特許 6828037 静電集塵器の制御のためのデータ捕捉のための方法およびシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6828037

(24)【登録日】2021年1月22日

(45)【発行日】2021年2月10日

(54)【発明の名称】静電集塵器の制御のためのデータ捕捉のための方法およびシステム

(51)【国際特許分類】

   B03C 3/68 20060101AFI20210128BHJP

   B03C 3/41 20060101ALI20210128BHJP

   B03C 3/47 20060101ALI20210128BHJP

   B03C 3/76 20060101ALI20210128BHJP

   B03C 3/88 20060101ALI20210128BHJP

【ＦＩ】

   B03C3/68 Z

   B03C3/41 A

   B03C3/47

   B03C3/76

   B03C3/88

【請求項の数】13

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-529274(P2018-529274)

(86)(22)【出願日】2015年12月10日

(65)【公表番号】特表2018-536538(P2018-536538A)

(43)【公表日】2018年12月13日

(86)【国際出願番号】US2015064971

(87)【国際公開番号】WO2017099776

(87)【国際公開日】20170615

【審査請求日】2018年11月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】515322297

【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(74)【代理人】

【識別番号】100113974

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 拓人

(72)【発明者】

【氏名】シング，ニラージュ・クマール

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアムソン，カール・マルクス

(72)【発明者】

【氏名】ダッシュ，ナンダ・キショア

(72)【発明者】

【氏名】マーフィ，ロバート・フレドリック

【審査官】 田中 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１０−５２００５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３８９３８２８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−０５６８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０６８６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１９３１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Norbert Grass，Electrostatic Precipitator Diagnostics Based on Flashover Characteristics，INDUSTRY APPLICATIONS CONFERENCE FORTIETH IAS ANNUAL MEETING，２００５年，Vol.4，p2573-2577

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０３Ｃ ３／００−１１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

静電集塵器（１００）を制御するためのシステム（２００）であって、当該システム（２００）が、前記静電集塵器（１００）と動作可能に通信するコンピュータ（２２０）及びコントローラ（２１０）を含むコンピュータ制御システム（２１５）を含み、前記コンピュータ制御システム（２１５）が、
ａ）前記静電集塵器（１００）内の電気的に接地された垂直プレート（１０２）と金属ワイヤ電極（１０４）との間の電圧を制御する電源（１０５）と、
ｂ）ホッパー（１１６）内の第１のフィーダバルブ（１２２）及び第２のフィーダバルブ（１２６）と、
ｃ）ラッパー（１１２）と動作可能に通信する電気コイル（４２３）への電源（４３２）と
のうちの１つ又は複数を制御することによって前記静電集塵器（１００）の性能を制御するように動作し、前記コンピュータ（２２０）が、データ履歴に基づいて、前記ホッパー（１１６）内の灰温度測定値を煙道ガス流（１０８）の不透明度測定値又は前記電源（１０５）によって供給される電圧と相関させること或いは煙道ガス流（１０８）の不透明度測定値を前記電源（１０５）によって供給される電圧と相関させることによって、スパーク条件の確率を決定する、システム（２００）。

【請求項2】

前記コンピュータ（２２０）が、前記電源（１０５）、前記第１のフィーダバルブ（１２２）、前記第２のフィーダバルブ（１２６）、前記ホッパー（１１６）内に配置された温度プローブ（１３２）、並びに煙道ガス流（１０８）の不透明度、前記煙道ガス流（１０８）の化学組成、又は前記煙道ガス流（１０８）の質量流量を測定するように動作する測定装置（１１８）からの信号を連続的に受信する、請求項１に記載のシステム（２００）。

【請求項3】

前記コンピュータ制御システム（２１５）が、前記静電集塵器（１００）が配置されている施設の内部又は外部の場所から前記静電集塵器（１００）の動作性能の視覚的表示を提供する、請求項１又は請求項２に記載のシステム（２００）。

【請求項4】

前記コンピュータ（２２０）が、マルチプレクサ（１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ）を介して、前記電源（１０５）、前記第１のフィーダバルブ（１２２）、前記第２のフィーダバルブ（１２６）、前記温度プローブ（１３２）、前記測定装置（１１８）、及び前記電気コイル（４２３）への電源（４３２）と動作可能に通信する、請求項２に記載のシステム（２００）。

【請求項5】

前記コントローラ（２１０）が、前記コンピュータ（２２０）の信号に応答して、前記電源（１０５）、前記第１のフィーダバルブ（１２２）、前記第２のフィーダバルブ（１２６）、及び前記電気コイル（４２３）への前記電源（４３２）の動作を制御し、スパークを低減する、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のシステム（２００）。

【請求項6】

前記コンピュータ（２２０）によって受信されたリアルタイムデータ捕捉又は前記コンピュータ（２２０）によって収集され格納されたデータ捕捉履歴が、前記コントローラ（２１０）に信号を送って、前記電源（１０５）によって前記静電集塵器（１００）に供給される電力、前記ラッパー（１１２）の展開の頻度、或いは前記ホッパー（１１６）内の前記第１のフィーダバルブ（１２２）及び前記第２のフィーダバルブ（１２６）の制御の頻度を調整するために使用される、請求項５に記載のシステム（２００）。

【請求項7】

前記コントローラ（２１０）が、収集されたデータ捕捉、システム（２００）の調整履歴、プログラムされた所定の測定値又はプログラムされた数学的関数に基づいて、前記静電集塵器（１００）の性能を自動的に調整する、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のシステム（２００）。

