专利名称：直流供电超宽极距除尘系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种直流供电超宽极距除尘系统，属于静电除尘技术领域。
背景技术：
在国内外静电除尘领域，自1950年以来，几乎清一色地采用"最佳电火花率除尘 法"，该方法之所以能取代"以粉尘浓度实际值为控制目标量的静电除尘法"，主要原因是它 采用了 "以最佳电火花放电频率(简称为最佳电火花率)"作为控制目标量，而"电火花率" 是一个极易在线检测和在线控制的物理量。 事实上，"最佳电火花率除尘法"的理论根据存在着严重的问题，该方法错误地把 所谓的"最佳电火花率fm"当成了追求除尘效果最佳化的"控制目标量"。 本申请人从理论上证明上述的"电火花率f "，与"除尘效果n "之间，只具有一定 的连带性的关系，并不存在一一对应的相关性，因此，不应把"最佳电火花率fm"作为控制目标量。
本申请人从理论上和工程实践上证实，该方法还存在着如下两个重要问题 (1)上述方法错误地认为根据该除尘法获得的所谓"最佳除尘效率nm，就是该除
尘器可能得到的"最大除尘效率n/(注实际上是nm< nM)。
(2)上述方法还错误地认为采用为最佳电火花率除尘法配套设计的现行传统的
"工频电源"时，所获得的所谓"最佳除尘效率n/就是上述的"最佳除尘效率n/(注实 际上是nx < n迈< nM)。
本申请人的上述观点详见本申请人公开发表的下述学术论文(l)赵富，等， 质疑传统最佳电火花率除尘法的物理依据，全国静电除尘学术年会论文集2007. 10; (2)Zhao Fu， etc, Query on theSustainabie Development of Traditional Dust PrecipitationUsing Optimal Electric Spark Rate. ICESP-XI，2008. 10。
下面简要对"最佳电火花率除尘法"的技术要点及其缺点分析如下"最佳电火花率除尘法"由如下相互联系且密不可分的"三个要素"构成 (1)控制目标量最佳电火花率(fm); (2)电场形式窄极距式(同极距280mm-400mm); (3)供电方式工频整流式(常称为工频电源)。
其中 第(1)个要素的'最佳电火花率(fm)'是基础部分，即该除尘法从理论上认为所 谓的最佳电火花放电频率fm即最佳电火花率，可以作为追求"除尘效果最佳化"的"控制目 标量"，只要被控的除尘器电场中出现预先所给定的"最佳电火花率fm"，就意味着除尘器系 统已经达到了所追求的"最佳除尘效果"这个"控制目标"； 第(2)个要素的"窄极距式"电场形式是确保在设计的电场电压量值适当高的条 件下就能够发生所期望的频繁电火花放电过程，并最终能够出现最佳电火花放电频率fm 的电场结构条件；[0017] 第(3)个要素的"工频整流式"供电方式，常被称为工频电源，是为了确保在电场
内实施所需要的频繁电火花放电时，利用整流不滤波的工频电源电压过零的特性，去自然
熄灭放电过程，避免像直流电源发生那种"自持式放电过程"而导致除尘过程失败。 可见，构成最佳电火花率除尘法的上述三个要素，是相互联系且密不可分的，从一
个除尘方法的构成上看，它们是一个统一的整体，三者缺一不可。
