静電式集塵装置に供給される電力を制御する方法及び装置
静電式集塵装置（６）の動作を制御する方法は、電力範囲及び／又は電力上昇率を直接的又は間接的に制御することを含む制御方式を、少なくとも１つの集電電極（２８）と少なくとも１つの放電電極（２６）との間に印加される電力に対して用いることを含む。上記プロセスガスの温度が測定される。上記制御方式が電力範囲を制御することを含む場合、電力範囲の上限値が、上記プロセスガスの温度が低い場合よりも高い場合の方が低くなるように、上記電力範囲は上記測定された温度に基づいて選択される。上記制御方式が電力上昇率を制御することを含む場合、電力上昇率が、上記プロセスガスの温度が低い場合よりも高い場合の方が低くなるように、上記電力上昇率は上記測定された温度に基づいて選択される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの集電電極と少なくとも１つの放電電極とを備え、プロセスガスから塵埃粒子を除去する静電式集塵装置の動作を、塵埃粒子が除去されるプロセスガスの状態に対応して制御する方法に関するものである。
【０００２】
本発明は、さらに、静電式集塵装置の動作を制御する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
発電プラントなどの燃焼プラントでの石炭、石油、泥炭、廃棄物などの燃料の燃焼では、高温のプロセスガスが発生し、このプロセスガスには、とりわけフライアッシュとも呼ばれる塵埃粒子を含んでいる。この塵埃粒子は、例えば、米国特許第４,５０２,８７２号に例示されている種類の、ＥＳＰとも呼ばれる静電式集塵装置によってプロセスガスから除去されることが多い。
【０００４】
一般的に、燃焼プラントは、高温プロセスガスの熱を蒸気の発生に用いるボイラーを備えている。ボイラーの動作状態は、熱伝達面の汚れ具合や供給される燃料の種類や量などによりその時々によって異なる。ボイラーの状態変動により、ボイラーから流出しＥＳＰに流入するプロセスガスの状態も変動する。米国特許第４,６２４,６８５号は、ＥＳＰの制御においてプロセスガスの状態変動を考慮する試みを記載している。米国特許第４,６２４,６８５号によると、燃料ガスの温度が高いほど体積流量が大きくなることが見出されており、燃料ガスの温度が考慮される。つまり、ＥＳＰの電力は、プロセスガスの体積流量の変動を考慮して、測定された温度に応じて制御されている。従って、燃料ガス温度の上昇は、ＥＳＰへの電力の増加を要する体積流量の増加に対応すると考えられる。
【０００５】
米国特許第４,６２４,６８５号に基づくＥＳＰの運転は、放出制限が変動するプロセスガスの状態に応じて行われるという点において成功しているといえる。しかしながら、ＥＰＳの電気部品に対する電気的歪みがかなり高くなる傾向がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、静電式集塵装置ＥＳＰ、特にその電気部品の寿命を延ばすことができるＥＳＰ運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、
少なくとも１つの集電電極と少なくとも１つの放電電極とを備え、プロセスガスから塵埃粒子を除去する静電式集塵装置の動作を、前記塵埃粒子が除去される前記プロセスガスの状態に応じて制御する方法であって、
電力範囲と電力上昇率のうち少なくとも１つを直接的又は間接的に制御することを含む制御方式を、前記少なくとも１つの集電電極と前記少なくとも１つの放電電極との間に印加される電力に対して用い、
前記プロセスガスの温度を測定しと、
前記制御方式が前記電力範囲を制御することを含む場合、電力範囲の上限値が、前記プロセスガスが低い温度の場合よりも前記プロセスガスが高い温度の場合に低くなるように、前記測定された温度に基づいて前記電力範囲を選択し、
前記制御方式が前記電力上昇率を制御することを含む場合、電力上昇率が、前記プロセスガスが低い温度の場合よりも高い温度の場合に低くなるように、前記測定された温度に基づいて前記電力上昇率を選択し、
前記制御方式に基づいて、前記少なくとも１つの集電電極と前記少なくとも１つの放電電力との間に印加される電力を制御することを特徴とする方法によって、達成される。
【０００８】
この方法の利点は、少なくとも１つの集電電極と少なくとも１つの放電電極との間に印加される電力を燃料ガスの温度に応じて制御することにある。そうすることで、プロセスガスの温度がより高い場合には、静電式集塵装置の電気部品の磨耗が少なくなるように電力制御を行うことができる。
【０００９】
本発明の一実施形態によると、前記電力範囲及び／又は前記電力上昇率を選択する際に、前記プロセスガスの温度と、前記少なくとも１つの集電電極と前記少なくとも１つの放電電極との間に印加される電力との関係を用いる。本実施形態の利点は、プロセスガスの温度を利用することで、電力範囲及び／又は電力上昇率をほぼ連続的に変化させることができることにある。静電式集塵装置の除去効率も考慮に入れた関係を用いる方が好ましい場合もある。
【００１０】
本発明の一実施形態によると、前記制御方式は前記電力上昇率を制御することを含む。電力上昇率は、電力供給停止の頻度に大きな影響を与えることが多い。従って、プロセスガスの温度を考慮した電力上昇率の制御がＥＳＰの電気部品の磨耗を著しく低減する傾向がある。
【００１１】
本発明の一実施形態によると、前記制御方式は前記電力範囲と前記電力上昇率の両方を制御することを含む。本実施形態の利点は、従来技術の方法と比べて、ＥＳＰの電気部品にかかる歪みを大きく軽減することにある。
【００１２】
本発明の一実施形態によると、前記制御方式は、同一の上昇シーケンスにおいて、少なくとも２つの異なる電力上昇率を適用することを含む。本実施形態の利点の１つは、静電式集塵装置により高い電力を投入することができることにある。該少なくとも２つの異なる電力上昇率のうち初めに用いる電力上昇率が、後に続く電力上昇率のうち少なくとも１つの値よりも高くなる方が好ましい。
【００１３】
本発明の一実施形態によると、前記制御方式は、同一の上昇シーケンスにおいて、少なくとも２つの異なる電力範囲を適用することを含む。
【００１４】
本発明の更なる目的は、静電式集塵装置、特にその電気部品の寿命を延ばすように静電式集塵装置への電力供給を制御する装置を提供することにある。
【００１５】
この目的は、
少なくとも１つの集電電極と少なくとも１つの放電電極とを備え、プロセスガスから塵埃粒子を除去する静電式集塵装置の動作を、前記塵埃粒子が除去される前記プロセスガスの状態に応じて制御する装置であって、
前記少なくとも１つの集電電極と前記少なくとも１つの放電電極との間に印加される電力に対する制御方式に従って、前記少なくとも１つの集電電極と前記少なくとも１つの放電電極との間に印加される電力を制御する制御装置を備え、前記制御方式は電力範囲及び／又は電力上昇率を直接的又は間接的に制御することを含み、前記制御装置は、前記プロセスガスの温度を示す信号を受信し、前記制御方式が電力範囲を制御することを含む場合、前記電力範囲の上限値が、前記プロセスガスが低い温度の場合よりも前記プロセスガスが高い温度の場合に低くなるように、前記測定された温度に基づいて前記電力範囲を選択し、及び／又は前記制御方式が前記電力上昇率を制御することを含む場合、電力上昇率が、前記プロセスガスが低い温度の場合よりも高い温度の場合に低くなるように、前記測定された温度に基づいて前記電力上昇率を選択することを特徴とする装置によって、達成される。
【００１６】
この装置の利点は、静電式集塵装置の電気部品の磨耗が少なくなるように、少なくとも１つの集電電極と少なくとも１つの放電電極との間に印加される電力を制御するように働くことにある。
【００１７】
本発明の更なる目的及び特徴は明細書及び特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】発電プラントの側面概略図である。
【図２】印加電圧に対する静電式集塵装置のフィールドの塵埃粒子除去効率を示す概略図である。
【図３】従来技術に係る電圧制御方法を示す概略図である。
【図４】本発明の実施形態に係る静電式集塵装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図５】燃焼ガスの温度とターゲット電圧との関係を示す概略図である。
【図６】燃焼ガスの温度と電圧上昇率との関係を示す概略図である。
【図７】燃焼ガスの温度が低い場合の静電式集塵装置の動作を示す概略図である。
【図８】燃焼ガスの温度が高い場合の静電式集塵装置の動作を示す概略図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る静電式集塵装置の動作を示す概略図である。
【図１０】本発明の更なる他の実施形態に係る静電式集塵装置の動作を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の更なる目的及び特徴は明細書及び特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【００２０】
