射電極之間的電場之間的靜電交互的顆粒物質之間的吸力小于通過振打所帶來的清潔力。當然，顆粒物質中的剩余電荷能夠取決于第二電壓的施加與振打操作之間的時間長度。收集電極與發(fā)射電極之間施加的電壓的降低能夠在火花出現期間、緊接其停止之后或者在其停止之后不久執(zhí)行。例如，能夠在火花開始的IOms之內、火花開始的5ms之內或者火花開始的2ms之內執(zhí)行電壓的降低。類似地，能夠在火花停止的IOms之內、火花停止的5ms之內或者火花停止的2ms之內執(zhí)行電壓的降低。與火花同時或者時間上非常接近地執(zhí)行電壓降低允許電壓降低增強收集電極與發(fā)射電極之間的電場的上述擊穿以及積聚的顆粒物質的對應排放。該方法可包括機械地振打收集電極。如上所述，振打是用于從靜電除塵器的收集電極中去除顆粒物質的被證實技術。本公開的其它示教易于與常規(guī)振打技術來協(xié)同加強，以便實現收集電極的意想不到地快速且徹底的清潔。可在收集電極與發(fā)射電極之間施加的電壓的降低期間和/或在所述降低之后執(zhí)行振打?？稍诮档偷碾妷?、例如上述第二電壓仍然施加在收集電極與發(fā)射電極之間的同時執(zhí)行振打。在電壓降低期間和/或之后執(zhí)行振打確保振打在顯著地使積聚的顆粒物質排放時進行，因而實現收集電極的更徹底清潔。該方法可包括增加收集電極與發(fā)射電極之間施加的電壓，直到收集電極與發(fā)射電極之間的火花出現。往往希望按照預定計劃來清潔收集電極。例如，在包括多個除塵器子單元(所謂的“場(field)”)的靜電除塵器中，能夠有利的是以循環(huán)方式來清潔各個子單元，其中一次只以降低的電壓操作多個子單元其中之一，使得其余子單元能夠保持可操作以用于從氣體流中去除顆粒物質。由于收集電極與發(fā)射電極之間的無意火花能夠降低靜電除塵器從氣體流中去除顆粒物質的效率，所以一般希望在收集電極與發(fā)射電極之間施加的電壓足夠低以阻止收集電極與發(fā)射電極之間出現不受控制的火花。
為了確保收集電極的清潔能夠按照預期計劃來執(zhí)行，能夠有用的是，例如通過增加收集電極與發(fā)射電極之間施加的電壓，直到這種火花出現，來主動地引起收集電極與發(fā)射電極之間出現火花。收集電極與發(fā)射電極之間施加的電壓的降低能夠按照例如本領域的技術人員已知的任何方式來執(zhí)行。例如，通過將收集電極和發(fā)射電極中的至少一個與用于提供電力以在收集電極和發(fā)射電極之間施加電壓的電源分離，例如借助短接電路來短接收集電極和發(fā)射電極，例如借助接地電路將收集電極和發(fā)射電極中的至少一個接地，和/或例如通過向在收集電極與發(fā)射電極之間施加電壓的電源發(fā)送零電壓控制信號來在收集電極與發(fā)射電極之間施加基本上為零的電壓，能夠實現電壓降低。雖然以上在方法的上下文中描述了本公開的示教，但是這些示教同樣可適用于對應設備或系統(tǒng)。按照第二方面，本公開講授一種用于清潔具有收集電極和發(fā)射電極的靜電除塵器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電壓降低控制器，該電壓降低控制器配置成并且適合在收集電極與發(fā)射電極之間出現火花時降低施加在收集電極與發(fā)射電極之間的電壓。如上所述，收集電極與發(fā)射電極之間的火花本征地等同于電荷在收集電極與發(fā)射電極之間的顯著轉移。所公開的在火花出現時施加的電壓的降低主動地增強通過火花開始的收集電極與發(fā)射電極之間的電場的擊穿。因此，能夠更快地驅散積聚的顆粒物質中的固有電荷，并且能夠甚至使用常規(guī)清潔技術、如振打更快并且更徹底地來實現對收集電極的清潔。