【請求項8】

前記コンピュータ（２２０）が、前記静電集塵器（１００）内のトリガーイベントを検出するように動作し、前記トリガーイベントが、パラメータ変更又はスパークの生成である、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のシステム（２００）。

【請求項9】

前記コンピュータ（２２０）が、前記システム（２００）の動作条件履歴の完全な記録及びリアルタイム表示を提供するように動作する、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のシステム（２００）。

【請求項10】

オンラインネットワークを介して前記システム（２００）と通信する複数の静電集塵器（１００）をさらに含む、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のシステム（２００）。

【請求項11】

前記コンピュータ（２２０）が、前記システム（２００）の故障を識別し、前記システム（２００）の分解前に、前記故障の修復に使用される部品を自動的に要求する、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のシステム（２００）。

【請求項12】

静電集塵器（１００）を制御するための方法であって、当該方法が、
静電集塵器（１００）、煙道ガスの粒子状物質含有量を決定するための測定装置（１１８）、ラッパーシステム（４００）、静電集塵器（１００）に関連するホッパー（１１６）からの信号をコンピュータ制御システム（２１５）に送信するステップであって、前記コンピュータ制御システム（２１５）が、コンピュータ（２２０）及びコントローラ（２１０）を含む、ステップと、
ａ）前記静電集塵器（１００）内の電気的に接地された垂直プレート（１０２）と金属ワイヤ電極（１０４）との間の電圧を制御する電源（１０５）と、
ｂ）ホッパー（１１６）内の第１のフィーダバルブ（１２２）及び第２のフィーダバルブ（１２６）と、
ｃ）ラッパー（１１２）と動作可能に通信する電気コイル（４２３）への電源（４３２）と
のうちの１つ又は複数を制御することによって、前記静電集塵器（１００）に対するコントローラ（２１０）の調整のための信号を前記コンピュータ（２２０）から前記コントローラ（２１０）に送信するステップと
を含んでおり、前記コンピュータ（２２０）が、データ履歴に基づいて、前記ホッパー（１１６）内の灰温度測定値を煙道ガス流（１０８）の不透明度測定値又は前記電源（１０５）によって供給される電圧と相関させること或いは煙道ガス流（１０８）の不透明度測定値を前記電源（１０５）によって供給される電圧と相関させることによって、スパーク条件の確率を決定する、方法。

【請求項13】

前記静電集塵器（１００）の前記調整が、前記静電集塵器（１００）内のスパークの形成を防止又は低減する、請求項１２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書では、静電集塵器の制御のためのデータ捕捉のための方法およびシステムが開示される。

【背景技術】

【0002】

静電集塵器は、発電所内の炭素質燃料の燃焼によって生成された煙道ガス流中に存在する粒子状物質を収集するためのシステムであり、電界に浸漬された荷電粒子の移動によって動作する。図１を参照すると、静電集塵器１０は、一連の電気的に接地された垂直プレート２を含み、その間に数ミリメートルの直径の金属ワイヤ電極４が配置され、プレートに対して高い負電位に維持されている。炭素質燃料の燃焼によって発生した煙道ガス流６は、静電集塵器１０に排出され、金属ワイヤ電極４から電気的に接地された垂直プレート２に向かって移動する。金属ワイヤ電極４と電気的に接地された垂直プレート２との間に数千ボルトの印加電圧が印加され、金属ワイヤ電極４の周りで煙道ガス流６をイオン化するコロナ放電が生じる。生成されたイオンは、煙道ガス流６中に存在する粒子状物質に付着し、それによって粒子状物質を帯電させ、粒子状物質を電気的に接地された垂直プレート２に向かって移動させる。粒子状物質は、電気的に接地された垂直プレート２上に堆積し、垂直プレート上に粒子状物質の層を形成する。電気的に接地された垂直プレート２を振動させるためのラッパーシステム１２は、定期的に、収集された粒子状物質の層を電気的に接地された垂直プレート２の下に位置するホッパー（図示せず）に落下させる。粒子状物質がなくなった煙道ガス流６は、スタック（図示せず）を通過し、大気に放出される。

【0003】

一般に、調整システム（図示せず）は、静電集塵器１０と動作可能に通信して、その動作中に所望レベルの電圧および／または電流を維持する。静電集塵器１０の金属ワイヤ電極４は、金属ワイヤ電極４と粒子状物質を集める電気的に接地された垂直プレート２との間の最大電界強度を達成するために、実行可能な最高電圧で電力供給されることが通例である。静電集塵器１０の電力制御技術は、これまでは、主に、「スパーク条件」への迅速な応答を提供することに関するものであり、静電集塵器１０への電力を、スパークの発生後すぐに「オフ」するか、スパーク条件よりも低いレベルに低減させ、後の時点で「オン」または増加させることができるが、好ましくは、スパークが発生してから数ミリ秒の間に、選択された電圧制御値よりも低い所定のレベルに達するように、「高速ランプ」で行われる。

【0004】

しかしながら、この電力制御技術は、スパークの予測、防止および／または制御について、静電集塵器１０におけるスパークの発生に対処するのに十分ではない。したがって、スパーク条件、すなわちスパークを直接的または間接的に引き起こす条件を検出し、スパーク発生の数を防止または最小限に抑えるために静電集塵器への電圧、電流および／または電力を制御して、スパークの発生に起因する静電集塵器のダウンタイムを低減するように動作可能な方法およびシステムが望ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１０／０３７７６７号明細書