最佳电火花率除尘法存在如下三个主要缺点 (1)除尘效果不可靠，这是由于它把最佳电火花率(fm)作为控制目标量的不可靠 性造成的； (2)耗钢材多，这是由于必须采用窄极距式电场结构造成的； (3)耗电多，这是由于必须采用工频式供电方式和追求电火花率最佳化的机制 等造成的(本申请人从理论上已经证明最佳电火花率fm与电场消耗电功率最大值相对 应，以及证明采用最佳电火花率除尘法必须使用的工频供电方式将比直流供电方式多消耗 90%左右的电會^;，详见论文(2) :Zhao Fu， etc, Query on the SustainabieDevelopment of Traditional Dust Precipitation Using OptimalElectric Spark Rate. ICESP-XI， 2008. 10); 论文(3) :Zhao Fu， etc, Descovery of the Power-Saving Principle of Electrostatic DustPrecipitation Using DC Syupply. ICESP-X，2006. 6。 显然，上述的最佳电火花率除尘法所存在的主要缺点，全部都是源自该除尘法的 "三个构成要素"。 另一篇现有技术是本申请人申请的中国专利"直流静电除尘法及除尘器"(专利申 请号为200410101755. 7)，该专利申请的技术要点是将直流电源接至超宽极距除尘器的电 场电极上，所述除尘器的同极距为400-800mm。上述专利申请的缺点是没有提供如何使除尘 系统达到预期除尘效果的控制方案，其显著缺点是缺少明确可行的确保除尘效果可靠达标 的控制目标量，即对静电除尘的效果缺少技术保障措施。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术中存在的缺点，而提供一种 节电明显、大量节省钢材和简单易行、能够确保除尘系统排放可靠达标的直流供电超宽极 距除尘系统。 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案 本实用新型由以粉尘浓度实际值或准粉尘浓度实际值作为控制目标量的直流电 源控制系统、直流电源、超宽极距除尘器组成；所述以粉尘浓度实际值或准粉尘浓度实际值 作为控制目标量的直流电源控制系统的输出端接所述直流电源的控制端，所述直流电源的 输出端接超宽极距除尘器电场的电极端；所述准粉尘浓度实际值为粉尘浊度实际值或超宽 极距除尘器电场的负载电流实际值。 当采用以粉尘浓度实际值作为控制目标量时，其直流电源控制系统由粉尘浓度检 测装置、粉尘浓度给定器、加法器、带积分环节的调节器组成；粉尘浓度检测装置和粉尘浓 度给定器的输出端分别接加法器的输入端，加法器的输出端接带积分环节的调节器的输入 端，带积分环节的调节器的输出端接所述直流电源的控制端。 当采用以粉尘浊度实际值作为控制目标量时，其直流电源控制系统由粉尘浊度检
5测装置、粉尘浊度给定器、加法器、带积分环节的调节器、微处理器、离线式粉尘浓度检测装 置组成；粉尘浊度检测装置和粉尘浊度给定器的输出端分别接加法器的输入端，加法器的 输出端接带积分环节的调节器的输入端，带积分环节的调节器的输出端接所述直流电源的 控制端；所述粉尘浊度检测装置、离线式粉尘浓度检测装置、直流电源的输出端分别接所述 微处理器的相应输入端。 当采用以所述负载电流实际值作为控制目标量时，其直流电源控制系统由电流给 定器、加法器、带积分环节的调节器、电流取样器、微处理器、离线式粉尘浓度检测装置组 成；所述电流给定器和电流取样器的输出端分别接加法器的输入端，加法器的输出端接带 积分环节的调节器的输入端；带积分环节的调节器的输出端接直流电源的控制端，所述直 流电源的输出端、电流取样器的输出端、离线式粉尘浓度检测装置的输出端分别接所述微 处理器的相应输入端。 本实用新型的有益效果是能够确保本除尘系统的排放可靠达标，同时，还能够节