該系統(tǒng)可包括火花檢測器，火花檢測器配置成并且適合檢測收集電極與發(fā)射電極之間火花的出現。電壓降低控制器可配置成并且適合在火花檢測器檢測到火花的出現時降低收集電極與發(fā)射電極之間施加的電壓。例如，電壓降低控制器可響應來自火花檢測器的火花檢測信號而降低所施加電壓?；鸹z測器可通過監(jiān)測流動到收集電極和發(fā)射電極的電流和/或收集電極與發(fā)射電極之間的電壓來檢測火花?；鸹z測器可響應電流的突然增加/電壓的突然降低而輸出火花檢測信號。在這里，重要的是注意從術語上區(qū)分收集電極與發(fā)射電極之間(固有地存在)的電壓以及收集電極與發(fā)射電極之間(主動地)施加的電壓。當火花出現時，收集電極與發(fā)射電極之間的電荷的流動將固有地引起它們之間的電壓下降，除非向收集電極和發(fā)射電極提供電荷能夠補償電荷的突然流動。如以上所涉及的，電壓的這種被動下降能夠指示火花的出現。雖然電荷的上述提供可設法保持收集電極與發(fā)射電極之間的特定電壓、即特定的所施加電壓，然而這個電壓可由于所有實際系統(tǒng)的固有缺陷、即由于其上述無能力補償電荷的突然流動而下跌。在本公開的術語中，因固有缺陷而引起的電壓的這種下跌沒有被認為是所施加電壓的(主動)降低。在這里，重要的是(不完美的)系統(tǒng)例如響應電壓控制信號而設法施加的所施加電壓。換言之，本公開的關鍵可被視為在于主動地降低收集電極與發(fā)射電極之間施加的電壓或者響應對應電壓降低控制信號而降低收集電極與發(fā)射電極之間施加的電壓。電壓降低控制器可配置成并且適合將收集電極與發(fā)射電極之間的電壓從第一電壓降低到第二電壓，如以上在方法的上下文中所述的那樣。
電壓降低控制器可配置成并且適合在火花出現期間、在火花開始的IOms之內、火花開始的5ms之內或者火花開始的2ms之內開始降低(收集電極與發(fā)射電極之間施加的電壓)。類似地，電壓降低控制器可配置成并且適合在上述時間范圍之內完全完成該降低。由于以上針對方法所述的原因，該系統(tǒng)可包括用于振打收集電極的振打機構。此夕卜，該系統(tǒng)可包括振打控制器，振打控制器配置成并且適合在降低(收集電極與發(fā)射電極之間施加的電壓)之后和/或期間借助振打機構來實現振打。振打控制器配置成并且適合在降低的電壓、例如上述第二電壓仍然施加在收集電極與發(fā)射電極之間的同時來實現振打。換言之，振打控制器可向振打機構發(fā)送對應信號，以便實現所述振打。由于以上針對方法所述的原因，該系統(tǒng)可包括火花控制器，火花控制器配置成并且適合增加收集電極與發(fā)射電極之間施加的電壓，直到收集電極與發(fā)射電極之間的火花出現。為了降低收集電極與發(fā)射電極之間施加的電壓，該系統(tǒng)可包括下列至少一個電 路斷流器，配置成并且適合將收集電極和發(fā)射電極中的至少一個與用于提供電力以在收集電極與發(fā)射電極之間施加電壓的電源分離；短接系統(tǒng)，配置成并且適合短接收集電極和發(fā)射電極；接地系統(tǒng)，配置成并且適合將收集電極和發(fā)射電極中的至少一個接地；以及電壓提供系統(tǒng)，配置成并且適合例如響應零電壓控制信號而在收集電極與發(fā)射電極之間施加基本上為零的電壓。


結合描述、通過附圖將相關于其結構及其操作最好地理解本發(fā)明的新特征以及本發(fā)明本身。唯一的圖I示出按照本公開的系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。附圖標記列表2入口4氣體流6出口8氣體流9殼體10靜電除塵器20火花檢測器21信號線30控制器31信號線40A, B，C場(除塵器子單元)42收集電極44發(fā)射電極46可控電源47信號線50振打機構56錘子