【発明の概要】

【0006】

本明細書では、コンピュータ２２０と、静電集塵器１００と動作可能に通信するコントローラ２１０と、を含むコンピュータ制御システム２１５を含む、静電集塵器１００を制御するためのシステム２００が開示される。コンピュータ制御システム２１５は、ａ）静電集塵器１００内の電気的に接地された垂直プレート１０２と金属ワイヤ電極１０４との間の電圧を制御する電源１０５と、ｂ）ホッパー１１６内の第１のフィーダバルブ１２２及び第２のフィーダバルブ１２６と、ｃ）ラッパー１１２と動作可能に通信する電気コイル４２３への電源と、のうちの１つ又は複数を制御することによって静電集塵器１００の性能を制御するように動作する。

【0007】

本明細書ではまた、静電集塵器１００、煙道ガスの粒子状物質含有量を決定するための測定装置１１８、ラッパーシステム４００、および静電集塵器１００に関連するホッパー１１６からの信号をコンピュータ制御システム２１５に送信するステップを含む、静電集塵器１００を制御するための方法も開示される。コンピュータ制御システム２１５は、コンピュータ２２０およびコントローラ２１０を含む。コンピュータ２２０は、所定のプログラムされた測定データの使用、収集されたデータ捕捉履歴の使用、および／またはシステム２００から捕捉データの相関、ならびにコンピュータ２２０からコントローラ２１０への信号の送信のために動作可能である。コントローラ２１０は、送信された信号を受信すると、コンピュータ２２０から受信した信号に基づいて静電集塵器１００の機能の変更を行うように動作する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】従来技術の静電集塵器１０の例示的な概略図である。

【図2】静電集塵器１００のデータ捕捉および制御のためのシステム２００の例示的な概略図である。

【図3】静電集塵器１００に使用されるラッパーシステム４００の例示的な概略図である。

【図4】静電集塵器１００の動作性能を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図２を参照すると、本明細書では、静電集塵器のデータ捕捉および制御システム２００（以下、単に「システム」という）と、１つまたは複数の関連する静電集塵器１００からの動作性能および排出物のデータ捕捉および制御のための静電集塵器データ捕捉および制御システム２００を使用する静電集塵器制御プロセス（以下、単に「プロセス」または「方法」という）と、が開示される。このように、システム２００は、コンピュータ制御システム２１５と動作可能に通信する静電集塵器１００を含む。コンピュータ制御システム２１５は、コントローラ２１０およびコンピュータ２２０を含む。コンピュータ２２０は、ディスプレイモニタ２２０ｂを含む。図２は、コントローラ２１０とコンピュータ２２０を別個の機器として示しているが、それらを単一のユニットに併合することができる。コンピュータ２２０はプログラム可能であり、コントローラ２１０はコンピュータ２２０を介してプログラム可能である。

【0010】

「動作可能な通信」という用語は、電気通信、光通信、電磁通信、機械通信、流体または空気通信、またはこれらの組み合わせを含むことができる。電気通信、光通信、電磁通信、またはこれらの組み合わせが好ましい。コンピュータ２２０とコントローラ２１０と静電集塵器１００の様々な部分との間の通信伝送は、例えばハードワイヤリング、無線セルラーネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）もしくはＷｉ−Ｆｉネットワーク、第３世代（３Ｇ）移動通信ネットワーク、イントラネットなどの私設ネットワーク、インターネットなどの公衆ネットワーク、またはこれらの組み合わせ（以下、一般に「ネットワーク」と呼ぶ）によって行うことができる。

【0011】

システム２００は、静電集塵器１００の動作性能に関して捕捉されたデータに基づいて、関連する静電集塵器１００の動作パラメータを操作して、その性能を改善するように動作可能である。システム２００は、任意の１つまたは複数の関連するコンピュータ２２０から静電集塵器１００の動作性能に関して捕捉されたデータをユーザが閲覧するように動作可能である。ネットワーク接続を用いて、ネットワークを介して接続された他の任意のコンピュータ２２０と動作可能に通信することができるので、１つまたは複数の関連するコンピュータ２２０を使用して、関連するディスプレイモニタ２２０ｂ上で捕捉されたデータを閲覧することができる。これにより、静電集塵器１００が配置されているプラントまたは施設２００ａの内部または外部の任意の遠隔地から、静電集塵器１００上で捕捉された動作性能データをユーザが監視することが可能になる。

【0012】

ディスプレイモニタ２２０ｂは、コントローラ２１０の動作性能を閲覧するために使用することもできる。言い換えれば、ディスプレイモニタ２２０ｂは、コンピュータ２２０からコントローラ２１０によって受信された信号伝送に基づいて、システム２００に対するコントローラ２１０の調整を閲覧するために使用することができる。一実施形態では、コンピュータ２２０は、コンピュータ２２０によって捕捉され受信されたデータに基づいてシステム２００に対するコントローラ２１０の調整を開始するようにプログラムされる。

