电袋复合除尘器脉冲清灰控制技术
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摘 要：脉冲清灰控制技术被广泛应用于袋式除尘器和电袋复合除尘器，通过对以往经验的总结，并结合电袋复合除尘器的特点开发出一套以PLC为控制核心，配套上位机监控系统的脉冲清灰控制系统。经实践证明该系统稳定可靠，自动化程度高，清灰效果显著。该文对电袋复合除尘器的脉冲清灰控制技术的控制原理、主要功能和软硬件设计进行了介绍。
关键词：电袋复合除尘器 脉冲清灰
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）04（c）-0004-02
在电袋复合除尘器尚未问世之前，脉冲清灰控制技术就已经被运用于袋式除尘器中。近年来随着国家环保新标准的实施，传统的除尘器由于除尘机理及设备的局限性，已经很难同时满足高标准排放及经济性能优越的要求[1]。而电袋复合式除尘器的出现，为除尘行业带来新的气象，由于其具有低排放、可靠、节能、高效等优点受到广大用户的青睐。滤袋是袋式除尘器核心，清灰技术直接影响除尘器的使用寿命及性能，较小的清灰强度不能较好地实现清灰，过大清灰强度（高压）又容易加速滤袋磨损，影响滤袋寿命[2]。脉冲清灰控制技术作为袋区清灰的主要控制技术也在电袋复合式除尘器上得到更广泛的运用，因此研究脉冲清灰控制技术对电袋复合除尘器发展尤为重要。
1 电袋复合除尘器脉冲清灰系统构成
電袋复合除尘器的脉冲喷吹清灰装置以压缩空气作为清灰气源，由脉冲阀、气包、喷吹管组成。每排滤袋上方设有喷吹管，每根喷吹管上设有若干个喷吹孔，每个喷吹孔对准下部滤袋，喷吹管的一端与气包相连，气包进入压缩空气，气包上安装一个淹没式脉冲阀（带电磁阀）。电磁阀动作带动脉冲阀的膜片作短暂动作，气包内的压缩空气经脉冲阀瞬间通过喷吹管从小孔喷入滤袋内，使滤袋迅速向外膨胀，当袋壁膨胀到极限位置时，很大的张力使其受到强烈的冲击振动，并获得最大反向加速度从而开始向内收;但附着在滤袋表面的粉尘层不受张力作用，由于惯性力的作用而从滤袋上脱落，实现滤袋的清灰[3]。
脉冲喷吹清灰装置的电气执行机构为电磁脉冲阀，通过控制电磁脉冲阀，来达到控制脉冲清灰井然有序进行的目的。脉冲清灰系统以电磁脉冲阀为控制对象，采用可编程逻辑控制器（PLC）作为核心控制器，配有压力/压差变送器、铂热电阻等检测仪表进行信号采集，在现场设有就地操作箱用于现场调试、操作，并设有上位机监控系统供用户进行运行监控，整套系统功能完善，稳定可靠。
2 电袋复合除尘器脉冲清灰控制功能及设计
2.1 脉冲清灰控制原理
脉冲清灰控制原理图采用行列矩阵控制形式，电磁脉冲阀跨接在行线和列线之间，通过行线、列线的接通，实现对相应电磁脉冲阀的喷吹控制。
脉冲清灰控制有“自动”和“就地”两种工作方式。在“自动”方式下，由PLC控制行选开关和列选开关的通断来实现相应电磁脉冲阀的喷吹控制。在“就地”方式下，可在现场就地操作箱上通过操作面板上的行选转换开关和列选对应按钮来实现对相应电磁脉冲阀的喷吹控制。
2.2 脉冲清灰控制主要功能
脉冲清灰控制系统具有以下主要功能。
（1）定时清灰。
定时清灰是指按照预先设定的脉冲宽度、脉冲间隔等运行参数不断的循环进行脉冲清灰工作。定时清灰方式为电袋复合除尘器脉冲清灰的优先选用方式，使用定时清灰方式，可使除尘器系统阻力趋于稳定。
（2）定压清灰。
定压清灰是将除尘器实际进出口压差状况作为控制脉冲清灰运行的依据。当进出口压差大于设定的上限值时，开始脉冲清灰工作;当进出口压差小于设定的下限值时，停止脉冲清灰工作。使用定压清灰方式，可以在确保除尘器系统阻力保持在一定范围内的同时，降低系统的能耗。但该方式下，系统阻力的稳定性较差。
（3）在线清灰。
在线清灰是指滤袋在过滤工作状态时，对滤袋进行清灰。在线清灰为电袋复合除尘器各分室的优选工作模式。
（4）离线清灰。