58錘子60漏斗100系統(tǒng)
具體實施例方式圖I示出按照本公開、例如如上所述用于使靜電除塵器10排放的系統(tǒng)100的一個實施例。如圖I所示，靜電除塵器10包括用于包含顆粒物質、如飛灰的氣體流4的入口 2以及用于從其中去除了大部分顆粒物質的氣體流8的出口 6。氣體流4可以是例如來自在其中燃燒煤的爐的煙氣。靜電除塵器10具有其中設置了多個除塵器子單元、即所謂的場40A、40B和40C的殼體9，場40A、40B和40C的每個都能夠在操作時從經過其中的氣體流中去除 顆粒物質。通常使用大量場。每個場40A、40B和40C都包括至少一個收集電極42、至少一個發(fā)射電極44以及用于在收集電極42與發(fā)射電極44之間施加電壓的可控電源46。因此，可控電源46可配置成并且適合將預期電荷施加到收集電極42和發(fā)射電極44的任一個或兩者，以便改變收集電極42與發(fā)射電極44之間的電場的強度以及在一些情況下改變該電場的極性。由可控電源46所施加的電壓/電荷可通過可控電源46所接收的輸入信號47來規(guī)定。收集電極42可具有任何形狀。收集電極42可具有用于收集顆粒物質的大表面，并且例如可具有板狀形狀。在多個收集電極42的情況下，各個收集電極42全部可具有相同形狀，或者可具有相同或不同形狀的任何組合。發(fā)射電極44可具有任何形狀。為了提高能夠將靜電電荷傳送到氣體流中的顆粒物質上的效率，發(fā)射電極44可具有加強發(fā)射電極44附近或者其一部分附近的電場強度的形狀。例如，發(fā)射電極44可采取導線的形狀或者具有一個或多個尖峰。在多個發(fā)射電極44的情況下，各個發(fā)射電極44全部可具有相同形狀，或者可具有相同或不同形狀的任何組
八
口 o雖然場40A、40B和40C示為具有單獨電源46，但是同樣可行的是提供用于按照能夠獨立地控制提供給一個或多個單獨場40的功率的方式向每個場40A、40B和40C提供功率的公共電路。對于每個場40A、40B和40C，靜電除塵器10可包括對應振打機構50以及對應漏斗60。振打機構50可包括用于振打相應收集電極42以去除其上積聚的顆粒物質的一個或多個錘子56、58。漏斗60定位成使得收集從收集電極42振打的顆粒物質?？商峁┻\送機構(未示出)，以便自動地運送走漏斗60中收集的顆粒物質以便適當處置。如圖I所示，系統(tǒng)100包括火花檢測器20，火花檢測器20用于例如通過監(jiān)測收集電極42與發(fā)射電極44之間的電流和/或電壓的突然變化，來檢測收集電極42與發(fā)射電極44之間的火花的出現。此外，系統(tǒng)100包括可配置成經由信號線21從火花檢測器20來接收火花檢測信號的控制器30。控制器30可以是具有多個設計成執(zhí)行各種獨立功能的子單元的一般用途控制器。當然，可采取分開的控制器的形式來實現這些子單元?？刂破?0可包括經由信號線47與場40C的可控電源46進行通信的電壓降低控制器子單元，電壓降低控制器子單元配置成響應如上所述從火花檢測器20接收到火花檢測信號而指示可控電源46降低收集電極42與發(fā)射電極44之間施加的電壓。以上論述了這種電壓降低的定時和幅值。為了降低收集電極42與發(fā)射電極44之間施加的電壓，可控電源46可包括用于有選擇地將收集電極42和發(fā)射電極44中的至少一個與電功率源或者與所有電功率源分離的電路斷流器。類似地，可控電源46可包括用于有選擇地建立收集電極42與發(fā)射電極44之間的短路的短接系統(tǒng)。同樣，可控電源46可包括用于有選擇地使收集電極42和發(fā)射電極44中的至少一個接地的接地系統(tǒng)。