约电能约60-90%，节约钢材10%以上。 本实用新型的有益效果还体现在下面几点 (1)首先，最为直接的构思，是把被最佳电火花率除尘理论偏见所遗弃了半个多世 纪至今的"粉尘浓度在线检测装置"请回来，并把其输出的粉尘浓度实际值d。提升为"控制 目标量" a、以粉尘浓度实际值d。为"控制目标量"，只要控制系统被设计成无静差系统，通 过适当调整粉尘浓度给定值di，那么本除尘系统就一定能够排放达标； b、粉尘浓度在线检测技术的发展受到了严重的抑制，但它毕竟还是会随着其它技 术的进步而有所进步，目前有些产品已经具有一定的实用性，在有条件的地方，已经允许把 它输出的粉尘浓度实际值d。当作追求静电除尘排放达标的"控制目标量"。 (2)对大多数不具备把粉尘浓度实际值d。当作追求静电除尘排放达标的"控制目 标量"的条件下，本实用新型设计了一种"替代性的控制目标量"，即把除尘器电场负载电 流实际值I。提升为追求静电除尘排放达标的"准控制目标量I。"；。这时，只要做到如下两 点，就也能确保该静电除尘排放达标的目的得以实现 a、在负载电流实际值闭环控制系统中，所采用的调节器被设计成带有积分环节的 形式，使得恒有准控制目标量实际值I。等于准控制目标量给定值Ii的结果，即I。 = Ii，这 就保证了除尘器电场内部的粉尘浓度平均值S不变，于是为维持其出口处排放达标创造 了保障性的条件； b、在适当的时候，用辅助的离线式粉尘浓度检测装置输出的排放粉尘浓度实际值 d。，对上述的准控制目标量实际值1。作一下校准。 (3)如果愿意采用"粉尘浊度实际值实际值d。'"替代"准控制目标量I。"也可以， 实施的方法与上述的第(2)点相类似。
图1为本实用新型的除尘系统的原理框图。 图2为以粉尘浓度实际值为控制目标量的除尘系统原理框图。 图3为以粉尘浓度实际值为控制目标量的除尘 统中的直流电源控制系统的电路原理示意图。 图4为以粉尘浊度实际值为控制目标量的除尘系统的原理框图。 图5为以负载电流实际值为控制目标量的除尘系统的原理框图。 图6为以负载电流实际值为控制目标量的除尘系统的直流电源控制系统的电路
原理示意图。 在图1-6中FNZ为粉尘浓度检测装置、CCQ为超宽极距除尘器、FZZ为粉尘浊度检 测装置、PP为微处理器。
具体实施方式
实施例l(参见图1-3): 本实施例是由以粉尘浓度实际值作为控制目标量的直流电源控制系统、直流电 源、超宽极距除尘器组成；所述以粉尘浓度实际值作为控制目标量的直流电源控制系统的 输出端接所述直流电源的控制端，所述直流电源的输出端接超宽极距除尘器电场的电极端 (参见图1)。 所述直流电源控制系统由粉尘浓度检测装置、粉尘浓度给定器、加法器、带积分环 节的调节器组成；粉尘浓度检测装置和粉尘浓度给定器的输出端分别接加法器的输入端， 加法器的输出端接带积分环节的调节器的输入端，带积分环节的调节器的输出端接所述直 流电源的控制端(参见图2)。 所述加法器和带积分环节的调节器由运算放大器YF1、电容器Cl、积分电阻Rl-R2 组成；电容器C1并联在运算放大器YF1的输入端与输出端上；所述粉尘浓度给定器采用电 位器RP1，所述电位器RP1接在参考电压VMf与地之间，其输出端经积分电阻Rl接运算放大 器YF1的输入端；所述粉尘浓度检测装置FNZ的输出端经积分电阻R2接运算放大器YF1的 输入端(参见图3)。 所述直流电源采用工频可控硅整流滤波电路KZLD(或中频、高频逆变可控硅整流 滤波电路等)。 