【0013】

以下に示すように、システム２００の様々な動作可能な構成要素は、コンピュータ２２０およびコントローラ２１０と動作可能に通信する。システム２００の様々な動作可能な構成要素とコンピュータ２２０およびコントローラ２１０との間の動作可能な通信は、オプションとして、マルチプレクサ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅを含むことができる。マルチプレクサ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅは、いくつかのアナログまたはデジタル入力信号のうちの１つを選択し、選択された入力信号をコンピュータ２２０およびコントローラ２１０に転送するデータ捕捉セレクタである。マルチプレクサ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅは、ある一定の時間および帯域幅内でネットワークを介して送信することができるデータ捕捉の量を増加させる。

【0014】

再び図２を参照すると、静電集塵器１００は、複数の電気的に接地された垂直プレート１０２と、電気的に接地された垂直プレート１０２の上流に配置された複数の金属ワイヤ電極１０４と、を含むハウジング１０１を含む。電気的に接地された垂直プレート１０２および複数の金属ワイヤ電極１０４は、電気的に接地された垂直プレート１０２に対して金属ワイヤ電極１０４を高い負電位に維持する電源１０５と動作可能に通信する。電源１０５は、オプションのマルチプレクサ１１０Ａを介してコンピュータ２２０およびコントローラ２１０と動作可能に通信する。静電集塵器１００で使用される電流（ｍＡ）、電圧（Ｖ）および電力（Ｗ）などの捕捉されたデータは、動作可能な通信３０６を介してコンピュータ２２０およびコントローラ２１０に送信される。

【0015】

静電集塵器１００は、静電集塵器１００の下流に配置されたスタック１２０と流体連通している。静電集塵器１００の下流であってスタック１２０の上流には、静電集塵器１００を通過することによって処理された煙道ガス１０８の粒子状物質含有量を測定する測定装置１１８が配置されている。測定装置１１８は、煙道ガス１０８と接触して、煙道ガス１０８の粒子状物質含有量の測定値を取得する。いくつかの実施形態では、測定装置１１８は、不透明度測定値を得るために、静電集塵器１００を通過することによって処理された煙道ガス１０８の不透明度を測定する光学装置である。煙道ガス１０８の不透明度測定値のデータ捕捉は、静電集塵器１００の粒子状物質の除去効率に相関する。測定装置１１８は、例えば赤外線分析器もしくは質量分析器などの質量流量計、光学装置、化学分析器、またはこれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、測定装置１１８は、質量流量計、光学装置、および化学分析器のうちの２つ以上を含んでもよい。測定装置１１８は、コンピュータ２２０およびコントローラ２１０と動作可能に通信する。測定装置１１８とコンピュータ２２０およびコントローラ２１０との動作可能な通信は、オプションとして、マルチプレクサ１１０Ｂを含むことができる。煙道ガスの状態、例えば煙道ガス流中の粒子状物質の量および／または煙道ガス流の化学含有量に関して捕捉されたデータは、動作可能な通信３０４を介してコントローラ２１０およびコンピュータ２２０に送信される。

【0016】

静電集塵器１００は、電気的に接地された垂直プレート１０２上に固着された粒子状物質を除去するように動作する複数のラッパー１１２（以下、ラッパー１１２）をさらに含む。ラッパー１１２は、図３に関して以下に詳述するラッパーシステム４００の一部である。ラッパー１１２は、電気的に接地された垂直プレート１０２から堆積した粒子状物質を除去するために、それに剪断力を伝達する。ラッパー１１２はまた、コンピュータ２２０およびコントローラ２１０と動作可能に通信する。ラッパー１１２とコンピュータ２２０およびコントローラ２１０との動作可能な通信は、オプションとして、マルチプレクサ１１０Ｃを含むことができる。

【0017】

図３は、ラッパー１１２を操作し、静電集塵器１００内の電気的に接地された垂直プレート１０２を洗浄するのに有用なラッパーシステム４００の一実施形態を示す図である。ラッパーシステム４００は、通電されるとラッパー１１２を垂直に持ち上げる大きな電気コイル４２３を含む。ラッパー１１２は、大きな金属シリンダーの形態である。

【0018】

ラッパーシステム４００は、ラッパー１１２のためのハウジング４２１、ラッパー１１２のためのガイド４２２、およびクリーニングされる垂直プレート１０２から設定された距離に配置されたハウジング４２１のためのマウント４２４を含む。動作可能な通信４２７を介してコイル励磁装置４２８が電気コイル４２３に電気エネルギーを供給する。一実施形態では、電気エネルギーは、ガイド４２２の内側のラッパー１１２を垂直に移動させるための電気パルスにより供給される。コイル励磁装置４２８からの電気エネルギーによって電気コイル４２３が励磁されると、特に電流が電気コイル４２３を流れると、電気コイル４２３により生じた磁力によってラッパー１１２が垂直に移動する。

【0019】

コイル励磁装置４２８は、コンピュータ２２０およびコントローラ２１０と動作可能に通信するパルス発生器４２９を含む。電気コイル４２３に電気エネルギーを供給するための電源４３２は、ワイヤ接続部４３３によってパルス発生器４２９に接続されている。

【0020】

パルス発生器４２９は、電源４３２によって供給される電気エネルギーからパルスを生成する。この実施形態では、パルス発生器４２９はＤＣ電流によって動作され、初期電気パルスと追加電気パルスの極性は等しい。他の実施形態では、ＡＣ電流で動作し、初期電気パルスおよび追加電気パルスの極性を切り替えることが望ましい場合がある。この場合には、パルス発生器４２９は、生成されたパルスの極性を切り替えるためのスイッチ４２９ａをオプションで含むことができる。ラッパー１１２の磁化の変化のために、各極性シフト後に消磁期間が生じる。ラッパー１１２に加えられる力の積分は、ラッパー１１２の磁化の変化がない場合よりも小さくなる。