図１は概略図であり、側面から見た発電プラント１を示している。発電プラント１は石炭燃焼ボイラー２を備える。石炭燃焼ボイラー２では、空気の存在下で石炭が燃焼し、いわゆる燃料ガスと呼ばれる高温のプロセスガスが発生し、該燃料ガスはダクト４を通って石炭燃焼ボイラー２から出る。石炭燃焼ボイラー２で発生した燃料ガスは、環境空気に放出される前に除去されなければならない塵埃粒子を含んでいる。ダクト４は、燃料ガスの流れ方向に対してボイラー２の下流に位置する静電式集塵装置ＥＳＰ６に燃料ガスを送る。ＥＳＰ６は、燃料ガスの流れ方向で見て直列に配置された、一般に第１のフィールド８、第２のフィールド１０、第３のフィールド１２と呼ばれるものを備える。この３つのフィールド８，１０，１２はそれぞれ、整流器２０，２２，２４の機能をそれぞれ制御する制御装置１４，１６，１８を備える。
【００２１】
図の明瞭さを保つため、図１には第１のフィールド８の１つの放電電極２６と１つの集電電極２８しか示していないが、フィールド８，１０，１２はそれぞれ複数の放電電極と複数の集電電極を備える。図１は、整流器２０が第１のフィールド８の放電電極２６と集電電極２８との間に電力、つまり電圧と電流を印加し、燃料ガスに含まれる塵埃粒子を帯電させる様子を概略的に示している。帯電された塵埃粒子は集電電極板２８上に集められる。同様の処理が第２、第３のフィールド１０，１２でも行われる。集められた塵埃は、図１には示されていないいわゆるハンマリング装置で集電電極板２８から除去され、最終的にホッパ３０，３２，３４に集められる。
【００２２】
少なくとも一部の塵埃粒子が除去された燃料ガスをＥＳＰ６から煙突３８に送るように設計されたダクト３６が設けられている。煙突３８は燃料ガスを大気に放出する。
【００２３】
温度センサ４０は、ダクト４を通ってきた燃料ガスの温度を測定する。温度センサ４０は、プラント制御コンピュータ４２に、測定された燃料ガス温度に関する情報を含む信号を送信する。プラント制御コンピュータ４２は、次に、各制御装置１４，１６，１８に測定された燃料ガス温度に関する情報を含む信号を送信する。制御装置１４，１６，１８はそれぞれ、以下により詳細に説明する原則に従って整流器２０，２２，２４の動作を制御する。
【００２４】
図２は概略図であり、本発明の元になっている発見の１つを示している。図中のｙ軸は、図１示された整流器２０が第１のフィールド８の放電電極２６と集電電極２８との間に印加した電圧を示している。図２中のｘ軸は、図１に示された温度センサ４０によって測定された燃料ガス温度を示している。図２は３つの曲線を示し、各曲線は第１のフィールド８の特定の塵埃粒子除去効率に対応している。図２では、該３つの曲線は、第１のフィールド８の６０％、７０％、８０％の塵埃粒子除去効率に対応している。予想できる通り、高い除去効率ほど高い電圧を必要とする。図２が示すように、一定の除去効率を達成するために必要とされる電力、つまり電圧は、燃料ガス温度が低い場合よりも高い場合の方が低いことが分かる。従って、例えば、第１の温度Ｔ１において６０％の除去効率を得るために必要とされる電圧Ｖ１は、第１の温度Ｔ１より高い第２の温度Ｔ２において同様の除去効率を得るのに必要とされる電圧Ｖ２より高い。
【００２５】
静電式集塵装置６での塵埃粒子の除去は、特に、放電電極２６周辺に発生するコロナ放電の程度に依存する。一定の塵埃粒子除去効率は一定のコロナの程度に対応する。図２に示す性質について考えられる説明の１つとしては、燃料ガス温度が低い場合よりも高い場合の方が、ある一定程度のコロナを発生するのに要する電圧が低いということである。
【００２６】
図３は、従来技術に基づく電力制御方法を示す。図３では第１のフィールドの電力制御が示されているが、従来技術の方法によると、当然のことながら静電式集電装置の全てのフィールドに同様の手法が用いられている。
【００２７】
図３に示されている方法では、第１のフィールドの整流器を制御する制御装置は、設定された電圧範囲ＶＲ内で電圧を制御する。電圧範囲ＶＲは下位レベルＶ０とターゲット電圧レベルＶＴを含む。制御装置は、整流器がスタート電圧つまり電圧Ｖ０を印加し、その後一定の電圧上昇率ＲＲで電圧を増加するよう促す。結果、図３の電圧曲線が示すようになる。従来技術に基づく該制御方法の目的は、電圧レベルＶ０を印加し電圧上昇率ＲＲで電圧を増加することでターゲット電圧レベルＶＴに達することであり、意図される電圧の傾向は図３に矢印で示されている。しかしながら、電圧ＶＳで、放電電極と集電電極板との間で火花放電が起こり、制御装置が整流器に電力供給を停止するよう促す場合もある。その後短時間、例えば１〜３０秒で、制御装置は、整流器が再び電圧Ｖ０を印加しターゲット電圧ＶＴに達するように電圧上昇率ＲＲで電圧を増加するよう促す。静電式集塵装置の塵埃粒子などの負荷に関する動作状態が変化するため、当然のことながら火花放電率が限界に達する電圧ＶＳは時間とともに変化する。
【００２８】
図４は本発明の実施形態を示す。本実施形態は図２に示す発見に基づいており、燃料ガス温度は、十分な塵埃粒子除去効率を得るために必要となる電力に影響する。図４を参照して説明される本実施形態では、図１に示す整流器２０が印加する電力は、電圧を制御することで間接的に制御されている。
【００２９】
図４に５０で示される第１のステップでは、例えば図１に示した温度センサ４０によって燃料ガス温度を測定する。図４に５２で示される第２のステップでは、第１のステップで測定された温度に基づいて電圧範囲が選択される。図４に５４で示される第３のステップでは、第１のステップで測定された温度に基づいて電圧上昇率が選択される。図４に５６で示される第４のステップでは、例えば放電電極２６と集電電極２８との間の整流器２０などの整流器によって印加される電圧を、選択された電圧範囲及び選択された電圧上昇率に従って制御する。さらに、図４に示すように、ループなっているため、燃料ガス温度が再び測定され、新しい電圧範囲と新しい電圧上昇率が選択される。新しい電圧範囲と新しい電圧上昇率を選択する頻度は予測される燃料ガス温度の安定性に基づいて設定することができる。１時間おきに新しい電圧範囲と新しい電圧上昇率を選択すればよいプラントもあるし、燃料ガス温度が頻繁に変化するためはるかに頻繁に新しい電圧範囲と新しい電圧上昇率を選択する必要があるプラントもある。
【００３０】
当然のことながら、図４に示す制御方法は制御装置１４，１６，１８それぞれに用いても、１つ又は２つだけに用いてもよい。
【００３１】
図５は、燃料ガス温度に基づいて選択されるターゲット電圧値の様子を概略的に示している。図５中に示される曲線は、所望の塵埃除去効率、例えば７０％を示している。図５に示すように、第１の温度Ｔ１、例えば１５０℃では、ターゲット電圧値ＶＴ１が選択される。図５に示すように、第２の温度Ｔ２、例えば２００℃では、ターゲット電圧値ＶＴ２が選択される。図５に示すように、温度Ｔ２で選択されるターゲット電圧値ＶＴ２は、温度Ｔ２よりも低い温度Ｔ１で選択されるターゲット電圧値ＶＴ１よりも低い。選択されたターゲット電圧値に基づいて電圧範囲が選択される。温度Ｔ１での電圧範囲は、下位電圧Ｖ０から始まって選択されたターゲット電圧値ＶＴ１までと選択することができる。温度Ｔ２での電圧範囲は、同じ下位電圧Ｖ０から始まって選択されたターゲット電圧値ＶＴ２までと選択することができる。このように、電圧範囲は温度Ｔ２においてより狭くなっている。
【００３２】
図６は、燃料ガス温度に基づいて選択される電圧上昇率の様子を概略的に示している。図６中の曲線は、経験的に見出した電圧上昇率の適切な値と燃料ガス温度の比較を示している。電圧上昇率値とは選択された電圧範囲の中で電圧が増加する割合である。電圧上昇率の単位はＶ／秒である。図６に示すように、温度Ｔ１、例えば１５０℃では、電圧上昇率値ＲＲ１が選択される。図６に示すように、温度Ｔ２、例えば２００℃では、電圧上昇率ＲＲ２が選択される。図６に示すように、温度Ｔ２で選択される電圧上昇率値ＲＲ２は、温度Ｔ２よりも低い温度Ｔ１で選択される電圧上昇率値ＲＲ１よりも低い。
【００３３】
図７は、温度Ｔ１、例えば１５０℃での本発明の実施形態に基づく電力制御方法を示す。ここでもまた、整流器２０が印加する電力は、電圧を制御することによって間接的に制御される。図７は第１のフィールド８の電圧制御を示しているが、当然のことながら第２、第３のフィールド１０，１２も同様の原則に従って制御することができる。
【００３４】
図７に示す方法では、第１のフィールド８の整流器２０を制御する制御装置１４が、図５を参照して上述したように選択された電圧範囲ＶＲ１内で電圧を制御する。ここで、電圧範囲は下位電圧Ｖ０から選択されたターゲット電圧値ＶＴ１までである。制御装置１４は、整流器が下位電圧Ｖ０である開始電圧を印加し、図６を参照して上述したように選択された電圧上昇率値ＲＲ１で電圧を増加するよう促す。制御装置１４の目的は、電圧上昇率値ＲＲ１で電圧を増加してターゲット電圧値ＶＴ１に達することであり、意図される電圧の傾向は図７に破線矢印で示されている。しかしながら、値ＶＳ１付近の電圧で、放電電極２６と集電電極板２８との間で火花放電が起こり、制御装置１４が整流器２０に電力供給を停止するよう促す場合もある。その後短時間、例えば１〜３０秒で、制御装置１４は整流器２０が再び電圧Ｖ０を印加し、ターゲット電圧ＶＴ１に達するように電圧上昇率ＲＲ１で電圧を増加するよう促す。図７に示す時間ｔの間に合計３回の電圧印加停止が発生している。
【００３５】