实施例2(参见图4): 本实施例是采用以粉尘浊度实际值作为控制目标量，其直流电源控制系统由粉尘 浊度检测装置、粉尘浊度给定器、加法器、带积分环节的调节器、微处理器、离线式粉尘浓度 检测装置组成；粉尘浊度检测装置和粉尘浊度给定器的输出端分别接加法器的输入端，加 法器的输出端接带积分环节的调节器的输入端，带积分环节的调节器的输出端接所述直流 电源的控制端；所述直流电源的输出端接超宽极距除尘器CCQ的电极端；所述粉尘浊度检 测装置、离线式粉尘浓度检测装置、直流电源的输出端分别接所述微处理器的相应输入端。 所述加法器和带积分环节的调节器由运算放大器、电容器、两个积分电阻组成；电 容器并联在所述运算放大器的输入端与输出端上；所述粉尘浊度给定器采用电位器，所述 电位器接在参考电压VMf与地之间，其输出端经其相应的积分电阻接运算放大器的输入端； 所述粉尘浊度检测装置的输出端经其相应的积分电阻接运算放大器的输入端(参见图3)。 所述直流电源采用工频可控硅整流滤波电路KZLD(或中频、高频逆变可控硅整流 滤波电路等)。 实施例3(参见图5-6):[0057] 本实施例是采用以所述负载电流实际值作为控制目标量，其直流电源控制系统由电流给定器、加法器、带积分环节的调节器、电流取样器、微处理器、离线式粉尘浓度检测装置组成；所述电流给定器和电流取样器的输出端分别接加法器的输入端，加法器的输出端接带积分环节的调节器的输入端；带积分环节的调节器的输出端接直流电源的控制端，所述直流电源的输出端接超宽极距除尘器CCQ的电极端；所述直流电源的输出端、电流取样器的输出端、离线式粉尘浓度检测装置的输出端分别接所述微处理器的相应输入端。[0058] 所述加法器和带积分环节的调节器由运算放大器YF2、电容器C2、积分电阻R3-R4组成；电容器C2并联在运算放大器YF2的输入端与输出端上；所述电流取样器采用直流互感器LH，直流互感器LH套在所述直流电源的输出线上；直流互感器LH的一路输出端经积分电阻R4接运算放大器YF2的输入端，直流互感器LH的另一路的输出端接微处理器P P的相应输入端；离线式粉尘浓度检测装置FNZ的输出端、所述直流电源的输出端分别接微处理器P P的相应输入端(参见图6)。 所述直流电源采用工频可控硅整流滤波电路KZLD(或中频、高频逆变可控硅整流滤波电路等)。
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权利要求直流供电超宽极距除尘系统，其特征在于它由以粉尘浓度实际值或准粉尘浓度实际值作为控制目标量的直流电源控制系统、直流电源、超宽极距除尘器组成；所述以粉尘浓度实际值(d0)或准粉尘浓度实际值作为控制目标量的直流电源控制系统的输出端接所述直流电源的控制端，所述直流电源的输出端接超宽极距除尘器电场的电极端；所述准粉尘浓度实际值为粉尘浊度实际值(d0′)或超宽极距除尘器电场的负载电流实际值(I0)。
2. 根据权利要求1所述的直流供电超宽极距除尘系统，其特征在于当采用以粉尘浓度 实际值作为控制目标量时，其直流电源控制系统由粉尘浓度检测装置、粉尘浓度给定器、加 法器、带积分环节的调节器组成；粉尘浓度检测装置和粉尘浓度给定器的输出端分别接加 法器的输入端，加法器的输出端接带积分环节的调节器的输入端，带积分环节的调节器的 输出端接所述直流电源的控制端。
3. 根据权利要求2所述的直流供电超宽极距除尘系统，其特征在于所述加法器和带积 分环节的调节器由运算放大器(YF1)、电容器(Cl)、积分电阻(R1)-(R2)组成；电容器(Cl) 并联在运算放大器(YF1)的输入端与输出端上；所述粉尘浓度给定器采用电位器(RP1)， 所述电位器(RP1)接在参考电压V^与地之间，其输出端经积分电阻(Rl)接运算放大器 (YF1)的输入端；所述粉尘浓度检测装置(FNZ)的输出端经积分电阻(R2)接运算放大器 (YF1)的输入端。
