除塵系統(tǒng)自動(dòng)控制設(shè)計(jì)

一、除塵系統(tǒng)自動(dòng)控制設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

① 除塵設(shè)備類型、規(guī)格、用途、操作方法多種多樣，相互間差別較大，自動(dòng)控制系統(tǒng)要針對(duì)具體除塵系統(tǒng)和具體設(shè)備有針對(duì)性地進(jìn)行自動(dòng)控制沒(méi)計(jì)。

② 除塵系統(tǒng)凈化有爆炸性、腐蝕性或潮濕、有害含塵氣體時(shí)，自動(dòng)控制裝置應(yīng)做相應(yīng)的防爆、防靜電、防腐蝕等技術(shù)處理。

③ 除塵設(shè)備一般露天設(shè)置，除塵現(xiàn)場(chǎng)的盤、箱、柜等自動(dòng)控制裝置應(yīng)注意防雨、防塵、防護(hù)等級(jí)要高。

④ 自動(dòng)控制在滿足除塵工藝需要的情況下盡可能簡(jiǎn)單可靠。

二、電除塵系統(tǒng)自動(dòng)控制

1．電除塵器的工作特點(diǎn)

含塵氣體從吸塵罩中被吸引到電除塵器內(nèi)部，在電除塵器沉淀極和電暈極之間施加數(shù)萬(wàn)伏的直流高壓，由于高壓靜電場(chǎng)的作用，使進(jìn)入電除塵器空間的空氣充分電離而使得其空間充滿帶正、負(fù)電荷的離子。隨氣流進(jìn)入電除塵器內(nèi)的粉塵粒子與這些正、負(fù)離子相碰撞而被荷電。帶電塵粒由于受高壓靜電場(chǎng)庫(kù)侖的作用，根據(jù)粉塵帶電極性的不同，分別向除塵器的陰、陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)；荷電塵粒到達(dá)兩極后，分別將自己所帶的電荷釋放掉，通過(guò)電極與電源形成回路便產(chǎn)生電除塵器的工作電流，塵粒本身則由于其固有的黏性而附著在極板、板線上后被捕集下來(lái)；另外氣體電離后，電除塵器空間正、負(fù)離子電荷總量是相等的，但由于負(fù)離子數(shù)目遠(yuǎn)比正離子數(shù)目多得多，且實(shí)踐證明，電除塵器的陰極接負(fù)高壓作為電暈極，陽(yáng)極接高壓電源的正端作為沉淀極并接地，除塵效果比較好。所以進(jìn)入電除塵器內(nèi)的粉塵粒子也總是大多數(shù)被帶上負(fù)電荷而被陽(yáng)極所捕集下來(lái)。

電除塵器的除塵效率與施加于電除塵器的高壓靜電場(chǎng)近似成正比的關(guān)系，所以必須給電場(chǎng)施加盡可能高的高壓，才能使電場(chǎng)中的氣體分子充分電離，使粉塵有機(jī)會(huì)帶上盡可能多的電子而獲得較高的除塵效率。但電除塵器的陰、陽(yáng)極間的距離確定后，兩極間所能施加的直流高壓是不可能無(wú)限制的增加；如果施加給電場(chǎng)的高壓值已超過(guò)了兩極間所能承受的大場(chǎng)強(qiáng)，就會(huì)使電場(chǎng)產(chǎn)生高壓擊穿并伴隨產(chǎn)生火花放電。習(xí)慣上把這種現(xiàn)象稱作“閃絡(luò)”放電。如果給電場(chǎng)所施加的高壓超過(guò)極限值很多，將會(huì)使電場(chǎng)高壓產(chǎn)生持續(xù)的弧光放電，即所謂“拉弧”現(xiàn)象。電場(chǎng)產(chǎn)生拉弧時(shí)，使正常的電暈被破壞，此時(shí)除塵效率將嚴(yán)重下降，如不能有效地加以克服，還可能造成設(shè)備事故。所以，電除塵器投入運(yùn)行時(shí)，是不允許產(chǎn)生頻繁拉弧覡象的。