図８は、温度Ｔ２、例えば２００℃での本発明の実施形態に基づく電力制御方法を示す。図７に示す場合と同様、整流器２０が印加する電力は、電圧を制御することによって間接的に制御される。図８では第１のフィールド８の電圧制御を示しているが、当然のことながら第２、第３のフィールド１０，１２も同様の原則に従って制御することができる。
【００３６】
図８に示す方法では、第１のフィールド８の整流器２０を制御する制御装置１４が、図５を参照して上述したように選択された電圧範囲ＶＲ２内で電圧を制御する。ここで、電圧範囲は下位電圧Ｖ０から選択されたターゲット電圧値ＶＴ２までである。制御装置１４は、整流器２０が下位電圧Ｖ０である開始電圧を印加し、図６を参照して上述したように選択された電圧上昇率値ＲＲ２で電圧を増加するよう促す。制御装置１４の目的は、電圧上昇率値ＲＲ２で電圧を増加してターゲット電圧値ＶＴ２に達することであり、意図される電圧の傾向は図８に破線矢印で示されている。しかしながら、値ＶＳ２付近の電圧で、放電電極２６と集電電極板２８との間で火花放電が起こり、制御装置１４が整流器２０に電力供給を停止するよう促す場合もある。その後短時間、例えば１〜３０秒で、制御装置１４は整流器２０が再び電圧Ｖ０を印加し、ターゲット電圧ＶＴ２に達するように電圧上昇率ＲＲ２で電圧を増加するよう促す。図７に示す時間ｔと同じ時間ｔの間に合計２回の電圧印加停止が発生している。
【００３７】
図７と図８との比較によると、図７に示す低い方の温度Ｔ１よりも図８に示すように高い方の温度Ｔ２の場合の方が、単位時間で発生する電力供給停止の回数が少ない。その結果、高い方の温度Ｔ２では、整流器２０や他の電気装置への機械的、電気的歪みが軽減され、静電式集塵装置６の寿命が延びる。また、フィールド８に供給される電気エネルギーは、電力供給停止の回数が少ないほど増加する。ここで、電気エネルギーの供給は時間を乗算した電圧に比例、つまり図８の電圧曲線の下に相当する部分に比例する。燃料ガス温度Ｔ２で供給される増加した電気エネルギーは、静電式集塵装置の除去効率を増加する。
【００３８】
このように、静電式集塵装置の制御における燃料ガス温度を考慮することで、該制御の有効性を高め、火花放電の回数を減らし且つアーク放電を最小限に抑えることで機械、電気部品の磨耗を軽減することができる。また、総電源入力も増加し、塵埃粒子除去効率の増加につながる。
【００３９】
図９は本発明の他の実施形態を示す。本実施形態によると、燃料ガス温度は、燃料ガス温度とは無関係に一定に保たれる電圧範囲の選択に関してではなく、電圧上昇率値の選択に関してのみ考慮されている。図９は高温Ｔ２での状態を示す。低温動作時は、選択されるターゲット電圧値ＶＴ１と選択される電圧範囲ＶＲ１は図７に示される状態と同じである。高温Ｔ２での電圧上昇率値ＲＲ２は、図６に示す図に基づいて選択される。図９の電圧曲線を図８に示すものと比べると、電源供給の停止回数及び供給される電気エネルギーに関してはどちらの場合も比較的同様であることが明らかである。しかしながら、図８に示す方法での電圧範囲ＶＲ２と比べ、図９に示す方法での電圧範囲ＶＲ２は幅広く、これにより、図７及び図８に示す方法に基づいて動作する場合と比べ図９に示す方法に基づいて動作する場合には、整流器２０により増大な電気的歪みが生じる場合がある。
【００４０】
図１０は本発明の更なる他の実施形態を示す。図１０に示す状態は図８に示すものと同様であり、低い燃料ガス温度で用いられる値より低い電力上昇率を用いることで、電力制御が高温、例えば２００℃の場合に適用される。電圧上昇率が上昇段階中一貫して一定に保たれるのではないという点が図８の状態と異なる。従って、図１０に示すように、電圧上昇率は、最初、電圧上昇率Ａに示すように比較的高い。その後、電圧上昇率Ｂに示すように低くなる。最終的に、最終電圧上昇率Ｃに示すように電圧上昇率は再び増加する。同一の上昇シーケンスで電圧上昇率が変化することの利点の１つは、初期の高い電圧上昇率Ａによって電力を急速に高レベルに引き上げることができるため、より高い電力が静電式集塵装置に投入されることである。その後、長い期間、この高い電力レベルが低い電圧上昇率Ｂによって保たれる。最終的に、高い電圧上昇率Ｃによって火花放電状態に急速に達することが可能となる。当然のことながら、同一の上昇シーケンスにおける上昇率は、上記とは異なる変化をたどり、他の効果を得ることも可能である。
【００４１】
更なる他の実施形態によると、同一の上昇シーケンスの間に、選択される電圧範囲ＶＲ２を変化させ、静電式集塵装置に投入される電力量の制御を改善することが可能である。従って、図１０に示すように、選択される電圧範囲ＶＲ２は、同一の上昇シーケンスの前半では第１の値をとる。該上昇シーケンスの後半では選択されるターゲット電圧値がＶＴ２からＶＴ２’に上昇し、初期に選択された電圧範囲ＶＲ２よりも幅広い新しく選択された電圧範囲ＶＲ２’となる。
【００４２】
つまり、図１０に示すように、同一の上昇シーケンスにおいて、電圧上昇率と電圧範囲のどちらかを変化させることも、電圧上昇率と電圧範囲の両方を変化させることも可能である。後者の場合、同一の上昇シーケンスにおける電圧上昇率の選択と電圧範囲の選択は互いに依存していても独立していてもよい。
【００４３】
当然のことながら、添付の特許請求の範囲内で上記実施形態の数多くの変形例が可能である。
【００４４】
図４〜１０を参照した上述の説明では、印加される電流と電圧からなる整流器が印加する電力は、印加される電圧を制御すること、つまり、電圧範囲と電圧上昇率を制御することによって間接的に制御される。一方、電流は一定に保たれても変化してもよい。後者の場合、通常、電流は制御されるパラメータ、つまり電圧が上昇するのと同時に上昇し、その結果電流と電圧からなる電力が増加する。当然のことながら、他の変形例も可能である。そのような変形例の１つとしては、電圧範囲及び電圧上昇率に関して図４〜１０を参照して上述したのと同様の原則に従って電流範囲及び／又は電流上昇率を制御することによって、整流器が印加する電力を間接的に制御することがある。さらに、電圧と電流を同時に制御すること、つまり、電圧と電流範囲及び／又は電圧と電流上昇率を制御することで、該電力を間接的に制御することもできる。さらに他の実施形態によると、電圧範囲及び電圧上昇率に関して図４〜１０を参照して上述したのと同様の原則に従って電流範囲及び／又は電流上昇率を制御することによって、制御装置４２が電力を直接制御することも可能である。このように、電力は直接的にも間接的にも制御することができ、間接的制御の場合、電圧及び／又は電流を制御することを含む。
【００４５】
以上、燃料ガス温度が静電式集塵装置６の上流に位置するダクト４で測定される場合を説明した。当然のことながら、燃料ガス温度は、他の位置、例えばダクト３６や静電式集塵装置６の内部において測定することも可能である。重要なことは、測定結果は、静電式集塵装置６内の燃料ガスの温度に関する状態の適切な目安を提示しなければならないという点である。
【００４６】
以上、図４〜８及び１０を参照し、電圧範囲と電圧上昇率の両方を燃料ガス温度に基づいて選択することができると説明した。また、図９を参照し、電圧上昇率だけを燃料ガス温度に基づいて選択し、燃料ガス温度とは無関係に電圧範囲を一定に保つことができると説明した。当然のことながら、さらに他の実施形態によると、電圧範囲のみを燃料ガス温度に基づいて選択し、燃料ガス温度とは無関係に電圧上昇率を一定に保つことも可能である。このように、静電式集塵装置６が動作している燃料ガス温度に対応して電圧上昇率と電圧範囲のどちらか又は両方を選択することができる。これは、電流が電圧の代わりに又は一緒に制御される場合や電力が直接制御される場合にも同様に適用することができる。従って、燃料ガス温度に対応して、電力上昇率と電力範囲のどちらか又は両方を選択してもよい。
【００４７】
上述したように、制御装置１４，１６，１８はそれぞれ燃料ガス温度に関する情報を含む信号を受信し、それに従って、電力範囲及び電力上昇率を選択する。変形例の１つとしては、プラント制御コンピュータ４２などの中央装置が燃料ガス温度に関する情報を含む信号を受信し、電力範囲及び／又は電力上昇率を選択し、選択の結果を各制御装置１４，１６，１８に送信してもよい。
【００４８】
本発明は、ほとんどの種類の塵埃粒子に対して効果的であることが分かっているが、いわゆる低導電性塵埃、つまり、例えばIEEE Std 548-1984: “IEEE Standard Criteria and Guidelines for the Laboratory Measurement and Reporting of Fly Ash Resistivity”, of The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc, New York, USAに従って測定された１＊１０Ｅ１０ｏｈｍ＊ｃｍ以下のバルク抵抗を有する塵埃に対して特に効果的であることが分かった。
【００４９】
ターゲット電圧値は燃料ガス温度に基づいて選択され、選択されたターゲット電圧値は電圧が制御される電圧範囲の選択に用いられることを上述した。上述した例では、選択された電圧範囲の下位電圧Ｖ０は燃料ガス温度とは無関係に常に固定されていた。しかしながら、下限値、つまり電圧範囲の下位電圧Ｖ０も測定された燃料ガス温度などの動作パラメータに基づいて選択することができる。後者の場合、各電圧範囲の下位電圧Ｖ０は、燃料ガス温度が低い場合よりも高い場合の方が低くなってもよい。
