本文通過對(duì)陶瓷行業噴霧幹燥塔的煙氣除塵係統的工作特點進行深(shēn)入分析,設(shè)計並製造了一個實用的控製係統,其功能完整、結構簡化,並對該控製係統的成功經驗進行總結。
1、引言
在(zài)生產陶瓷地磚的噴霧幹燥(zào)塔工序中,傳(chuán)統的除塵方法是采用旋風除(chú)塵器除塵,但(dàn)是(shì)該除塵方法的(de)效果不徹(chè)底。近年來由於清潔生產和節能減(jiǎn)排的需要,各企業在此基礎上增加使用了袋式除塵器。旋(xuán)風除塵(chén)器用作粗濾(lǜ),袋式除塵器用作細濾,二者雙管齊下。雖然投入增加了,但減少了噴霧幹燥塔對大氣層的粉塵排放量,同時能夠使可用粉塵回收(shōu)再利用,起到了(le)一舉兩得的效(xiào)果。
2、袋式除塵器工作(zuò)原理與說(shuō)明
袋式除(chú)塵器采用滌(dí)綸針剌氈濾料作為過濾材料(濾芯),透氣(qì)性能強(qiáng),除塵效率高。將其製作成一個(gè)個由金屬骨架包裹的圓柱狀中空的濾氣組件(jiàn)(俗(sú)稱布袋(dài)),把(bǎ)數個濾氣組(zǔ)件(圖1為三件)裝進一個(gè)特製的箱體內,簡稱為氣箱脈衝(chōng)袋,如圖1所示。而袋式除塵器是由多個這樣的氣箱脈(mò)衝袋組(zǔ)成。
圖1 氣箱脈衝袋
氣箱脈衝袋除塵器,采用反吹(chuī)除塵法,不僅能淨化一般的含塵硫氣(qì)體,還能(néng)處理入口濃度達1300g/Nm3的含塵(chén)氣體。煙氣中所含的(de)水蒸氣由於其溫度(dù)較高(gāo),在100℃左右,初呈氣態;從噴霧塔出來後,溫(wēn)度有所降低,冷凝成水滴附在(zài)煙(yān)氣中的塵粒上,呈現霧狀;進入氣箱脈衝袋除塵器時塵粒即被捕集下來(lái)。
除塵清灰工作過程為:以一個袋為例,含塵氣體由進口處直接進入氣箱的袋室;由於有負壓風機的引(yǐn)力驅動作用,含(hán)塵氣體由外及裏,自(zì)下而上,克服阻力,穿越濾芯到達上部箱體;粉塵就會被阻擋在濾器(qì)組件之外,小的顆粒被吸附在濾芯的表麵,大的顆粒(lì)直接掉到下麵的灰鬥中;經過過濾後的含有微(wēi)塵(chén)的氣體在(zài)脈衝提升閥處(chù)匯集,之後從出(chū)風口排出,此時便是(shì)幹淨的氣(qì)體。這個工作過程如圖1中的過濾狀(zhuàng)態所示,過濾狀態就是對含塵(chén)氣體進行除塵。當過濾工作達到一定時間(jiān)(或阻(zǔ)力達到預先設定值),清灰過程(chéng)開(kāi)始。其工作過(guò)程(chéng)為(wéi):控(kòng)製器發出信號,使脈衝(chōng)提升(shēng)閥關閉,阻斷排氣(qì);壓縮空氣脈衝閥開啟(qǐ),以大於0.5MPa的壓縮空氣經脈衝閥噴(pēn)入淨(jìng)氣室;並迅速(sù)膨脹入濾袋內,並(bìng)產生振動作用,清除(chú)濾袋外側表麵上(shàng)的粉塵,粉塵掉落到灰鬥,如圖1中的清(qīng)灰(huī)狀態(tài)所示。這個動作完成後(大約6~15s),壓縮空氣脈衝閥關閉,提升閥重新打開,該箱室的(de)濾袋重新回(huí)到過濾狀態。
噴霧塔的尾氣中含有大量的粉塵和SO2等廢氣,經過旋風除(chú)塵和布袋(dài)除塵後的煙氣的粉塵量可降到40mg/m3以下,比之前的8000mg/m3降低了兩個數量級,效果非常明顯。除下來的(de)粉(fěn)塵都是陶泥粉,可以回收利用。
