電袋除塵器(袋式除塵器設計)

摘 要：脈沖清灰控制技術被廣泛應用于袋式除塵器和電袋復合除塵器，通過對以往經(jīng)驗的總結(jié)，并結(jié)合電袋復合除塵器的特點開發(fā)出一套以PLC為控制核心，配套上位機監(jiān)控系統(tǒng)的脈沖清灰控制系統(tǒng)。經(jīng)實踐證明該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，自動化程度高，清灰效果顯著。該文對電袋復合除塵器的脈沖清灰控制技術的控制原理、主要功能和軟硬件設計進行了介紹。

在電袋復合除塵器尚未問世之前，脈沖清灰控制技術就已經(jīng)被運用于袋式除塵器中。近年來隨著國家環(huán)保新標準的實施，傳統(tǒng)的工業(yè)除塵器由于除塵機理及設備的局限性，已經(jīng)很難同時滿足高標準排放及經(jīng)濟性能優(yōu)越的要求[1]。而電袋復合式除塵器的出現(xiàn)，為除塵行業(yè)帶來新的氣象，由于其具有低排放、可靠、節(jié)能、高效等優(yōu)點受到廣大用戶的青睞。濾袋是袋式除塵器核心，清灰技術直接影響除塵器的使用壽命及性能，較小的清灰強度不能較好地實現(xiàn)清灰，過大清灰強度（高壓）又容易加速濾袋磨損，影響濾袋壽命。脈沖清灰控制技術作為袋區(qū)清灰的主要控制技術也在電袋復合式除塵器上得到更廣泛的運用，因此研究脈沖清灰控制技術對電袋復合除塵器發(fā)展尤為重要。

1 電袋復合除塵器脈沖清灰系統(tǒng)構(gòu)成

電袋復合除塵器的脈沖噴吹清灰裝置以壓縮空氣作為清灰氣源，由脈沖閥、氣包、噴吹管組成。每排濾袋上方設有噴吹管，每根噴吹管上設有若干個噴吹孔，每個噴吹孔對準下部濾袋，噴吹管的一端與氣包相連，氣包進入壓縮空氣，氣包上安裝一個淹沒式脈沖閥（帶電磁閥）。電磁閥動作帶動脈沖閥的膜片作短暫動作，氣包內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)脈沖閥瞬間通過噴吹管從小孔噴入濾袋內(nèi)，使濾袋迅速向外膨脹，當袋壁膨脹到極限位置時，很大的張力使其受到強烈的沖擊振動，并獲得最大反向加速度從而開始向內(nèi)收;但附著在濾袋表面的粉塵層不受張力作用，由于慣性力的作用而從濾袋上脫落，實現(xiàn)濾袋的清灰[3]。

脈沖噴吹清灰裝置的電氣執(zhí)行機構(gòu)為電磁脈沖閥，通過控制電磁脈沖閥，來達到控制脈沖清灰井然有序進行的目的。脈沖清灰系統(tǒng)以電磁脈沖閥為控制對象，采用可編程邏輯控制器（PLC）作為核心控制器，配有壓力/壓差變送器、鉑熱電阻等檢測儀表進行信號采集，在現(xiàn)場設有就地操作箱用于現(xiàn)場調(diào)試、操作，并設有上位機監(jiān)控系統(tǒng)供用戶進行運行監(jiān)控，整套系統(tǒng)功能完善，穩(wěn)定可靠。

2 電袋復合除塵器脈沖清灰控制功能及設計

2.1 脈沖清灰控制原理

脈沖清灰控制原理圖采用行列矩陣控制形式，電磁脈沖閥跨接在行線和列線之間，通過行線、列線的接通，實現(xiàn)對相應電磁脈沖閥的噴吹控制。

脈沖清灰控制有“自動”和“就地”兩種工作方式。在“自動”方式下，由PLC控制行選開關和列選開關的通斷來實現(xiàn)相應電磁脈沖閥的噴吹控制。在“就地”方式下，可在現(xiàn)場就地操作箱上通過操作面板上的行選轉(zhuǎn)換開關和列選對應按鈕來實現(xiàn)對相應電磁脈沖閥的噴吹控制。

2.2 脈沖清灰控制主要功能

脈沖清灰控制系統(tǒng)具有以下主要功能。

（1）定時清灰。

定時清灰是指按照預先設定的脈沖寬度、脈沖間隔等運行參數(shù)不斷的循環(huán)進行脈沖清灰工作。定時清灰方式為電袋復合除塵器脈沖清灰的優(yōu)先選用方式，使用定時清灰方式，可使除塵器系統(tǒng)阻力趨于穩(wěn)定。

（2）定壓清灰。

定壓清灰是將除塵器實際進出口壓差狀況作為控制脈沖清灰運行的依據(jù)。當進出口壓差大于設定的上限值時，開始脈沖清灰工作;當進出口壓差小于設定的下限值時，停止脈沖清灰工作。使用定壓清灰方式，可以在確保除塵器系統(tǒng)阻力保持在一定范圍內(nèi)的同時，降低系統(tǒng)的能耗。但該方式下，系統(tǒng)阻力的穩(wěn)定性較差。