【００５０】
要約すると、静電式集塵装置の動作を制御する方法は、電力範囲及び／又は電力上昇率を直接的又は間接的に制御することを含む制御方式を、少なくとも１つの集電電極２８と少なくとも１つの放電電極２６との間に印加される電力に対して用いることを含む。上記プロセスガスの温度が測定される。上記制御方式が電力範囲を制御することを含む場合、電力範囲の上限値ＶＴ１，ＶＴ２が、上記プロセスガスの低い温度Ｔ１場合よりも高い温度Ｔ２の場合の方が低くなるように、上記電力範囲は上記測定された温度に基づいて選択される。上記制御方式が電力上昇率を制御することを含む場合、電力上昇率ＲＲ１，ＲＲ２が、上記プロセスガスの低い温度Ｔ１の場合よりも高い温度Ｔ２の場合の方が低くなるように、上記電力上昇率は上記測定された温度に基づいて選択される。上記少なくとも１つの集電電極２８と放電電極２６との間に印加される電力は上記制御方式によって制御される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの集電電極と少なくとも１つの放電電極とを備え、プロセスガスから塵埃粒子を除去する静電式集塵装置の動作を、塵埃粒子が除去されるプロセスガスの状態に対応して制御する方法に関するものである。
【０００２】
本発明は、さらに、静電式集塵装置の動作を制御する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
発電プラントなどの燃焼プラントでの石炭、石油、泥炭、廃棄物などの燃料の燃焼では、高温のプロセスガスが発生し、このプロセスガスには、とりわけフライアッシュとも呼ばれる塵埃粒子を含んでいる。この塵埃粒子は、例えば、米国特許第４,５０２,８７２号に例示されている種類の、ＥＳＰとも呼ばれる静電式集塵装置によってプロセスガスから除去されることが多い。
【０００４】
一般的に、燃焼プラントは、高温プロセスガスの熱を蒸気の発生に用いるボイラーを備えている。ボイラーの動作状態は、熱伝達面の汚れ具合や供給される燃料の種類や量などによりその時々によって異なる。ボイラーの状態変動により、ボイラーから流出しＥＳＰに流入するプロセスガスの状態も変動する。米国特許第４,６２４,６８５号は、ＥＳＰの制御においてプロセスガスの状態変動を考慮する試みを記載している。米国特許第４,６２４,６８５号によると、燃料ガスの温度が高いほど体積流量が大きくなることが見出されており、燃料ガスの温度が考慮される。つまり、ＥＳＰの電力は、プロセスガスの体積流量の変動を考慮して、測定された温度に応じて制御されている。従って、燃料ガス温度の上昇は、ＥＳＰへの電力の増加を要する体積流量の増加に対応すると考えられる。
【０００５】
米国特許第４,６２４,６８５号に基づくＥＳＰの運転は、放出制限が変動するプロセスガスの状態に応じて行われるという点において成功しているといえる。しかしながら、ＥＰＳの電気部品に対する電気的歪みがかなり高くなる傾向がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、静電式集塵装置ＥＳＰ、特にその電気部品の寿命を延ばすことができるＥＳＰ運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、
少なくとも１つの集電電極と少なくとも１つの放電電極とを備え、プロセスガスから塵埃粒子を除去する静電式集塵装置の動作を、前記塵埃粒子が除去される前記プロセスガスの状態に応じて制御する方法であって、
電力範囲と電力上昇率のうち少なくとも１つを直接的又は間接的に制御することを含む制御方式を、前記少なくとも１つの集電電極と前記少なくとも１つの放電電極との間に印加される電力に対して用い、
前記プロセスガスの温度を測定しと、
前記制御方式が前記電力範囲を制御することを含む場合、電力範囲の上限値が、前記プロセスガスが低い温度の場合よりも前記プロセスガスが高い温度の場合に低くなるように、前記測定された温度に基づいて前記電力範囲を選択し、
前記制御方式が前記電力上昇率を制御することを含む場合、電力上昇率が、前記プロセスガスが低い温度の場合よりも高い温度の場合に低くなるように、前記測定された温度に基づいて前記電力上昇率を選択し、
前記制御方式に基づいて、前記少なくとも１つの集電電極と前記少なくとも１つの放電電力との間に印加される電力を制御することを特徴とする方法によって、達成される。
【０００８】
この方法の利点は、少なくとも１つの集電電極と少なくとも１つの放電電極との間に印加される電力を燃料ガスの温度に応じて制御することにある。そうすることで、プロセスガスの温度がより高い場合には、静電式集塵装置の電気部品の磨耗が少なくなるように電力制御を行うことができる。
【０００９】
本発明の一実施形態によると、前記電力範囲及び／又は前記電力上昇率を選択する際に、前記プロセスガスの温度と、前記少なくとも１つの集電電極と前記少なくとも１つの放電電極との間に印加される電力との関係を用いる。本実施形態の利点は、プロセスガスの温度を利用することで、電力範囲及び／又は電力上昇率をほぼ連続的に変化させることができることにある。静電式集塵装置の除去効率も考慮に入れた関係を用いる方が好ましい場合もある。
【００１０】
本発明の一実施形態によると、前記制御方式は前記電力上昇率を制御することを含む。電力上昇率は、電力供給停止の頻度に大きな影響を与えることが多い。従って、プロセスガスの温度を考慮した電力上昇率の制御がＥＳＰの電気部品の磨耗を著しく低減する傾向がある。
【００１１】
本発明の一実施形態によると、前記制御方式は前記電力範囲と前記電力上昇率の両方を制御することを含む。本実施形態の利点は、従来技術の方法と比べて、ＥＳＰの電気部品にかかる歪みを大きく軽減することにある。
【００１２】
本発明の一実施形態によると、前記制御方式は、同一の上昇シーケンスにおいて、少なくとも２つの異なる電力上昇率を適用することを含む。本実施形態の利点の１つは、静電式集塵装置により高い電力を投入することができることにある。該少なくとも２つの異なる電力上昇率のうち初めに用いる電力上昇率が、後に続く電力上昇率のうち少なくとも１つの値よりも高くなる方が好ましい。
【００１３】
本発明の一実施形態によると、前記制御方式は、同一の上昇シーケンスにおいて、少なくとも２つの異なる電力範囲を適用することを含む。
【００１４】
本発明の更なる目的は、静電式集塵装置、特にその電気部品の寿命を延ばすように静電式集塵装置への電力供給を制御する装置を提供することにある。
【００１５】
この目的は、
少なくとも１つの集電電極と少なくとも１つの放電電極とを備え、プロセスガスから塵埃粒子を除去する静電式集塵装置の動作を、前記塵埃粒子が除去される前記プロセスガスの状態に応じて制御する装置であって、
前記少なくとも１つの集電電極と前記少なくとも１つの放電電極との間に印加される電力に対する制御方式に従って、前記少なくとも１つの集電電極と前記少なくとも１つの放電電極との間に印加される電力を制御する制御装置を備え、前記制御方式は電力範囲及び／又は電力上昇率を直接的又は間接的に制御することを含み、前記制御装置は、前記プロセスガスの温度を示す信号を受信し、前記制御方式が電力範囲を制御することを含む場合、前記電力範囲の上限値が、前記プロセスガスが低い温度の場合よりも前記プロセスガスが高い温度の場合に低くなるように、前記測定された温度に基づいて前記電力範囲を選択し、及び／又は前記制御方式が前記電力上昇率を制御することを含む場合、電力上昇率が、前記プロセスガスが低い温度の場合よりも高い温度の場合に低くなるように、前記測定された温度に基づいて前記電力上昇率を選択することを特徴とする装置によって、達成される。
【００１６】
この装置の利点は、静電式集塵装置の電気部品の磨耗が少なくなるように、少なくとも１つの集電電極と少なくとも１つの放電電極との間に印加される電力を制御するように働くことにある。
【００１７】
本発明の更なる目的及び特徴は明細書及び特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】発電プラントの側面概略図である。
【図２】印加電圧に対する静電式集塵装置のフィールドの塵埃粒子除去効率を示す概略図である。
【図３】従来技術に係る電圧制御方法を示す概略図である。
【図４】本発明の実施形態に係る静電式集塵装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図５】燃焼ガスの温度とターゲット電圧との関係を示す概略図である。
【図６】燃焼ガスの温度と電圧上昇率との関係を示す概略図である。
【図７】燃焼ガスの温度が低い場合の静電式集塵装置の動作を示す概略図である。
【図８】燃焼ガスの温度が高い場合の静電式集塵装置の動作を示す概略図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る静電式集塵装置の動作を示す概略図である。
【図１０】本発明の更なる他の実施形態に係る静電式集塵装置の動作を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の更なる目的及び特徴は明細書及び特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【００２０】