此外，可控電源46可配置成并且適合有選擇地在收集電極42與發(fā)射電極44之間施加零電壓。這些選擇性操作的任一個例如可響應經由信號線47從控制器30或者更具體來說從其上述電壓降低控制器子單元所 接收的對應信號來執(zhí)行。當然，可與可控電源46分開地實現電路斷流器、短接系統(tǒng)和接地系統(tǒng)中的一個或多個，并且電路斷流器、短接系統(tǒng)和接地系統(tǒng)中的一個或多個可經由一個或多個分開的信號線(未示出)與控制器30或者其一個或多個子單元進行通信?？刂破?0可包括經由信號線31與一個或多個振打機構50進行通信的振打控制器子單元，振打控制器子單元配置成按照預定振打計劃引起各個振打機構50的操作。例如，各個場40A、40B和40C、也就是說其收集電極42可按照循環(huán)方式經受振打操作。換言之，在一個場40A、40B或40C的收集電極42經受振打操作的同時，所有其它場40A、40B、40C都處于操作中，從而從經過其中的氣體流中去除顆粒物質。當然，尤其是當存在大量場40A、40B.40C時，多于一個的場可在給定時間經歷振打操作。為了確?？扇缟纤鲈谑占姌O42與發(fā)射電極44之間施加降低的電壓的同時來執(zhí)行振打，控制器30可包括經由信號線47與場40C的可控電源46進行通信的火花控制器子單元，火花控制器子單元配置成指示可控電源46增加收集電極42與發(fā)射電極44之間施加的電壓?；鸹刂破髯訂卧膳渲贸身憫獜幕鸹z測器20接收到火花檢測信號而終止可控電源46的這種指示。因此僅在火花出現在這兩個電極之間之前增加收集電極42與發(fā)射電極44之間施加的電壓，。雖然控制器30僅示為且描述為與場40C的元件進行通信，但是控制器30或者其子單元可同樣地與靜電除塵器10的其它場40A、40B中的任一個進行交互。類似地，靜電除塵器10的其它場40A、40B可與其它控制器(未示出)或者具有類似功能性的子單元進行交互?？墒褂媚M電路和數字電路的任何組合、例如使用對應地編程的通用微處理器來實現控制器30。雖然本文中詳細公開和描述了本發(fā)明的各個實施例，但是本領域的技術人員將會清楚地知道，可在沒有背離其精神和范圍的情況下對本發(fā)明的配置、操作和形式進行各種變更。具體來說，要注意，除了本領域的技術人員易于清楚知道的無意義的特征之外，本發(fā)明的相應特征、甚至是只結合本發(fā)明的其它特征所公開的那些特征可按照任何配置相結合。同樣，單數和復數的使用只是為了說明而不是要被理解為限制。
權利要求
1.一種用于清潔具有收集電極(42)和發(fā)射電極(44)的靜電除塵器(10)的方法，所述方法包括 在所述收集電極(42)與所述發(fā)射電極(44)之間出現火花時將所述收集電極(42)與所述發(fā)射電極(44)之間施加的電壓從第一電壓降低到第二電壓。
2.如權利要求I所述的方法，其中 所述第一電壓是緊接在所述火花的所述出現之前在所述收集電極(42)與所述發(fā)射電極(44)之間施加的電壓，以及 所述第二電壓小于所述第一電壓的1/10、小于所述第一電壓的1/100或者零。
3.如權利要求I或2所述的方法，其中，所述降低在所述火花的所述出現期間、在所述火花開始的IOms之內、在所述火花開始的5ms之內或者所述火花開始的2ms之內開始。
4.如以上權利要求中的任一項所述的方法，包括 在所述降低之后并且在所述第二電壓仍然施加在所述收集電極(42)與所述發(fā)射電極(42)之間的同時機械地振打所述收集電極(42)。
5.如以上權利要求中的任一項所述的方法，包括 增加所述收集電極(42)與所述發(fā)射電極(44)之間施加的所述電壓，直到所述收集電極(42)與所述發(fā)射電極(44)之間出現所述火花。
