發(fā)布日期：2017-12-10 15:31
摘要：本文通過對陶瓷行業(yè)噴霧干燥塔的煙氣除塵系統(tǒng)的工作特點進行深入分析，設計并制造了一個實用的控制系統(tǒng)，其功能完整、結(jié)構(gòu)簡化，并對該控制系統(tǒng)的成功經(jīng)驗進行總結(jié)。
關健詞：噴霧干燥塔；袋式除塵器；可編程控制器PLC；輸入輸出口
1 引言
在生產(chǎn)陶瓷地磚的噴霧干燥塔工序中，傳統(tǒng)的除塵方法是采用旋風除塵器除塵，但是該除塵方法的效果不徹底。近年來由于清潔生產(chǎn)和節(jié)能減排的需要，各企業(yè)在此基礎上增加使用了袋式除塵器。旋風除塵器用作粗濾，袋式除塵器用作細濾，二者雙管齊下。雖然投入增加了，但減少了噴霧干燥塔對大氣層的粉塵排放量，同時能夠使可用粉塵回收再利用，起到了一舉兩得的效果。
2 袋式除塵器工作原理與說明
袋式除塵器采用滌綸針剌氈濾料作為過濾材料（除塵布袋），透氣性能強，除塵效率高。將其制作成一個個由金屬骨架包裹的圓柱狀中空的濾氣組件（俗稱布袋），把數(shù)個濾氣組件（圖1為三件）裝進一個特制的箱體內(nèi)，簡稱為氣箱脈沖袋，如圖1所示。而袋式除塵器是由多個這樣的氣箱脈沖袋組成。
氣箱脈沖袋除塵器，采用反吹除塵法，不僅能凈化一般的含塵硫氣體，還能處理入口濃度達1300g/Nm3的含塵氣體。煙氣中所含的水蒸氣由于其溫度較高，在100℃左右，初呈氣態(tài)；從噴霧塔出來后，溫度有所降低，冷凝成水滴附在煙氣中的塵粒上，呈現(xiàn)霧狀；進入氣箱脈沖袋除塵器時塵粒即被捕集下來。
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；由于有負壓風機的引力驅(qū)動作用，含塵氣體由外及里，自下而上，克服阻力，穿越濾芯到達上部箱體；粉塵就會被阻擋在濾器組件之外，小的顆粒被吸附在濾芯的表面，大的顆粒直接掉到下面的灰斗中；經(jīng)過過濾后的含有微塵的氣體在脈沖提升閥處匯集，之后從出風口排出，此時便是干凈的氣體。這個工作過程如圖1中的過濾狀態(tài)所示，過濾狀態(tài)就是對含塵氣體進行除塵。當過濾工作達到一定時間（或阻力達到預先設定值），清灰過程開始。其工作過程為：控制器發(fā)出信號，使脈沖提升閥關閉，阻斷排氣；壓縮空氣脈沖閥開啟，以大于0.5MPa的壓縮空氣經(jīng)脈沖閥噴入凈氣室；并迅速膨脹入濾袋內(nèi)，并產(chǎn)生振動作用，清除濾袋外側(cè)表面上的粉塵，粉塵掉落到灰斗，如圖1中的清灰狀態(tài)所示。這個動作完成后（大約6～15s），壓縮空氣脈沖閥關閉，提升閥重新打開，該箱室的濾袋重新回到過濾狀態(tài)。
噴霧塔的尾氣中含有大量的粉塵和SO2等廢氣，經(jīng)過旋風除塵和布袋除塵后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(shù)量級，效果非常明顯。除下來的粉塵都是陶泥粉，可以回收利用。
本文中袋式除塵器由18個氣箱脈沖袋組成。氣箱脈沖袋需要定期清除濾芯表面的粉塵，防止堵塞。清灰時采用分箱（袋）清灰的方式，逐箱隔離、輪流進行，逐一按要求進行清灰直至O后一個箱室清灰完畢，此為一個清灰周期。除塵器的脈沖噴吹寬度和清灰周期，是由清灰程序控制器自動控制連續(xù)進行，從而保證了清灰的效果。
3 控制系統(tǒng)設計
在清灰過程中，氣箱脈沖袋的提升脈沖閥和噴氣脈沖閥的動作要密切配合。其動作流程是：先關斷提升脈沖閥，再打開噴氣脈沖閥；幾秒之后進行壓力檢測；然后關斷噴氣脈沖閥，O后打開提升脈沖閥。系統(tǒng)輸出信號，通過電磁閥來關斷或開啟這些脈沖閥，控制每個氣箱脈沖袋的清灰過程。如此眾多的輸出口，筆者通過陣列的方式，簡化輸出口的數(shù)量，通過增加軟件指令的措施來實現(xiàn)輸出口的控制，并且其功能不會減少，如圖2所示。
在本系統(tǒng)中采用西門子可編程控制器S7—226外帶一個擴展模塊EM223，其中KA1～KA18是控制1～18號脈沖提升閥的中繼，KA19～KA36是控制1～18號脈沖噴氣閥的中繼，這些都不可缺省。這36個中繼如果用36個輸出口來驅(qū)動，勢必繁多。由于本文采用輪流清灰的工作特點，因此18個脈沖提升閥任何時候只有一個動作，18個脈沖噴氣閥任何時候也只有一個動作，現(xiàn)只用Q1.0～Q3.3中的18個輸出口，利用陣列即可實現(xiàn)對36個輸出口的驅(qū)動。例如：如果要實現(xiàn)2號噴氣閥KA20動作，只要程序中同時輸出Q1.0和Q3.2就可以了。指令如下：
在本系統(tǒng)的設計過程中，考慮到要自動檢測每個袋的工作狀況，特別是要檢測布袋是否破損或者堵塞，因此需要PLC設定檢測輸入口。當布袋有破損時，在壓縮空氣噴氣數(shù)秒之內(nèi)，壓力下降太快，用壓力表可檢測出它的壓力會明顯降低；壓力過低，壓力表輸出一個檢測信號（如KL）給PLC，進行報警并指示，以便及時處理。而在壓縮空氣噴氣數(shù)秒之內(nèi)檢測壓力過高，則表示布袋被粉塵堵塞，壓力下降太慢，過濾性能差了，壓力表也會輸出一個檢測信號（如KH）給PLC，進行報警并指示，以便及時處理。如此眾多的輸入接口，須進行簡化處理。如圖3所示：本設計只需要有I3.2、I3.3和I3.6、I3.7及I4.4、I4.5這六個輸入點，即可實現(xiàn)18個袋的超低壓和超高壓的共36個輸入反饋信號。例如：5號袋發(fā)生破裂，當清灰噴氣后，壓力降低過快，壓力表設定的O低限動作；輸入模塊的輸入點I3.3可以通過KA5和KL5串聯(lián)回路，捕獲到此故障狀態(tài)；并用程序軟件區(qū)分出來，由此產(chǎn)生的報警信號可以通過人機界面顯示。
4 結(jié)論
通過對控制系統(tǒng)的簡化措施，筆者成功地設計并制作了袋式除塵器的控制應用系統(tǒng)。不僅節(jié)省了硬件的開銷，而且提高了系統(tǒng)的工作可靠性和穩(wěn)定性，取得了明顯的經(jīng)濟效果。