図１は概略図であり、側面から見た発電プラント１を示している。発電プラント１は石炭燃焼ボイラー２を備える。石炭燃焼ボイラー２では、空気の存在下で石炭が燃焼し、いわゆる燃料ガスと呼ばれる高温のプロセスガスが発生し、該燃料ガスはダクト４を通って石炭燃焼ボイラー２から出る。石炭燃焼ボイラー２で発生した燃料ガスは、環境空気に放出される前に除去されなければならない塵埃粒子を含んでいる。ダクト４は、燃料ガスの流れ方向に対してボイラー２の下流に位置する静電式集塵装置ＥＳＰ６に燃料ガスを送る。ＥＳＰ６は、燃料ガスの流れ方向で見て直列に配置された、一般に第１のフィールド８、第２のフィールド１０、第３のフィールド１２と呼ばれるものを備える。この３つのフィールド８，１０，１２はそれぞれ、整流器２０，２２，２４の機能をそれぞれ制御する制御装置１４，１６，１８を備える。
【００２１】
図の明瞭さを保つため、図１には第１のフィールド８の１つの放電電極２６と１つの集電電極２８しか示していないが、フィールド８，１０，１２はそれぞれ複数の放電電極と複数の集電電極を備える。図１は、整流器２０が第１のフィールド８の放電電極２６と集電電極２８との間に電力、つまり電圧と電流を印加し、燃料ガスに含まれる塵埃粒子を帯電させる様子を概略的に示している。帯電された塵埃粒子は集電電極板２８上に集められる。同様の処理が第２、第３のフィールド１０，１２でも行われる。集められた塵埃は、図１には示されていないいわゆるハンマリング装置で集電電極板２８から除去され、最終的にホッパ３０，３２，３４に集められる。
【００２２】
少なくとも一部の塵埃粒子が除去された燃料ガスをＥＳＰ６から煙突３８に送るように設計されたダクト３６が設けられている。煙突３８は燃料ガスを大気に放出する。
【００２３】
温度センサ４０は、ダクト４を通ってきた燃料ガスの温度を測定する。温度センサ４０は、プラント制御コンピュータ４２に、測定された燃料ガス温度に関する情報を含む信号を送信する。プラント制御コンピュータ４２は、次に、各制御装置１４，１６，１８に測定された燃料ガス温度に関する情報を含む信号を送信する。制御装置１４，１６，１８はそれぞれ、以下により詳細に説明する原則に従って整流器２０，２２，２４の動作を制御する。
【００２４】
図２は概略図であり、本発明の元になっている発見の１つを示している。図中のｙ軸は、図１示された整流器２０が第１のフィールド８の放電電極２６と集電電極２８との間に印加した電圧を示している。図２中のｘ軸は、図１に示された温度センサ４０によって測定された燃料ガス温度を示している。図２は３つの曲線を示し、各曲線は第１のフィールド８の特定の塵埃粒子除去効率に対応している。図２では、該３つの曲線は、第１のフィールド８の６０％、７０％、８０％の塵埃粒子除去効率に対応している。予想できる通り、高い除去効率ほど高い電圧を必要とする。図２が示すように、一定の除去効率を達成するために必要とされる電力、つまり電圧は、燃料ガス温度が低い場合よりも高い場合の方が低いことが分かる。従って、例えば、第１の温度Ｔ１において６０％の除去効率を得るために必要とされる電圧Ｖ１は、第１の温度Ｔ１より高い第２の温度Ｔ２において同様の除去効率を得るのに必要とされる電圧Ｖ２より高い。
【００２５】
静電式集塵装置６での塵埃粒子の除去は、特に、放電電極２６周辺に発生するコロナ放電の程度に依存する。一定の塵埃粒子除去効率は一定のコロナの程度に対応する。図２に示す性質について考えられる説明の１つとしては、燃料ガス温度が低い場合よりも高い場合の方が、ある一定程度のコロナを発生するのに要する電圧が低いということである。
【００２６】
図３は、従来技術に基づく電力制御方法を示す。図３では第１のフィールドの電力制御が示されているが、従来技術の方法によると、当然のことながら静電式集電装置の全てのフィールドに同様の手法が用いられている。
【００２７】
図３に示されている方法では、第１のフィールドの整流器を制御する制御装置は、設定された電圧範囲ＶＲ内で電圧を制御する。電圧範囲ＶＲは下位レベルＶ０とターゲット電圧レベルＶＴを含む。制御装置は、整流器がスタート電圧つまり電圧Ｖ０を印加し、その後一定の電圧上昇率ＲＲで電圧を増加するよう促す。結果、図３の電圧曲線が示すようになる。従来技術に基づく該制御方法の目的は、電圧レベルＶ０を印加し電圧上昇率ＲＲで電圧を増加することでターゲット電圧レベルＶＴに達することであり、意図される電圧の傾向は図３に矢印で示されている。しかしながら、電圧ＶＳで、放電電極と集電電極板との間で火花放電が起こり、制御装置が整流器に電力供給を停止するよう促す場合もある。その後短時間、例えば１〜３０秒で、制御装置は、整流器が再び電圧Ｖ０を印加しターゲット電圧ＶＴに達するように電圧上昇率ＲＲで電圧を増加するよう促す。静電式集塵装置の塵埃粒子などの負荷に関する動作状態が変化するため、当然のことながら火花放電率が限界に達する電圧ＶＳは時間とともに変化する。
【００２８】
図４は本発明の実施形態を示す。本実施形態は図２に示す発見に基づいており、燃料ガス温度は、十分な塵埃粒子除去効率を得るために必要となる電力に影響する。図４を参照して説明される本実施形態では、図１に示す整流器２０が印加する電力は、電圧を制御することで間接的に制御されている。
【００２９】
図４に５０で示される第１のステップでは、例えば図１に示した温度センサ４０によって燃料ガス温度を測定する。図４に５２で示される第２のステップでは、第１のステップで測定された温度に基づいて電圧範囲が選択される。図４に５４で示される第３のステップでは、第１のステップで測定された温度に基づいて電圧上昇率が選択される。図４に５６で示される第４のステップでは、例えば放電電極２６と集電電極２８との間の整流器２０などの整流器によって印加される電圧を、選択された電圧範囲及び選択された電圧上昇率に従って制御する。さらに、図４に示すように、ループなっているため、燃料ガス温度が再び測定され、新しい電圧範囲と新しい電圧上昇率が選択される。新しい電圧範囲と新しい電圧上昇率を選択する頻度は予測される燃料ガス温度の安定性に基づいて設定することができる。１時間おきに新しい電圧範囲と新しい電圧上昇率を選択すればよいプラントもあるし、燃料ガス温度が頻繁に変化するためはるかに頻繁に新しい電圧範囲と新しい電圧上昇率を選択する必要があるプラントもある。
【００３０】
当然のことながら、図４に示す制御方法は制御装置１４，１６，１８それぞれに用いても、１つ又は２つだけに用いてもよい。
【００３１】
図５は、燃料ガス温度に基づいて選択されるターゲット電圧値の様子を概略的に示している。図５中に示される曲線は、所望の塵埃除去効率、例えば７０％を示している。図５に示すように、第１の温度Ｔ１、例えば１５０℃では、ターゲット電圧値ＶＴ１が選択される。図５に示すように、第２の温度Ｔ２、例えば２００℃では、ターゲット電圧値ＶＴ２が選択される。図５に示すように、温度Ｔ２で選択されるターゲット電圧値ＶＴ２は、温度Ｔ２よりも低い温度Ｔ１で選択されるターゲット電圧値ＶＴ１よりも低い。選択されたターゲット電圧値に基づいて電圧範囲が選択される。温度Ｔ１での電圧範囲は、下位電圧Ｖ０から始まって選択されたターゲット電圧値ＶＴ１までと選択することができる。温度Ｔ２での電圧範囲は、同じ下位電圧Ｖ０から始まって選択されたターゲット電圧値ＶＴ２までと選択することができる。このように、電圧範囲は温度Ｔ２においてより狭くなっている。
【００３２】
図６は、燃料ガス温度に基づいて選択される電圧上昇率の様子を概略的に示している。図６中の曲線は、経験的に見出した電圧上昇率の適切な値と燃料ガス温度の比較を示している。電圧上昇率値とは選択された電圧範囲の中で電圧が増加する割合である。電圧上昇率の単位はＶ／秒である。図６に示すように、温度Ｔ１、例えば１５０℃では、電圧上昇率値ＲＲ１が選択される。図６に示すように、温度Ｔ２、例えば２００℃では、電圧上昇率ＲＲ２が選択される。図６に示すように、温度Ｔ２で選択される電圧上昇率値ＲＲ２は、温度Ｔ２よりも低い温度Ｔ１で選択される電圧上昇率値ＲＲ１よりも低い。
【００３３】
図７は、温度Ｔ１、例えば１５０℃での本発明の実施形態に基づく電力制御方法を示す。ここでもまた、整流器２０が印加する電力は、電圧を制御することによって間接的に制御される。図７は第１のフィールド８の電圧制御を示しているが、当然のことながら第２、第３のフィールド１０，１２も同様の原則に従って制御することができる。
【００３４】
図７に示す方法では、第１のフィールド８の整流器２０を制御する制御装置１４が、図５を参照して上述したように選択された電圧範囲ＶＲ１内で電圧を制御する。ここで、電圧範囲は下位電圧Ｖ０から選択されたターゲット電圧値ＶＴ１までである。制御装置１４は、整流器が下位電圧Ｖ０である開始電圧を印加し、図６を参照して上述したように選択された電圧上昇率値ＲＲ１で電圧を増加するよう促す。制御装置１４の目的は、電圧上昇率値ＲＲ１で電圧を増加してターゲット電圧値ＶＴ１に達することであり、意図される電圧の傾向は図７に破線矢印で示されている。しかしながら、値ＶＳ１付近の電圧で、放電電極２６と集電電極板２８との間で火花放電が起こり、制御装置１４が整流器２０に電力供給を停止するよう促す場合もある。その後短時間、例えば１〜３０秒で、制御装置１４は整流器２０が再び電圧Ｖ０を印加し、ターゲット電圧ＶＴ１に達するように電圧上昇率ＲＲ１で電圧を増加するよう促す。図７に示す時間ｔの間に合計３回の電圧印加停止が発生している。