影響電除塵器正常運(yùn)行的參數(shù)有粉塵比電阻、煙氣溫度及除塵器入口粉塵質(zhì)量濃度等。

2．電除塵器控制內(nèi)容與過(guò)程

(1) 電除塵器的可控硅調(diào)壓高壓硅整流自動(dòng)控制　可控硅自動(dòng)控制高壓硅整流裝置是電除塵器普遍配套使用的一種高壓供電裝置，這種控制裝置以檢測(cè)電場(chǎng)二次電流為反饋信號(hào)。自動(dòng)控制系統(tǒng)接受到各種反饋信號(hào)之后立即進(jìn)行分析判斷，并迅速發(fā)出控制指令改變主回路調(diào)壓可控硅的導(dǎo)通角，使電場(chǎng)電壓得到調(diào)節(jié)，而電場(chǎng)電壓自控凋節(jié)主要星以電場(chǎng)所能施加的高電壓(即閃絡(luò)擊穿電壓)為控制依據(jù)。隨著電場(chǎng)煙氣條件的變化，電場(chǎng)擊穿電壓降低時(shí)，電場(chǎng)產(chǎn)生閃絡(luò)。此時(shí)自控系統(tǒng)接受到這一反饋信號(hào)后，隨之發(fā)出控制指令立即使主回路調(diào)壓可控硅封鎖，而使整流器無(wú)高壓輸出，以保證電場(chǎng)介質(zhì)絕緣強(qiáng)度有足夠的時(shí)間恢復(fù)到閃鉻擊穿前的正常值。為防止閃絡(luò)封鎖主回路側(cè)壓可控硅后而再次重新導(dǎo)通，整流器高壓輸出使電場(chǎng)發(fā)生第二次連續(xù)閃絡(luò)，必須使閃絡(luò)封鎖后的高壓輸出值比閃絡(luò)發(fā)生時(shí)的高壓值降低一個(gè)適當(dāng)?shù)姆龋徊⑶移鋽?shù)值的大小可根據(jù)電場(chǎng)煙氣條件及其變化趨勢(shì)，在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行整定調(diào)節(jié)。顯然，電場(chǎng)電壓值每當(dāng)閃絡(luò)封鎖一次后，將從降低以后的電壓值開(kāi)始逐漸向另一次閃絡(luò)電壓值接近，而且上升的速度也是可以調(diào)節(jié)的。通常把電場(chǎng)電壓上升速率的調(diào)節(jié)稱作+du/dt調(diào)壓，而把閃絡(luò)封鎖后電場(chǎng)電壓下降副值調(diào)節(jié)稱作-du/dt調(diào)節(jié)。通過(guò)調(diào)±du/dt，可以改變電場(chǎng)每?jī)纱伍W絡(luò)的間隔時(shí)間，即閃絡(luò)頻率。通常把除塵效率高時(shí)的“火花率”稱作“佳火花率”。

(2) 電除塵器低壓自動(dòng)控制　由于各種粉塵的粒度、黏度、附著力、比電阻值……，以及粉塵的電化性質(zhì)等各不相同，甚至相差懸殊，使得粉塵沉積到陰、陽(yáng)極上后能被抖落下來(lái)的難易程度也不同，因此，不少粉塵如果清灰效果不好，由于粉塵在極板(或極線)上堆積過(guò)厚，導(dǎo)致電場(chǎng)頻繁閃絡(luò)或粉塵荷電不充分，除塵效率降低。因此，需要設(shè)法通過(guò)電除塵器的清灰裝置將所捕集的粉塵有效地抖落下來(lái)，以保證電場(chǎng)有比較理想的供電水平，長(zhǎng)期維持所希望的除塵效率。

電除塵器陰、陽(yáng)極的清灰效果，除要求清灰機(jī)構(gòu)振打時(shí)對(duì)極板、極線的每個(gè)部位要有一定的振打沖擊力，要根據(jù)各種不同的粉塵，選擇合理的振打周期，這是因?yàn)槿绻翊蛑芷谶^(guò)長(zhǎng)，將導(dǎo)致極板上粉塵堆積過(guò)厚，使陰、陽(yáng)極所能施加的高壓降低，影響除塵效率。若振打過(guò)于頻繁，由于沉積到極板(極線)上的粉塵尚未達(dá)到一定厚度，振打時(shí)將成為碎末飛散到除塵器空間，將產(chǎn)生“二次飛揚(yáng)”，導(dǎo)致除塵效率的降低。