【0021】

コントローラ２１０は、所望の洗浄能力に応じて初期電気パルスおよび任意の追加電気パルスの強度および持続時間を調整するために、パルス発生器４２９に送信される制御信号４３１を生成する。

【0022】

コントローラ２１０を介してコンピュータ２２０は、コイル励磁装置４２８、特に電気パルスの生成を制御するための制御信号を生成する。オプションとして、マルチプレクサ１１０Ｃが、コントローラ２１０とパルス発生器４２９との間に設けられる。上述したように、マルチプレクサ１１０Ｃは、コンピュータ２２０およびコントローラ２１０からパルス発生器４２９に送信することができるデータの量を増加させ、その逆もまた同様である。特に、複数のラッパー１１２が静電集塵器１００に取り付けられている用途では、コンピュータ２２０は、この複数のラッパー１１２の適切な機能および同期を制御する。コンピュータ２２０およびコントローラ２１０によって提供される制御を伴うラッパーシステム４００の動作のさらなる詳細は、静電集塵器１００の動作方法が説明されるときに以下に詳述する。

【0023】

ここで再び図２を参照すると、静電集塵器１００の垂直下方に配置されたホッパー１１６があり、これは灰および静電集塵器１００から除去された粒子状物質を収集するように動作する。ホッパー１１６の垂直下方には、第１のフィーダバルブ１２２、フィーダ１２４、第２のフィーダバルブ１２６、および灰排出部１２８が配置されている。温度プローブ１３２がホッパー１１６内に配置されて、静電集塵器１００から放出された灰の温度を測定し、その温度測定値を取得する。

【0024】

ホッパー１１６及びフィーダ１２４内の温度プローブ１３２によって測定された温度測定値に関して捕捉されたデータは、動作可能な通信３０８、３１０を介してコンピュータ２２０及びコントローラ２１０に送信される。温度プローブ１３２からコントローラ２１０及びコンピュータ２２０への送信は、オプションとして、マルチプレクサ１１０Ｄを含むことができる。これらの温度測定値はコンピュータ２２０で利用され、ラッパーシステム４００の適切な機能のためにコントローラ２１０を介して制御を提供し、静電集塵器１００内のスパークの可能性について捕捉されたデータを相関させる。コンピュータ２２０及びコントローラ２１０からの制御信号は、動作可能な通信３１４、３１６を介して、第１のフィーダバルブ１２２及び第２のフィーダバルブ１２６にそれぞれ送信される。第１のフィーダバルブ１２２及び第２のフィーダバルブ１２６の動作機能に関して捕捉されたデータは、コンピュータ２２０及びコントローラ２１０に送信される。コンピュータ２２０及びコントローラ２１０に送信される第１のフィーダバルブ１２２及び第２のフィーダバルブ１２６の動作機能に関して捕捉されたデータは、オプションとして、マルチプレクサ１１０Ｅを通る送信を含むことができる。煙道ガス流１０６中の灰及び粒子状物質の量又はレベル並びにホッパー１１６中の灰及び粒子状物質の堆積速度に関して捕捉されたデータは、動作可能な通信３１２を介してコンピュータ２２０及びコントローラ２１０に送信される。

【0025】

一実施形態では、動作可能な通信３０６を介して送信された、電気的に接地された垂直プレート１０２および複数の金属電極１０４に供給される電力に関して捕捉されたデータは、動作可能な通信３０２を介して送信されたラッパー１１２から捕捉されたデータ、動作可能な通信３０４を介して送信された測定装置１１８から捕捉されたデータ、および／または動作可能な通信３１０、３１２、３１４、３１６、３２０を介して送信されたホッパー１１６から捕捉されたデータと相関させることができ、静電集塵器１００内のスパークの発生を予測するためにコンピュータ２２０によって使用される。このように、コンピュータ２２０は、捕捉されたデータを受信し、コントローラ２１０を介して行われたシステム２００の調整のための信号を送信して、静電集塵器１００におけるスパークの発生を防止する。一実施形態では、コンピュータ２２０は、ラッパー１１２、測定装置１１８、またはホッパー１１６から捕捉されたデータを使用して、静電集塵器１００内のスパークの発生を予測することができる。あるいは、コンピュータ２２０は、測定装置１１８、ラッパー１１２およびホッパー１１６のうちの２つ以上から捕捉されたデータを相関させて、静電集塵器１００内のスパークの発生を予測することができる。

【0026】

一実施形態では、静電集塵器１００を動作させる１つの方法において、炭素質燃料の燃焼によって生成された煙道ガス流１０６が静電集塵器１００に排出されるときに、煙道ガス流１０６は、金属ワイヤ電極１０４から電気的に接地された垂直プレート１０２に向かって移動する。コンピュータ２２０およびコントローラ２１０は、金属ワイヤ電極１０４と電気的に接地された垂直プレート１０２との間に数千ボルトの印加電圧を供給する信号を静電集塵器の電源１０５に送信し、金属ワイヤ電極１０４の周りで煙道ガス流１０６をイオン化するコロナ放電を生じさせる。動作可能な通信３０６を介して送信された、印加された電流および電圧について捕捉されたデータは、コンピュータ２２０によって受信され記録される。