【００３５】
図８は、温度Ｔ２、例えば２００℃での本発明の実施形態に基づく電力制御方法を示す。図７に示す場合と同様、整流器２０が印加する電力は、電圧を制御することによって間接的に制御される。図８では第１のフィールド８の電圧制御を示しているが、当然のことながら第２、第３のフィールド１０，１２も同様の原則に従って制御することができる。
【００３６】
図８に示す方法では、第１のフィールド８の整流器２０を制御する制御装置１４が、図５を参照して上述したように選択された電圧範囲ＶＲ２内で電圧を制御する。ここで、電圧範囲は下位電圧Ｖ０から選択されたターゲット電圧値ＶＴ２までである。制御装置１４は、整流器２０が下位電圧Ｖ０である開始電圧を印加し、図６を参照して上述したように選択された電圧上昇率値ＲＲ２で電圧を増加するよう促す。制御装置１４の目的は、電圧上昇率値ＲＲ２で電圧を増加してターゲット電圧値ＶＴ２に達することであり、意図される電圧の傾向は図８に破線矢印で示されている。しかしながら、値ＶＳ２付近の電圧で、放電電極２６と集電電極板２８との間で火花放電が起こり、制御装置１４が整流器２０に電力供給を停止するよう促す場合もある。その後短時間、例えば１〜３０秒で、制御装置１４は整流器２０が再び電圧Ｖ０を印加し、ターゲット電圧ＶＴ２に達するように電圧上昇率ＲＲ２で電圧を増加するよう促す。図７に示す時間ｔと同じ時間ｔの間に合計２回の電圧印加停止が発生している。
【００３７】
図７と図８との比較によると、図７に示す低い方の温度Ｔ１よりも図８に示すように高い方の温度Ｔ２の場合の方が、単位時間で発生する電力供給停止の回数が少ない。その結果、高い方の温度Ｔ２では、整流器２０や他の電気装置への機械的、電気的歪みが軽減され、静電式集塵装置６の寿命が延びる。また、フィールド８に供給される電気エネルギーは、電力供給停止の回数が少ないほど増加する。ここで、電気エネルギーの供給は時間を乗算した電圧に比例、つまり図８の電圧曲線の下に相当する部分に比例する。燃料ガス温度Ｔ２で供給される増加した電気エネルギーは、静電式集塵装置の除去効率を増加する。
【００３８】
このように、静電式集塵装置の制御における燃料ガス温度を考慮することで、該制御の有効性を高め、火花放電の回数を減らし且つアーク放電を最小限に抑えることで機械、電気部品の磨耗を軽減することができる。また、総電源入力も増加し、塵埃粒子除去効率の増加につながる。
【００３９】
図９は本発明の他の実施形態を示す。本実施形態によると、燃料ガス温度は、燃料ガス温度とは無関係に一定に保たれる電圧範囲の選択に関してではなく、電圧上昇率値の選択に関してのみ考慮されている。図９は高温Ｔ２での状態を示す。低温動作時は、選択されるターゲット電圧値ＶＴ１と選択される電圧範囲ＶＲ１は図７に示される状態と同じである。高温Ｔ２での電圧上昇率値ＲＲ２は、図６に示す図に基づいて選択される。図９の電圧曲線を図８に示すものと比べると、電源供給の停止回数及び供給される電気エネルギーに関してはどちらの場合も比較的同様であることが明らかである。しかしながら、図８に示す方法での電圧範囲ＶＲ２と比べ、図９に示す方法での電圧範囲ＶＲ２は幅広く、これにより、図７及び図８に示す方法に基づいて動作する場合と比べ図９に示す方法に基づいて動作する場合には、整流器２０により増大な電気的歪みが生じる場合がある。
【００４０】
図１０は本発明の更なる他の実施形態を示す。図１０に示す状態は図８に示すものと同様であり、低い燃料ガス温度で用いられる値より低い電力上昇率を用いることで、電力制御が高温、例えば２００℃の場合に適用される。電圧上昇率が上昇段階中一貫して一定に保たれるのではないという点が図８の状態と異なる。従って、図１０に示すように、電圧上昇率は、最初、電圧上昇率Ａに示すように比較的高い。その後、電圧上昇率Ｂに示すように低くなる。最終的に、最終電圧上昇率Ｃに示すように電圧上昇率は再び増加する。同一の上昇シーケンスで電圧上昇率が変化することの利点の１つは、初期の高い電圧上昇率Ａによって電力を急速に高レベルに引き上げることができるため、より高い電力が静電式集塵装置に投入されることである。その後、長い期間、この高い電力レベルが低い電圧上昇率Ｂによって保たれる。最終的に、高い電圧上昇率Ｃによって火花放電状態に急速に達することが可能となる。当然のことながら、同一の上昇シーケンスにおける上昇率は、上記とは異なる変化をたどり、他の効果を得ることも可能である。
【００４１】
更なる他の実施形態によると、同一の上昇シーケンスの間に、選択される電圧範囲ＶＲ２を変化させ、静電式集塵装置に投入される電力量の制御を改善することが可能である。従って、図１０に示すように、選択される電圧範囲ＶＲ２は、同一の上昇シーケンスの前半では第１の値をとる。該上昇シーケンスの後半では選択されるターゲット電圧値がＶＴ２からＶＴ２’に上昇し、初期に選択された電圧範囲ＶＲ２よりも幅広い新しく選択された電圧範囲ＶＲ２’となる。
【００４２】
つまり、図１０に示すように、同一の上昇シーケンスにおいて、電圧上昇率と電圧範囲のどちらかを変化させることも、電圧上昇率と電圧範囲の両方を変化させることも可能である。後者の場合、同一の上昇シーケンスにおける電圧上昇率の選択と電圧範囲の選択は互いに依存していても独立していてもよい。
【００４３】
当然のことながら、添付の特許請求の範囲内で上記実施形態の数多くの変形例が可能である。
【００４４】
図４〜１０を参照した上述の説明では、印加される電流と電圧からなる整流器が印加する電力は、印加される電圧を制御すること、つまり、電圧範囲と電圧上昇率を制御することによって間接的に制御される。一方、電流は一定に保たれても変化してもよい。後者の場合、通常、電流は制御されるパラメータ、つまり電圧が上昇するのと同時に上昇し、その結果電流と電圧からなる電力が増加する。当然のことながら、他の変形例も可能である。そのような変形例の１つとしては、電圧範囲及び電圧上昇率に関して図４〜１０を参照して上述したのと同様の原則に従って電流範囲及び／又は電流上昇率を制御することによって、整流器が印加する電力を間接的に制御することがある。さらに、電圧と電流を同時に制御すること、つまり、電圧と電流範囲及び／又は電圧と電流上昇率を制御することで、該電力を間接的に制御することもできる。さらに他の実施形態によると、電圧範囲及び電圧上昇率に関して図４〜１０を参照して上述したのと同様の原則に従って電流範囲及び／又は電流上昇率を制御することによって、制御装置４２が電力を直接制御することも可能である。このように、電力は直接的にも間接的にも制御することができ、間接的制御の場合、電圧及び／又は電流を制御することを含む。
【００４５】
以上、燃料ガス温度が静電式集塵装置６の上流に位置するダクト４で測定される場合を説明した。当然のことながら、燃料ガス温度は、他の位置、例えばダクト３６や静電式集塵装置６の内部において測定することも可能である。重要なことは、測定結果は、静電式集塵装置６内の燃料ガスの温度に関する状態の適切な目安を提示しなければならないという点である。
【００４６】
以上、図４〜８及び１０を参照し、電圧範囲と電圧上昇率の両方を燃料ガス温度に基づいて選択することができると説明した。また、図９を参照し、電圧上昇率だけを燃料ガス温度に基づいて選択し、燃料ガス温度とは無関係に電圧範囲を一定に保つことができると説明した。当然のことながら、さらに他の実施形態によると、電圧範囲のみを燃料ガス温度に基づいて選択し、燃料ガス温度とは無関係に電圧上昇率を一定に保つことも可能である。このように、静電式集塵装置６が動作している燃料ガス温度に対応して電圧上昇率と電圧範囲のどちらか又は両方を選択することができる。これは、電流が電圧の代わりに又は一緒に制御される場合や電力が直接制御される場合にも同様に適用することができる。従って、燃料ガス温度に対応して、電力上昇率と電力範囲のどちらか又は両方を選択してもよい。
【００４７】
上述したように、制御装置１４，１６，１８はそれぞれ燃料ガス温度に関する情報を含む信号を受信し、それに従って、電力範囲及び電力上昇率を選択する。変形例の１つとしては、プラント制御コンピュータ４２などの中央装置が燃料ガス温度に関する情報を含む信号を受信し、電力範囲及び／又は電力上昇率を選択し、選択の結果を各制御装置１４，１６，１８に送信してもよい。
【００４８】
本発明は、ほとんどの種類の塵埃粒子に対して効果的であることが分かっているが、いわゆる低導電性塵埃、つまり、例えばIEEE Std 548-1984: “IEEE Standard Criteria and Guidelines for the Laboratory Measurement and Reporting of Fly Ash Resistivity”, of The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc, New York, USAに従って測定された１＊１０Ｅ１０ｏｈｍ＊ｃｍ以下のバルク抵抗を有する塵埃に対して特に効果的であることが分かった。
【００４９】