本文中袋式除塵器(qì)由18個氣箱脈衝袋組成。氣箱脈衝袋需要定期清除濾芯表麵的粉塵,防止(zhǐ)堵塞。清灰時采用分箱(袋)清灰的方式,逐(zhú)箱隔離、輪流進行,逐一按(àn)要求進行(háng)清灰直至*後一個箱室清灰完(wán)畢,此為一個清灰周期。除(chú)塵器的脈衝噴吹寬度和清灰周期,是由清灰程序控製器自動控製連續進(jìn)行,從(cóng)而保證了清灰的效果。
3、控製係統設計
在清灰過程中,氣箱脈衝袋的提升(shēng)脈衝閥和噴氣脈衝閥的動作(zuò)要密切配合。其(qí)動作流程是:先關斷提升脈(mò)衝閥,再打開噴氣脈衝(chōng)閥;幾秒之(zhī)後進行壓(yā)力檢測;然後關(guān)斷噴氣脈衝閥,*後打(dǎ)開提(tí)升脈(mò)衝閥。係統(tǒng)輸出信號,通(tōng)過(guò)電磁閥來關斷或開(kāi)啟這(zhè)些脈衝閥,控製每個氣箱脈衝袋的清灰(huī)過程。如此眾多的輸出口,筆者通過陣列的方式,簡化輸出口的數量,通過增加軟件(jiàn)指令的措(cuò)施來實現輸出(chū)口的控製,並且(qiě)其功能不會減少,如(rú)圖2所示。
圖(tú)2 輸(shū)出陣列
在本係統中采用西門子(zǐ)可編程控(kòng)製器S7—226外帶一個擴展模塊EM223,其中KA1~KA18是控製1~18號脈衝提升(shēng)閥的中(zhōng)繼,KA19~KA36是控製1~18號脈衝噴氣閥的中(zhōng)繼(jì),這些都不可缺省。這36個中繼如果用(yòng)36個輸(shū)出口(kǒu)來驅動,勢必繁多。由於本(běn)文采(cǎi)用輪(lún)流清(qīng)灰的工作特點,因此18個脈衝(chōng)提升閥任何時候隻有一個動作,18個(gè)脈衝噴氣閥任何時候也隻有一個動作,現隻用Q1.0~Q3.3中(zhōng)的18個輸出口,利用陣列即可實現(xiàn)對36個輸出口的驅動。例如:如果要實現2號噴氣閥KA20動作,隻要程序中同時(shí)輸出Q1.0和Q3.2就可以了。指(zhǐ)令如下:
= Q1.0
= Q3.2
在本係統的設計過程中,考慮到要自(zì)動(dòng)檢測每個袋的工作狀況,特別(bié)是要檢測布袋是否破損或者堵塞,因(yīn)此需要PLC設定檢測輸入口。當布袋有破損時,在(zài)壓縮空氣噴氣數(shù)秒之內,壓力下降太快,用壓力表可檢測出它的壓力會明顯降(jiàng)低;壓力過低,壓力表輸出一個檢測(cè)信號(如KL)給PLC,進行報警並指示,以便及時處(chù)理。而在壓縮空氣噴氣數秒之內檢測壓力過高,則表示布袋(dài)被粉塵(chén)堵塞,壓(yā)力(lì)下降太慢,過濾性能差了,壓力表也會輸出一(yī)個檢測信號(如KH)給PLC,進(jìn)行報警(jǐng)並指示,以便及時處理。如此眾多(duō)的輸入接口,須進(jìn)行簡化處理。如圖3所示:本設計隻(zhī)需要有I3.2、I3.3和I3.6、I3.7及I4.4、I4.5這六個輸入點,即可實現18個袋的超低壓(yā)和(hé)超高壓的共(gòng)36個(gè)輸入反饋信號。例如(rú):5號袋發生破裂,當清灰噴氣(qì)後(hòu),壓力降低過(guò)快,壓力表(biǎo)設定的(de)*低限動作;輸入模塊(kuài)的輸入點I3.3可(kě)以通過KA5和KL5串聯回路,捕(bǔ)獲到此故障狀態;並用程序軟件(jiàn)區分出(chū)來,由此產生的報警信號可以通過人機界麵顯示。
圖3 輸(shū)入陣列
4、結論
通過對控製係統的簡化(huà)措施,筆者成功地設計並製(zhì)作了(le)袋式(shì)除塵器的(de)控製(zhì)應用係統(tǒng)。不僅節省了硬件的開銷,而且提高了係統的工作可靠性和穩定性,取得了明顯的經濟效果。