陰極振打周期比陽(yáng)極振打周期要長(zhǎng)，因?yàn)殛帢O上的積灰速度遠(yuǎn)比陽(yáng)極上的積灰速度慢，陰極振打持續(xù)時(shí)間也比陽(yáng)極長(zhǎng)，其原因是陰極振打清灰效果比陽(yáng)極差，振打時(shí)所產(chǎn)生的“二次飛揚(yáng)”不像陽(yáng)極振打時(shí)嚴(yán)重。因此，為保證陰極振打的清灰效果，使陰極每次振打的持續(xù)時(shí)間做適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)是必要的。陰、陽(yáng)極振打控制則要求二者的振打持續(xù)時(shí)間要錯(cuò)開(kāi)，防止陰、陽(yáng)極有可能同時(shí)振打，避免造成嚴(yán)重的“二次飛揚(yáng)”或振打時(shí)由于陰、陽(yáng)極有可能同時(shí)產(chǎn)生晃動(dòng)而造成高壓電場(chǎng)的閃絡(luò)放電。

(3) 輸排灰控制　隨煙氣進(jìn)入電除塵器而被陰、陽(yáng)極所捕集的粉塵，由清灰機(jī)構(gòu)敲落下來(lái)后，被收集在除塵器底部的灰斗中，必須被及時(shí)輸送出去。以防灰斗中粉塵堆積過(guò)量，有可能使除塵器陰、陽(yáng)極短路，使除塵器因送不上高壓電而停止運(yùn)行。

卸灰分兩種控制，一種是連續(xù)卸灰，另一種是間斷卸灰。

電除塵器連續(xù)卸灰的原理與布袋除塵器連續(xù)卸灰的原理基本相同。間斷卸灰就是在除塵器每個(gè)灰斗適當(dāng)?shù)奈恢冒惭bl臺(tái)料位檢測(cè)器，當(dāng)除塵器灰斗內(nèi)的灰料堆積到料位探頭處時(shí)，料位檢測(cè)器將發(fā)出指令信號(hào)去控制卸(輸)灰機(jī)構(gòu)自動(dòng)卸(輸)灰，只要除塵器灰斗內(nèi)的料位下降到料位檢測(cè)探頭以下時(shí)，卸(輸)灰系統(tǒng)停止工作。

由于電除塵器卸(輸)灰控制由PLC控制，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，卸(輸)灰控制系統(tǒng)分4種控制功能。當(dāng)灰斗灰量多時(shí)，選擇連續(xù)卸灰的控制功能；反之，選擇間斷卸灰的控制功能。當(dāng)設(shè)備單動(dòng)時(shí)，選擇手動(dòng)卸灰的控制功能。檢修設(shè)備時(shí)，選擇停止卸灰的控制功能。

(4) 高壓絕緣子的加熱保溫控制　進(jìn)人電除塵器的煙氣溫度有時(shí)高達(dá)300℃以上，以每秒15～20m的速度由除塵器進(jìn)氣管進(jìn)入電除塵器后，在除塵器內(nèi)停留時(shí)間可達(dá)數(shù)秒甚至10s以上。高溫?zé)煔馀龅降蜏氐某龎m器內(nèi)部構(gòu)件時(shí)，其局部區(qū)間的煙氣溫度有可能降到煙氣露點(diǎn)溫度以下，煙氣中所含高溫蒸汽將凝結(jié)成水珠附著在構(gòu)件上。一旦高壓絕緣子上附著有水珠，將使絕緣子表面失去絕緣能力，導(dǎo)致電場(chǎng)高壓在絕緣子處產(chǎn)生頻繁閃絡(luò)、拉弧，甚至短路，使除塵器無(wú)法正常運(yùn)行。

對(duì)高壓絕緣子采取嚴(yán)格的密封和電加熱保溫措施，是防止絕緣子污染和保證其絕緣能力的有效措施。高壓絕緣子周圍的加熱保溫溫度要求其下限控制在煙氣露點(diǎn)溫度以上，上限高出下限溫度值一個(gè)范圍，并要求恒溫自控。總的原則是要保證在絕緣子處不要產(chǎn)生露點(diǎn)，又希望不要加熱過(guò)度，造成不必要的能源損耗，并有利于延長(zhǎng)絕緣子的使用壽命。煙氣露點(diǎn)溫度和加熱保溫所允許的上限溫度整定值，可根據(jù)煙氣溫度和所含水蒸氣量通過(guò)計(jì)算獲得，也可通過(guò)實(shí)際測(cè)定來(lái)獲得煙氣的露點(diǎn)溫度值。