ターゲット電圧値は燃料ガス温度に基づいて選択され、選択されたターゲット電圧値は電圧が制御される電圧範囲の選択に用いられることを上述した。上述した例では、選択された電圧範囲の下位電圧Ｖ０は燃料ガス温度とは無関係に常に固定されていた。しかしながら、下限値、つまり電圧範囲の下位電圧Ｖ０も測定された燃料ガス温度などの動作パラメータに基づいて選択することができる。後者の場合、各電圧範囲の下位電圧Ｖ０は、燃料ガス温度が低い場合よりも高い場合の方が低くなってもよい。
【００５０】
要約すると、静電式集塵装置の動作を制御する方法は、電力範囲及び／又は電力上昇率を直接的又は間接的に制御することを含む制御方式を、少なくとも１つの集電電極２８と少なくとも１つの放電電極２６との間に印加される電力に対して用いることを含む。上記プロセスガスの温度が測定される。上記制御方式が電力範囲を制御することを含む場合、電力範囲の上限値ＶＴ１，ＶＴ２が、上記プロセスガスの低い温度Ｔ１場合よりも高い温度Ｔ２の場合の方が低くなるように、上記電力範囲は上記測定された温度に基づいて選択される。上記制御方式が電力上昇率を制御することを含む場合、電力上昇率ＲＲ１，ＲＲ２が、上記プロセスガスの低い温度Ｔ１の場合よりも高い温度Ｔ２の場合の方が低くなるように、上記電力上昇率は上記測定された温度に基づいて選択される。上記少なくとも１つの集電電極２８と放電電極２６との間に印加される電力は上記制御方式によって制御される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの集電電極（２８）と少なくとも１つの放電電極（２６）とを備え、プロセスガスから塵埃粒子を除去する静電式集塵装置（６）の動作を、前記塵埃粒子が除去される前記プロセスガスの状態に応じて制御する方法であって、
電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）と電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）のうち少なくとも１つを直接的又は間接的に制御することを含む制御方式を、前記少なくとも１つの集電電極（２８）と前記少なくとも１つの放電電極（２６）との間に印加される電力に対して用い、
前記プロセスガスの温度（Ｔ１，Ｔ２）を測定し、
前記制御方式が前記電力範囲を制御することを含む場合、電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）の上限値（ＶＴ１，ＶＴ２）が、前記プロセスガスが低い温度（Ｔ１）の場合よりも前記プロセスガスが高い温度（Ｔ２）の場合に低くなるように、前記測定された温度（Ｔ１，Ｔ２）に基づいて前記電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）を選択し、
前記制御方式が前記電力上昇率を制御することを含む場合、電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）が、前記プロセスガスが低い温度（Ｔ１）の場合よりも前記プロセスガスが高い温度（Ｔ２）の場合に低くなるように、前記測定された温度（Ｔ１，Ｔ２）に基づいて前記電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）を選択し、
前記制御方式に基づいて、前記少なくとも１つの集電電極（２８）と前記少なくとも１つの放電電力（２６）との間に印加される電力を制御することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）及び／又は前記電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）を選択する際に、前記プロセスガスの温度（Ｔ１，Ｔ２）と、前記少なくとも１つの集電電極（２８）と前記少なくとも１つの放電電極（２６）との間に印加される電力との関係を用いることをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記制御方式は前記電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）を制御することを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記制御方式は前記電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）と前記電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）の両方を制御することを含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記制御方式は、同一の上昇シーケンスにおいて、少なくとも２つの異なる電力上昇率（Ａ，Ｂ，Ｃ）を適用することを含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記制御方式、同一の上昇シーケンスにおいて、少なくとも２つの異なる電力範囲（ＶＲ２，ＶＲ２’）を適用することを含む、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの集電電極（２８）と少なくとも１つの放電電極（２６）とを備え、プロセスガスから塵埃粒子を除去する静電式集塵装置（６）の動作を、前記塵埃粒子が除去される前記プロセスガスの状態に応じて制御する装置であって、
前記少なくとも１つの集電電極（２８）と前記少なくとも１つの放電電極（２６）との間に印加される電力に対する制御方式に従って、前記少なくとも１つの集電電極（２８）と前記少なくとも１つの放電電極（２６）との間に印加される電力を制御する制御装置（１４，１６，１８）を備え、前記制御方式は電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）と電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）のうち少なくとも１つを直接的又は間接的に制御することを含み、前記制御装置（１４，１６，１８）は、前記プロセスガスの温度（Ｔ１，Ｔ２）を示す信号を受信し、前記制御方式が前記電力範囲を制御することを含む場合、電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）の上限値（ＶＴ１，ＶＴ２）が、前記プロセスガスが低い温度（Ｔ１）の場合よりも前記プロセスガスが高い温度（Ｔ２）の場合に低くなるように、前記測定された温度（Ｔ１，Ｔ２）に基づいて前記電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）を選択し、及び／又は前記制御方式が前記電力上昇率を制御することを含む場合、電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）が、前記プロセスガスが低い温度（Ｔ１）の場合よりも前記プロセスガスが高い温度（Ｔ２）の場合に低くなるように、前記測定された温度（Ｔ１，Ｔ２）に基づいて前記電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）を選択することを特徴とする装置。
【請求項８】
前記電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）及び／又は前記電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）を選択する際に、前記プロセスガスの温度（Ｔ１，Ｔ２）と、前記少なくとも１つの集電電極（２８）と前記少なくとも１つの放電電極（２６）との間に印加される電力との関係を用いる、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記制御方式は前記電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）を制御することを含む、請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
前記制御方式は前記電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）と前記電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）の両方を制御することを含む、請求項７ないし９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記制御方式は、同一の上昇シーケンスにおいて、少なくとも２つの異なる電力上昇率（Ａ，Ｂ，Ｃ）を適用することを含む、請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記制御方式は、同一の上昇シーケンスにおいて、少なくとも２つの異なる電力範囲（ＶＲ２，ＶＲ２’）を適用することを含む、請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１】
少なくとも１つの集電電極（２８）と少なくとも１つの放電電極（２６）とを備え、プロセスガスから塵埃粒子を除去する静電式集塵装置（６）の動作を、前記塵埃粒子が除去される前記プロセスガスの状態に応じて制御する方法であって、