【0027】

生成されたイオンは、煙道ガス流１０６中に存在する粒子状物質に付着し、それによって粒子状物質を帯電させ、帯電した粒子状物質を電気的に接地された垂直プレート１０２に向かって移動させる。荷電した粒子状物質は、電気的に接地された垂直プレート１０２上に集まって堆積し、垂直プレート１０２上に粒子状物質の層を形成する。

【0028】

電気的に接地された垂直プレート１０２上の粒子状物質の層がある所望の厚さを超えると、コントローラ２１０はラッパーシステム４００に指示してラッパー１１２を作動させて電気的に接地された垂直プレート１０２に衝突させ、集められた粒子状物質の層を除去して、静電集塵器１００の垂直下方に位置するホッパー１１６に落下させる。ラッパー１１２の展開の頻度に関して捕捉されたデータは、動作可能な通信３０２を介してコンピュータ２２０に送信される。

【0029】

煙道ガス流１０６から粒子状物質を除去した後に、煙道ガス１０８（今や粒子状物質を含まない）はスタック１２０を通って大気に放出される。煙道ガス１０８がスタック１２０から出る際に、煙道ガス１０８は測定装置１１８を通過し、その不透明度、質量流量または化学組成が測定され、その測定値が得られる。測定装置１１８は、種類を検出し、煙道ガス流１０６内の粒子状物質の量を測定すると共に、煙道ガス流１０６中に排出される粒子状物質の量の変化率を測定する。煙道ガス流１０６中に放出される粒子状物質の量の変化率は、粒子状物質の種類を示し、静電集塵器１００の性能と相関させることができ、さらに金属ワイヤ電極１０４と電気的に接地された垂直プレート１０２との間に印加される電圧にも相関させることができる。測定装置１１８から収集されて、動作可能な通信３０４を介して捕捉され送信されたデータは、電源１０５から取得されて動作可能な通信３０６を介して捕捉され送信されたデータと、あるいはラッパー１１２から取得されて動作可能な通信３０２を介して捕捉され送信されたデータと、相関させることができる。同様に、ホッパー１１６から受信されて、動作可能な通信３１０、３１２、３１４、３１６、３２０を介して捕捉され送信されたデータは、測定装置１１８、電源１０５およびラッパー１１２からそれぞれ得られた、動作可能な通信３０４、３０６、３０８を介して捕捉され送信されたデータと相関させることができる。コンピュータ２２０は、これらの相関関係を生成し、静電集塵器内のスパークがいつ発生するかを予測するために使用することができる。次に、コンピュータ２２０は、コントローラ２１０に信号を送信して、動作状態を調整して静電集塵器１００内のスパークを回避するように変更を開始することができる。

【0030】

このようにして、コンピュータ２２０は、静電集塵器１００への電力供給、電極１０４、１０２のスパークレート、ラッパー１１２の機能と頻度、ホッパー１１６からの温度測定値、ホッパー１１６内の塵埃量の測定値、ホッパー１１６内の第１及び第２のフィーダバルブ１２２、１２６の機能、静電集塵器１００を出る煙道ガス１０８の不透明度測定値、静電集塵器１００を出る微粒子の質量流量、静電集塵器１００を出る煙道ガス１０８中の粒子状物質の化学組成などについて捕捉されたデータを受信して記録する。コンピュータ２２０は、動作可能な通信３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４、３１６、３１８を介して、及びオプションとして、マルチプレクサ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅを介して送信された信号のディスプレイモニタ２２０ｂ上の視覚的表示を、リアルタイムで、又は間欠的に格納されたデータ捕捉で提供する。コンピュータ２２０は、捕捉されたデータを受信してログに記録し、所定のシステム２００の限界に対して捕捉されたデータをチェックし、アラームを生成し、定期的なシステム２００のレポートを生成し、上で詳述したシステム２００の様々な構成要素の動作性能データを生成する。コンピュータ２２０は、ユーザによる使用のための連続的な視覚的なデータ表示を提供するディスプレイモニタ２２０ｂを有し、データ捕捉抽出の強化を可能にする。

【0031】

本明細書で開示されるシステム２００およびシステム２００の動作方法は、完全な動作条件下で連続的なデータ捕捉を容易にする。さらに、システム２００のコンピュータ２２０は、静電集塵器１００の性能に関して捕捉されたデータを連続的に受信し、したがって、システム２００の誤動作およびその原因を、所定のシステム２００の限界の外に捕捉されたデータによって迅速に識別することができる。システム２００から捕捉されたデータはコンピュータ２２０に連続的に送信され、システムの性能について捕捉されたデータはユーザのディスプレイモニタ２２０ｂに連続的に視覚的に表示されるので、コンピュータ２２０による事前警告信号は、システム２００の保守ならびにシステム２００の問題を分析するために必要な専門知識の量を低減することができる。コンピュータ２２０はまた、修理または保守のために分解する前に、静電集塵器１００およびその構成要素トの修理に使用される部品を自動的に要求するために使用することもできる。