（3）在線清灰。

在線清灰是指濾袋在過濾工作狀態(tài)時，對濾袋進行清灰。在線清灰為電袋復合除塵器各分室的優(yōu)選工作模式。

（4）離線清灰。

離線清灰是指在對濾袋進行清灰前，把煙氣流隔離不經(jīng)過濾袋，然后再進行清灰。離線清灰一般需要除塵器有分室結(jié)構(gòu)和切斷分室煙氣的閥門機構(gòu)。一般不推薦使用離線清灰方式，只有在煙氣粉塵出現(xiàn)異常細粘時，且濾袋阻力大于正常范圍時方才選用。

（5）超越功能。

選擇了超越功能，該分室的閥門機構(gòu)將關斷，煙氣流將被隔離不經(jīng)過濾袋，并且脈沖清灰工作停止。正常情況下禁止進行超越功能操作，一般只在在線檢修的情況下進行該操作。

（6）預涂灰。

預涂灰是指除塵器在投運前給濾袋噴涂一層干燥粉煤灰，是防止系統(tǒng)啟動時的低溫油、濕煙氣粘污濾袋導致初始阻力增大或糊袋的一種保護措施。在進行預涂灰前，打開各室提升閥（或風門），關閉旁路閥，并停止脈沖清灰工作。

（7）旁路保護。

旁路保護指系統(tǒng)在燃油點火、超高超低溫時，煙氣直接從旁路煙道到除塵器出口而達到保護濾袋的一種保護方式。當除塵器進口煙溫超限，將啟動旁路保護，此時旁路閥打開，提升閥（或風門）關閉，同時脈沖清灰工作停止。

2.3 脈沖清灰控制硬件設計

脈沖清灰控制系統(tǒng)采用PLC作為核心控制器，PLC具有編程方便、工作穩(wěn)定、抗干擾能力強、可靠性高和系統(tǒng)配置靈活等優(yōu)點。

PLC通過控制行列選開關的通斷來控制相應電磁脈沖閥的動作，這里我們采用固態(tài)繼電器作為行列選開關，實現(xiàn)無觸點控制，動作時間快速、靈敏，解決了信號滯后問題，使控制更為精準、可靠。另外，我們還采用隔離二極管和續(xù)流二極管對電磁閥進行保護。

2.4 脈沖清灰控制軟件設計

電磁脈沖閥一般按分室進行布置，逐行進行噴吹，假設有四個分室，則室工作順序為1→2→3→4。為防止相鄰電磁脈沖閥因連續(xù)噴吹造成的“二次揚塵”現(xiàn)象發(fā)生，每個分室采取錯位進行噴吹的方式，假設分室有10個電磁脈沖閥，則噴吹順序為1→6→2→7→3→8→4→9→5→10。

清灰方式有定時清灰和定壓清灰兩種，優(yōu)先采用定時清灰。在定時清灰方式下，袋區(qū)各分室按照設定的時間參數(shù)和固定的清灰順序不斷進行循環(huán)清灰。定壓清灰是以進出口壓差作為控制依據(jù)實現(xiàn)閉環(huán)控制，當進出口壓差大于工作壓差上限值時，啟動脈沖清灰，當進出口壓差小于工作壓差下限值時，停止脈沖清灰，清灰順序與定時清灰相同。

每個分室設有在線清灰和離線清灰兩種工作模式，當當前工作分室的工作模式為離線清灰時，該室提升閥（或風門）關斷阻隔煙氣后進行清灰，清灰結(jié)束該室提升閥（或風門）重新開啟，并進入下一室進行清灰工作。另外，每個室還具有“超越”功能，實施“超越”功能后，該室將處于關閉狀態(tài)，同時不再進行清灰工作。為避免因關閉分室過多而導致系統(tǒng)阻力過大，不允許同時有兩個或兩個以上分室處于關閉狀態(tài)。

在除塵器投運前，為保護濾袋需進行預涂灰。在進行預涂灰前應將提升閥（或風門）打開，旁路閥關閉，同時停止脈沖清灰工作，使干燥粉煤灰能很好的附著在濾袋上。

旁路保護以進口煙溫作為控制依據(jù)，當進口煙溫超限，啟動旁路保護。為確保進口煙溫檢測的準確性，我們采用了“三選二”的檢測方式，并在檢測到煙溫超限持續(xù)時間達到5s后才啟動旁路保護，以此防止誤操作的發(fā)生。為降低因閥門動作對鍋爐負荷的影響，閥門動作遵循“先開后關”原則，并按一定的間隔時間逐一動作。

除了以上控制工藝設計外，我們還對重要的系統(tǒng)運行參數(shù)進行監(jiān)測，如進出口壓差、進出口煙溫、清灰氣包壓力等。當這些系統(tǒng)運行參數(shù)出現(xiàn)異常情況時，將作出相應的聲光報警，以提醒運行人員進行相應的處理。

3 結(jié)語

通過對以往布袋除塵器中脈沖清灰運用案例的總結(jié)，并結(jié)合電袋復合除塵器的特點進行優(yōu)化改進的脈沖清灰控制技術充分發(fā)揮了其優(yōu)異的性能，不僅提高了清灰效率，同時也降低了系統(tǒng)能耗，為電袋復合除塵器袋區(qū)清灰提供了有力的保障。