6.如以上權利要求中的任一項所述的方法，其中，所述降低包括下列至少之一 -將所述收集電極(42)和所述發(fā)射電極(44)中的至少一個與電源(46)分離， -短接所述收集電極(42)和所述發(fā)射電極(44)， -使所述收集電極(42)和所述發(fā)射電極(42)中的至少一個接地，以及 -在所述收集電極(42)與所述發(fā)射電極(44)之間施加基本上為零的電壓。
7.如權利要求1-5中的任一項所述的方法，其中，所述第一電壓和所述第二電壓具有相反極性。
8.一種用于清潔具有收集電極(42)和發(fā)射電極(44)的靜電除塵器(10)的系統(tǒng)(100),所述系統(tǒng)包括 火花檢測器(20)，配置成并且適合檢測所述收集電極(42)與所述發(fā)射電極(42)之間的火花的出現；以及 電壓降低控制器(30)，配置成并且適合在所述火花檢測器(20)檢測到火花的出現時將所述收集電極(42)與所述發(fā)射電極(44)之間施加的電壓從第一電壓降低到第二電壓。
9.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其中 所述第一電壓是緊接在所述火花的所述出現之前在所述收集電極(42)與所述發(fā)射電極(44)之間施加的電壓，以及 所述第二電壓小于所述第一電壓的1/10、小于所述第一電壓的1/100或者零。
10.如權利要求8或9所述的系統(tǒng)，其中，所述電壓降低控制器(30)配置成并且適合在所述火花的所述出現期間、在所述火花開始的IOms之內、在所述火花開始的5ms之內或者所述火花開始的2ms之內開始所述降低。
11.如權利要求8-10中的任一項所述的系統(tǒng)，包括 振打機構(50)，用于振打所述收集電極(42);以及 振打控制器(30)，配置成并且適合在所述降低之后并且在所述第二電壓仍然施加在所述收集電極(42)與所述發(fā)射電極(44)之間的同時通過所述振打機構(50)來實現振打。
12.如權利要求8-11中的任一項所述的系統(tǒng)，包括 火花控制器(30)，配置成并且適合增加所述收集電極(42)與所述發(fā)射電極(44)之間施加的所述電壓，直到所述收集電極(42)與所述發(fā)射電極(44)之間出現所述火花。
13.如權利要求8-12中的任一項所述的系統(tǒng)，包括下列至少之一 -電路斷流器，配置成并且適合將所述收集電極(42)和所述發(fā)射電極(44)中的至少一個與電源(46)分離， -短接系統(tǒng)，配置成并且適合短接所述收集電極(42)和所述發(fā)射電極(44)， -接地系統(tǒng)，配置成并且適合使所述收集電極(42)和所述發(fā)射電極(44)中的至少一個接地，以及· -電壓提供系統(tǒng)，配置成并且適合在所述收集電極(42)與所述發(fā)射電極(44)之間施加基本上為零的電壓。
14.如權利要求8-12中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述第一電壓和第二電壓具有相反極性。
全文摘要
本發(fā)明名稱為使靜電除塵器排放的方法和系統(tǒng)。為了改進具有收集電極(42)和發(fā)射電極(44)的靜電除塵器(10)的清潔，本公開講授在所述收集電極(42)與所述發(fā)射電極(44)之間出現火花時降低所述收集電極(42)與所述發(fā)射電極(44)之間施加的電壓。
文檔編號B03C3/76GK102728473SQ20121011018
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權日2011年4月5日
發(fā)明者A·約翰遜 申請人:阿爾斯通技術有限公司