【0032】

コントローラ２１０は、すべてのコンピュータ２２０のコマンド信号に応答し、それに基づいて、様々なシステム２００の構成要素の動作を最適な全体性能のために調整する。コンピュータ２２０は、コントローラ２１０に送信された信号に対して捕捉されたリアルタイムデータを使用するか、あるいはコントローラ２１０に送信された信号に対してコンピュータ２２０によって捕捉され受信され格納されたデータ履歴を使用して、電源１０５から静電集塵器１００に供給される電力、ラッパー１１２の展開の頻度、ならびにホッパー１１６内の第１および第２のバルブ１２２、１２６の制御の頻度を調整することができる。一実施形態では、コンピュータ２２０は、コントローラ２１０に信号を送って、前に収集したデータ捕捉記録、システム２００の調整履歴に基づいて、または予めプログラムされた数学的関数に基づいて、静電集塵器１００の動作性能を自動的に調整することができる。

【0033】

一実施形態では、コンピュータ２２０によって捕捉され受信されたデータは、パラメータ調整などのタイプのトリガーイベント、または特定の種類のスパークの発生が予測される場合に使用される。スパークの制御および回避は、その寿命サイクルの間に静電集塵器１００を動作状態に維持する重要な特徴である。

【0034】

ここで再度図２を参照すると、静電集塵器１００において、煙道ガス流１０６から粒子状物質を除去する際に一定の所望の効率を達成するために使用される電力、したがって電圧（Ｖ）は、煙道ガス温度が低い場合よりも煙道ガス温度が高い場合の方がより低い。電圧Ｖは、複数の金属ワイヤ電極１０４と電気的に接地された垂直プレート１０２との間に印加される。したがって、例えば、第１の温度Ｔ１で６０％の粒子状物質除去効率を得るために使用される電圧Ｖ１は、第１の温度Ｔ１よりも高い第２の温度Ｔ２で同じ除去効率を得るために使用される電圧Ｖ２よりも高い。要するに、静電集塵器１００内の煙道ガス流１０６からの所定の粒子除去効率のための電圧は、温度に反比例して変化する。

【0035】

静電集塵器１００内の粒子状物質の除去は、とりわけ、図２の複数の金属ワイヤ電極１０４の周りに発生する電気コロナの程度に依存する。粒子状物質の特定の除去効率は、複数の金属ワイヤ電極１０４の周りに発生したコロナの特定の大きさに対応する。この挙動に対する１つの可能な説明は、比較的高い煙道ガス温度で特定の大きさのコロナを生成するために使用される電圧は、比較的低い煙道ガス温度で同じ大きさのコロナを生成するために使用される電圧よりも低いということである。したがって、煙道ガス流１０６の温度および印加される電圧を制御して、静電集塵器１００におけるスパーク発生を防止または低減することができる。

【0036】

一実施形態では、ホッパー１１６内の温度を測定してその温度測定値を得る温度プローブ１３２を、スパーク条件の予測因子として使用することができる。煙道ガスの温度測定値が大きいほど、温度プローブ１３２によって測定される際の、ホッパー１１６に集められる粒子状物質および灰の温度が高くなる。したがって、ホッパー１１６の温度測定値を電圧と共に用いて、静電集塵器１００の煙道ガス流１０６から集められる粒子状物質の量を決定することができる。コンピュータ２２０に格納されたデータ捕捉履歴を使用して、スパークが発生するホッパーの温度電圧関係を決定することができる。ホッパー内の既存の条件および印加電圧が、静電集塵器１００内でスパークが発生するそれらの履歴条件に類似し始めた場合には、コンピュータ２２０は、コントローラ２１０に指示して、複数の金属ワイヤ電極１０４と電気的に接地された垂直プレート１０２との間に印加される電圧をスパーク条件が緩和される値に低下させる。スパーク条件が緩和された後に、電圧はコントローラ２１０によって通常の動作値まで増加させることができる。

【0037】

スパーク制御に関する別の実施形態では、コンピュータ２２０は、ラッパーシステム４００から電圧Ｖおよびスパークレート信号に関して捕捉されたデータを受信する。捕捉されたこのデータは、コンピュータ２２０のディスプレイモニタ２２０ｂ上で観察することができる。静電集塵器１００が過去にスパークを発生させた条件で動作している場合に、コンピュータ２２０は、その条件を検出し、コントローラ２１０に指示して、ラッパー１１２をより頻繁に展開することができる。言い換えれば、ラッパー１１２の展開の頻度を増やして、電気的に接地された垂直プレート１０２から固化した粒子状物質を除去し、スパーク発生率を低下させることができる。

【0038】

さらに別の実施形態では、煙道ガス流１０６からの不透明度測定値は、測定装置１１８によって測定され、コンピュータ２２０に送信されてもよい。静電集塵器１００から出る煙道ガス１０８の不透明度測定値は、静電集塵器１００に入る煙道ガス流１０６から粒子状物質を除去する際の静電集塵器１００の効率の尺度である。煙道ガス１０８の不透明度を測定するために、測定装置１１８は、不透明度測定値を得るために煙道ガス１０８の不透明度を測定するための光学装置を備えていなければならない。

【0039】

この場合は光学装置である測定装置１１８は、煙道ガス１０８の不透明度を測定するために静電集塵器１００を出る煙道ガス１０８に曝される。測定装置１１８からの不透明度測定値は、煙道ガス１０８の所望の不透明度測定範囲を規定する所定の高い不透明度および低い不透明度の測定限界値との比較のためにコンピュータ２２０に送信される。煙道ガス１０８の不透明度測定値が高い不透明度測定限界値を超える場合には、コントローラ２１０は、電源１０５に指示して、コロナを生成する金属ワイヤ電極１０４に供給される電力を増加させる。煙道ガス１０８の不透明度測定値レベルが低い不透明度の測定限界を下回る場合には、電源１０５によって金属ワイヤ電極１０４に供給される電力が低減される。