電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）と電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）のうち少なくとも１つを直接的又は間接的に制御することを含む制御方式を、前記少なくとも１つの集電電極（２８）と前記少なくとも１つの放電電極（２６）との間に印加される電力に対して用い、
前記プロセスガスの温度（Ｔ１，Ｔ２）を測定し、
前記制御方式が前記電力範囲を制御することを含む場合、電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）の上限値（ＶＴ１，ＶＴ２）が、前記プロセスガスが低い温度（Ｔ１）の場合よりも前記プロセスガスが高い温度（Ｔ２）の場合に低くなるように、前記測定された温度（Ｔ１，Ｔ２）に基づいて前記電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）を選択し、
前記制御方式が前記電力上昇率を制御することを含む場合、電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）が、前記プロセスガスが低い温度（Ｔ１）の場合よりも前記プロセスガスが高い温度（Ｔ２）の場合に低くなるように、前記測定された温度（Ｔ１，Ｔ２）に基づいて前記電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）を選択し、
前記制御方式に基づいて、前記少なくとも１つの集電電極（２８）と前記少なくとも１つの放電電力（２６）との間に印加される電力を制御することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）及び／又は前記電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）を選択する際に、前記プロセスガスの温度（Ｔ１，Ｔ２）と、前記少なくとも１つの集電電極（２８）と前記少なくとも１つの放電電極（２６）との間に印加される電力との関係を用いることをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記制御方式は前記電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）を制御することを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記制御方式は前記電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）と前記電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）の両方を制御することを含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記制御方式は、同一の上昇シーケンスにおいて、少なくとも２つの異なる電力上昇率（Ａ，Ｂ，Ｃ）を適用することを含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記制御方式、同一の上昇シーケンスにおいて、少なくとも２つの異なる電力範囲（ＶＲ２，ＶＲ２’）を適用することを含む、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの集電電極（２８）と少なくとも１つの放電電極（２６）とを備え、プロセスガスから塵埃粒子を除去する静電式集塵装置（６）の動作を、前記塵埃粒子が除去される前記プロセスガスの状態に応じて制御する装置であって、
前記少なくとも１つの集電電極（２８）と前記少なくとも１つの放電電極（２６）との間に印加される電力に対する制御方式に従って、前記少なくとも１つの集電電極（２８）と前記少なくとも１つの放電電極（２６）との間に印加される電力を制御する制御装置（１４，１６，１８）を備え、前記制御方式は電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）と電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）のうち少なくとも１つを直接的又は間接的に制御することを含み、前記制御装置（１４，１６，１８）は、前記プロセスガスの温度（Ｔ１，Ｔ２）を示す信号を受信し、前記制御方式が前記電力範囲を制御することを含む場合、電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）の上限値（ＶＴ１，ＶＴ２）が、前記プロセスガスが低い温度（Ｔ１）の場合よりも前記プロセスガスが高い温度（Ｔ２）の場合に低くなるように、前記測定された温度（Ｔ１，Ｔ２）に基づいて前記電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）を選択し、及び／又は前記制御方式が前記電力上昇率を制御することを含む場合、電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）が、前記プロセスガスが低い温度（Ｔ１）の場合よりも前記プロセスガスが高い温度（Ｔ２）の場合に低くなるように、前記測定された温度（Ｔ１，Ｔ２）に基づいて前記電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）を選択することを特徴とする装置。
【請求項８】
前記電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）及び／又は前記電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）を選択する際に、前記プロセスガスの温度（Ｔ１，Ｔ２）と、前記少なくとも１つの集電電極（２８）と前記少なくとも１つの放電電極（２６）との間に印加される電力との関係を用いる、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記制御方式は前記電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）を制御することを含む、請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
前記制御方式は前記電力範囲（ＶＲ１，ＶＲ２）と前記電力上昇率（ＲＲ１，ＲＲ２）の両方を制御することを含む、請求項７ないし９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記制御方式は、同一の上昇シーケンスにおいて、少なくとも２つの異なる電力上昇率（Ａ，Ｂ，Ｃ）を適用することを含む、請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記制御方式は、同一の上昇シーケンスにおいて、少なくとも２つの異なる電力範囲（ＶＲ２，ＶＲ２’）を適用することを含む、請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２０１２−５０４４８５（Ｐ２０１２−５０４４８５Ａ）
【公表日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２９５３１（Ｐ２０１１−５２９５３１）
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０６２６０３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３７７３７
【国際公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（５０３４１６３５３）アルストム テクノロジー リミテッド (394)
【氏名又は名称原語表記】ＡＬＳＴＯＭ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ
【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ７， ＣＨ−５４０１ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０６２６０３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３７７３７
【国際公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（５０３４１６３５３）アルストム テクノロジー リミテッド (394)
【氏名又は名称原語表記】ＡＬＳＴＯＭ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ
【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ７， ＣＨ−５４０１ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
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