4. 根据权利要求3所述的直流供电超宽极距除尘系统，其特征在所述直流电源采用工 频或中频、高频逆变整流滤波电路(KZLD)。
5. 根据权利要求1所述的直流供电超宽极距除尘系统，其特征在于当采用以粉尘浊度 实际值作为控制目标量时，其直流电源控制系统由粉尘浊度检测装置、粉尘浊度给定器、加 法器、带积分环节的调节器、微处理器、离线式粉尘浓度检测装置组成；粉尘浊度检测装置 和粉尘浊度给定器的输出端分别接加法器的输入端，加法器的输出端接带积分环节的调节 器的输入端，带积分环节的调节器的输出端接所述直流电源的控制端；所述粉尘浊度检测 装置、离线式粉尘浓度检测装置、直流电源的输出端分别接所述微处理器的相应输入端。
6. 根据权利要求5所述的直流供电超宽极距除尘系统，其特征在于所述加法器和带积 分环节的调节器由运算放大器、电容器、两个积分电阻组成；电容器并联在所述运算放大器 的输入端与输出端上；所述粉尘浊度给定器采用电位器，所述电位器接在参考电压V^与 地之间，其输出端经其相应的积分电阻接运算放大器的输入端；所述粉尘浊度检测装置的 输出端经其相应的积分电阻接运算放大器的输入端。
7. 根据权利要求6所述的直流供电超宽极距除尘系统，其特征在所述直流电源采用工 频或中频、高频逆变整流滤波电路(KZLD)。
8. 根据权利要求1所述的直流供电超宽极距除尘系统，其特征在于当采用以所述负载 电流实际值作为控制目标量时，其直流电源控制系统由电流给定器、加法器、带积分环节的 调节器、电流取样器、微处理器、离线式粉尘浓度检测装置组成；所述电流给定器和电流取 样器的输出端分别接加法器的输入端，加法器的输出端接带积分环节的调节器的输入端； 带积分环节的调节器的输出端接直流电源的控制端，所述直流电源的输出端、电流取样器 的输出端、离线式粉尘浓度检测装置的输出端分别接所述微处理器的相应输入端。
9. 根据权利要求8所述的直流供电超宽极距除尘系统，其特征在于所述加法器和带积 分环节的调节器由运算放大器(YF2)、电容器(C2)、积分电阻(R3)-(R4)组成；电容器(C2)并联在运算放大器(YF2)的输入端与输出端上；所述电流取样器采用直流互感器(LH)，直 流互感器(LH)套在所述直流电源的输出线上；直流互感器(LH)的一路输出端经积分电阻 (R4)接运算放大器(YF2)的输入端，直流互感器(LH)的另一路的输出端接微处理器(P P) 的相应输入端；离线式粉尘浓度检测装置(FNZ)的输出端、所述直流电源的输出端接微处 理器(yP)的相应输入端。
10.根据权利要求9所述的直流供电超宽极距除尘系统，其特征在于所述直流电源采 用工频或中频、高频逆变整流滤波电路(KZLD)。
专利摘要本实用新型涉及一种直流供电超宽极距除尘系统，它由以粉尘浓度实际值或准粉尘浓度实际值作为控制目标量的直流电源控制系统、直流电源、超宽极距除尘器组成；所述以粉尘浓度实际值或准粉尘浓度实际值作为控制目标量的直流电源控制系统的输出端接所述直流电源的控制端，所述直流电源的输出端接超宽极距除尘器电场的电极端；所述准粉尘浓度实际值为粉尘浊度实际值或超宽极距除尘器电场的负载电流实际值。本实用新型的有益效果是能够确保本除尘系统的排放可靠达标，同时，还能够节约电能约60-90％，节约钢材10％以上。
文档编号B03C3/68GK201454690SQ20092010425
公开日2010年5月12日 申请日期2009年8月13日 优先权日2009年8月13日
发明者葛淑欣, 赵富 申请人:赵富