【0040】

したがって、コンピュータ２２０は、静電集塵器１００の様々な構成要素からのデータ捕捉を相関させ、静電集塵器１００内のスパークの発生の確率を生成することができる。例えば、コンピュータ２２０は、静電集塵器１００を通過することによって処理された後の煙道ガス１０８の不透明度測定値を、ホッパー１１６内で測定された灰温度測定値と相関させて、データ履歴に基づいて、スパーク条件の確率（Ｐ）を決定することができる。別の例では、コンピュータ２２０は、ホッパー１１６内で測定された灰温度測定値と電源１０５によって供給される電圧とを相関させて、静電集塵器１００内のスパーク条件の確率Ｐを決定することができる。さらに別の例では、コンピュータ２２０は、煙道ガス１０８の不透明度測定値と電源１０５によって供給される電圧とを相関させて、静電集塵器１００内のスパーク条件の確率Ｐを決定することができる。

【0041】

計算された確率Ｐが、例えば約０．７５以上、好ましくは約０．８５以上、より好ましくは約０．９以上などの特定の値を超えた場合に、コンピュータ２２０はコントローラ２１０に信号を送って電力システム１０５への電力を調整するか、あるいは、ラッパーシステム４００のコイル４２３を作動させてラッパー１１２の展開の頻度を調整することができる。静電集塵器１００のスパークの発生を防止または低減するために、他のシステム２００の調整を行うことができる。

【0042】

本明細書で詳述するシステム２００は、プラントまたは施設２００ａの内部または外部の任意の場所からの静電集塵器１００の制御に有利である。システム２００の動作パラメータおよび動作性能は、施設またはプラント２００ａの内部または外部の任意の場所からディスプレイモニタ２２０ｂ上で視覚的に閲覧することができる。ディスプレイモニタ２２０ｂは、コントローラ２１０のリアルタイム動作パラメータおよび動作性能を閲覧するために使用することもできる。一実施形態では、システム２００は、特定の施設２００ａの複数の静電集塵器１００と共に、または複数のプラントもしくは施設２００ａにわたって配置された複数の静電集塵器１００と共に使用することができる。

【0043】

ここで開示されるシステム２００およびシステム２００を制御するための方法は、以下の非限定的な実施例によって例示される。

【実施例】

【0044】

この実施例は、オンラインコンピュータ２２０によって送信され記録された、静電集塵器１００において二重スパークが発生する前、その間、およびその後のデータ捕捉を示す。図４は、静電集塵器１００の動作性能を示すグラフである。図４では、コンピュータ２２０によって電圧（ｋＶ）および電流（ｍＡ）が使用され、２つのパルスに対して一次トランジスタを起動しないことによってクエンチされたスパークが検出された。残りの時間は、スパークが生成された後の静電集塵器１００の全電力への制御されたランプバックを示す。

【0045】

特に定義されない限り、本明細書で用いられるすべての用語（技術的および科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書で定義される用語などの用語は、関係のある技術分野の脈絡におけるそれらの意味と合致する意味を有するものと解釈されなければならず、本明細書で特に定義されない限り、理念化された意味、または過度に形式的な意味で解釈されることはないことがさらに理解されよう。

【0046】

本発明をその好ましい具体的な実施形態に関連して説明してきたが、上述した説明ならびに実施例は本発明の範囲を例示するものであり、本発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい。本発明の範囲内の他の態様、利点および改変は、本発明が関係する当業者には明らかであろう。

【符号の説明】

【0047】

２ 電気的に接地された垂直プレート
４ 金属ワイヤ電極
６ 煙道ガス流
１０ 静電集塵器
１２ ラッパーシステム
１００ 静電集塵器
１０１ ハウジング
１０２ 電気的に接地された垂直プレート
１０４ 金属ワイヤ電極
１０５ 電源、電力システム
１０６ 煙道ガス流
１０８ 煙道ガス
１１０Ａ マルチプレクサ
１１０Ｂ マルチプレクサ
１１０Ｃ マルチプレクサ
１１０Ｄ マルチプレクサ
１１０Ｅ マルチプレクサ
１１２ ラッパー
１１６ ホッパー
１１８ 測定装置
１２０ スタック
１２２ 第１のフィーダバルブ
１２４ フィーダ
１２６ 第２のフィーダバルブ
１２８ 灰排出部
１３２ 温度プローブ
２００ 静電集塵器のデータ捕捉及び制御システム
２００ａ 施設、プラント
２１０ コントローラ
２１５ コンピュータ制御システム
２２０ コンピュータ
２２０ｂ ディスプレイモニタ
３０２ 動作可能な通信
３０４ 動作可能な通信
３０６ 動作可能な通信
３０８ 動作可能な通信
３１０ 動作可能な通信
３１２ 動作可能な通信
３１４ 動作可能な通信
３１６ 動作可能な通信
３１８ 動作可能な通信
３２０ 動作可能な通信
４００ ラッパーシステム
４２１ ハウジング
４２２ ガイド
４２３ 電気コイル
４２４ マウント
４２７ 動作可能な通信
４２８ コイル励磁装置
４２９ パルス発生器
４２９ａ スイッチ
４３１ 制御信号
４３２ 電源
４３３ ワイヤ接続部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】