离线清灰是指在对滤袋进行清灰前，把烟气流隔离不经过滤袋，然后再进行清灰。离线清灰一般需要除尘器有分室结构和切断分室烟气的阀门机构。一般不推荐使用离线清灰方式，只有在烟气粉尘出现异常细粘时，且滤袋阻力大于正常范围时方才选用。
（5）超越功能。
选择了超越功能，该分室的阀门机构将关断，烟气流将被隔离不经过滤袋，并且脉冲清灰工作停止。正常情况下禁止进行超越功能操作，一般只在在线检修的情况下进行该操作。
（6）预涂灰。
预涂灰是指除尘器在投运前给滤袋喷涂一层干燥粉煤灰，是防止系统启动时的低温油、湿烟气粘污滤袋导致初始阻力增大或糊袋的一种保护措施。在进行预涂灰前，打开各室提升阀（或风门），关闭旁路阀，并停止脉冲清灰工作。
（7）旁路保护。
旁路保护指系统在燃油点火、超高超低温时，烟气直接从旁路烟道到除尘器出口而达到保护滤袋的一种保护方式。当除尘器进口烟温超限，将启动旁路保护，此时旁路阀打开，提升阀（或风门）关闭，同时脉冲清灰工作停止。
2.3 脉冲清灰控制硬件设计
脉冲清灰控制系统采用PLC作为核心控制器，PLC具有编程方便、工作稳定、抗干扰能力强、可靠性高和系统配置灵活等优点。 PLC通过控制行列选开关的通断来控制相应电磁脉冲阀的动作，这里我们采用固态继电器作为行列选开关，实现无触点控制，动作时间快速、灵敏，解决了信号滞后问题，使控制更为精准、可靠。另外，我们还采用隔离二极管和续流二极管对电磁阀进行保护。
2.4 脉冲清灰控制软件设计
电磁脉冲阀一般按分室进行布置，逐行进行喷吹，假设有四个分室，则室工作顺序为1→2→3→4。为防止相邻电磁脉冲阀因连续喷吹造成的“二次扬尘”现象发生，每个分室采取错位进行喷吹的方式，假设分室有10个电磁脉冲阀，则喷吹顺序为1→6→2→7→3→8→4→9→5→10。
清灰方式有定时清灰和定压清灰两种，优先采用定时清灰。在定时清灰方式下，袋区各分室按照设定的时间参数和固定的清灰顺序不断进行循环清灰。定压清灰是以进出口压差作为控制依据实现闭环控制，当进出口压差大于工作压差上限值时，启动脉冲清灰，当进出口压差小于工作压差下限值时，停止脉冲清灰，清灰顺序与定时清灰相同。
每个分室设有在线清灰和离线清灰两种工作模式，当当前工作分室的工作模式为离线清灰时，该室提升阀（或风门）关断阻隔烟气后进行清灰，清灰结束该室提升阀（或风门）重新开启，并进入下一室进行清灰工作。另外，每个室还具有“超越”功能，实施“超越”功能后，该室将处于关闭状态，同时不再进行清灰工作。为避免因关闭分室过多而导致系统阻力过大，不允许同时有两个或两个以上分室处于关闭状态。
在除尘器投运前，为保护滤袋需进行预涂灰。在进行预涂灰前应将提升阀（或风门）打开，旁路阀关闭，同时停止脉冲清灰工作，使干燥粉煤灰能很好的附着在滤袋上。
旁路保护以进口烟温作为控制依据，当进口烟温超限，启动旁路保护。为确保进口烟温检测的准确性，我们采用了“三选二”的检测方式，并在检测到烟温超限持续时间达到5s后才启动旁路保护，以此防止误操作的发生。为降低因阀门动作对锅炉负荷的影响，阀门动作遵循“先开后关”原则，并按一定的间隔时间逐一动作。
除了以上控制工艺设计外，我们還对重要的系统运行参数进行监测，如进出口压差、进出口烟温、清灰气包压力等。当这些系统运行参数出现异常情况时，将作出相应的声光报警，以提醒运行人员进行相应的处理。
3 结语
通过对以往布袋除尘器中脉冲清灰运用案例的总结，并结合电袋复合除尘器的特点进行优化改进的脉冲清灰控制技术充分发挥了其优异的性能，不仅提高了清灰效率，同时也降低了系统能耗，为电袋复合除尘器袋区清灰提供了有力的保障。
参考文献
[1] 张秀琨，郑刚.电袋复合除尘器研究与应用[J].能源技术与管理，2007（3）：74-75.
[2] 杜柳柳，沈恒根，娄可宾.袋式除尘器清灰过程的研究发展及分析探讨[J].建筑热能通风空调，2007，26（5）：25-29.
[3] 陈隆枢.脉冲喷吹装置的清灰特性及相关技术[A].全国袋式过滤技术研讨会论文集[C].2005.
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