幾個(gè)絕緣子室的溫度只要有一個(gè)尚未達(dá)到預(yù)先整定的露點(diǎn)溫度值以上時(shí)，高壓直流電源都不能投入運(yùn)行，如果處于運(yùn)行中的高壓設(shè)備一旦遇到某一個(gè)絕緣子室的溫度因故下降到預(yù)先規(guī)定的露點(diǎn)溫度以下時(shí)，也將自動(dòng)停止運(yùn)行。從加熱器投入運(yùn)行到使每個(gè)絕緣子室的溫度都達(dá)到規(guī)定的整定值，需要經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)的時(shí)間。所以在電除塵器投入運(yùn)行前，一般都要提前幾小時(shí)甚至更長(zhǎng)的時(shí)間使加熱器投入運(yùn)行。

(5) 高壓安全接地開(kāi)關(guān)控制　當(dāng)煙氣中所含的CO或其他可燃性易爆氣體進(jìn)入電除塵器達(dá)到一定含量時(shí)，由于電場(chǎng)閃絡(luò)時(shí)所產(chǎn)生的電火花，有可能引燃CO等氣體。由于氣體的迅速膨脹而引起劇烈爆炸，嚴(yán)重時(shí)將釀成損壞電除塵器本體的事故。為解決可燃性氣體的安全防爆問(wèn)題，在煙氣進(jìn)入電除塵器之前裝有CO分析儀，當(dāng)分析儀檢測(cè)到廢氣中CO的含量達(dá)到1.5％時(shí)，發(fā)出危險(xiǎn)警報(bào)，通知中心控制室立即凋整操作工藝，防止廢氣中CO的含量繼續(xù)增加。一旦CO分析儀檢測(cè)到廢氣中CO的含量繼續(xù)增加并達(dá)到1.8%時(shí)，將立即發(fā)出指令，一方面使電除塵器高壓電源立即停止運(yùn)行，防止電場(chǎng)因高濃度的CO碰上電場(chǎng)閃絡(luò)火花而引起爆炸；與此同時(shí)，受CO分析儀控制的高壓安全自動(dòng)接地開(kāi)關(guān)自動(dòng)接地，以保證電場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生CO的燃燒爆炸。

當(dāng)接地開(kāi)關(guān)接地，使電場(chǎng)躲過(guò)可能產(chǎn)生CO燃燒爆炸的危險(xiǎn)期后,煙氣中CO的含量因煙氣工況的調(diào)整已降到安全數(shù)值以下時(shí)，CO濃度分析儀發(fā)出使接地開(kāi)關(guān)自動(dòng)撤除接地的指令，此時(shí)接地開(kāi)關(guān)可自動(dòng)打開(kāi)，將高壓電源輸入端重新接入電場(chǎng)。為安全操作起見(jiàn)。在CO濃度降至安全數(shù)值以后，接地開(kāi)關(guān)的打開(kāi)是通過(guò)人工操作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

(6) 高壓運(yùn)行與低壓電源的連鎖控制　要維持高壓電源連續(xù)運(yùn)行，對(duì)與之相關(guān)的低壓用電設(shè)備必須滿足下面的關(guān)系：

①高壓絕緣子室的所有加熱器已投入正常運(yùn)行，并且每個(gè)絕緣子室的溫度都已達(dá)到預(yù)先規(guī)定的數(shù)值；

②CO濃度檢測(cè)儀檢測(cè)到進(jìn)入電除塵器的CO濃度在規(guī)定的安全數(shù)值之內(nèi)；

③高壓安全接地開(kāi)關(guān)是開(kāi)啟的，高壓整流器的輸出端已接至電場(chǎng)陰極。

受上述1～3條所規(guī)定，只要有一個(gè)條件不滿足，高壓電源將不可能被投入運(yùn)行，或在運(yùn)行的中途被迫停止繼續(xù)運(yùn)行。這些與高壓電源相連鎖的環(huán)節(jié)，只要有一個(gè)因故未使之恢復(fù)正常，高壓電源就將處在停機(jī)狀態(tài)。

3．溫度檢測(cè)與顯示

電除塵器內(nèi)溫度的變化，對(duì)除塵器的運(yùn)行狀態(tài)的影響是很敏感的。由于溫度的升高，使得氣體體積增大而使除塵器內(nèi)部煙氣流速增大，導(dǎo)致氣體黏度增大而使粉塵黏附在極板上不易振打下來(lái)，使電除塵器的運(yùn)行條件變壞，除塵效率降低。因此，對(duì)電除塵器的煙氣溫度進(jìn)行檢測(cè)和記錄，同時(shí)記錄與之相對(duì)應(yīng)的電除塵器的其他運(yùn)行參數(shù)的變化規(guī)律，對(duì)分析電除塵器的性能指標(biāo)和提出改進(jìn)措施，都是很有實(shí)際意義的。