发布日期：2017-12-10 15:31
摘要：本文通过对陶瓷行业喷雾干燥塔的烟气除尘系统的工作特点进行深入分析，设计并制造了一个实用的控制系统，其功能完整、结构简化，并对该控制系统的成功经验进行总结。
关健词：喷雾干燥塔；袋式除尘器；可编程控制器PLC；输入输出口
1 引言
在生产陶瓷地砖的喷雾干燥塔工序中，传统的除尘方法是采用旋风除尘器除尘，但是该除尘方法的效果不彻底。近年来由于清洁生产和节能减排的需要，各企业在此基础上增加使用了袋式除尘器。旋风除尘器用作粗滤，袋式除尘器用作细滤，二者双管齐下。虽然投入增加了，但减少了喷雾干燥塔对大气层的粉尘排放量，同时能够使可用粉尘回收再利用，起到了一举两得的效果。
2 袋式除尘器工作原理与说明
袋式除尘器采用涤纶针剌毡滤料作为过滤材料（除尘布袋），透气性能强，除尘效率高。将其制作成一个个由金属骨架包裹的圆柱状中空的滤气组件（俗称布袋），把数个滤气组件（图1为三件）装进一个特制的箱体内，简称为气箱脉冲袋，如图1所示。而袋式除尘器是由多个这样的气箱脉冲袋组成。
气箱脉冲袋除尘器，采用反吹除尘法，不仅能净化一般的含尘硫气体，还能处理入口浓度达1300g/Nm3的含尘气体。烟气中所含的水蒸气由于其温度较高，在100℃左右，初呈气态；从喷雾塔出来后，温度有所降低，冷凝成水滴附在烟气中的尘粒上，呈现雾状；进入气箱脉冲袋除尘器时尘粒即被捕集下来。
除尘清灰工作过程为：以一个袋为例，含尘气体由进口处直接进入气箱的袋室；由于有负压风机的引力驱动作用，含尘气体由外及里，自下而上，克服阻力，穿越滤芯到达上部箱体；粉尘就会被阻挡在滤器组件之外，小的颗粒被吸附在滤芯的表面，大的颗粒直接掉到下面的灰斗中；经过过滤后的含有微尘的气体在脉冲提升阀处汇集，之后从出风口排出，此时便是干净的气体。这个工作过程如图1中的过滤状态所示，过滤状态就是对含尘气体进行除尘。当过滤工作达到一定时间（或阻力达到预先设定值），清灰过程开始。其工作过程为：控制器发出信号，使脉冲提升阀关闭，阻断排气；压缩空气脉冲阀开启，以大于0.5MPa的压缩空气经脉冲阀喷入净气室；并迅速膨胀入滤袋内，并产生振动作用，清除滤袋外侧表面上的粉尘，粉尘掉落到灰斗，如图1中的清灰状态所示。这个动作完成后（大约6～15s），压缩空气脉冲阀关闭，提升阀重新打开，该箱室的滤袋重新回到过滤状态。
喷雾塔的尾气中含有大量的粉尘和SO2等废气，经过旋风除尘和布袋除尘后的烟气的粉尘量可降到40mg/m3以下，比之前的8000mg/m3降低了两个数量级，效果非常明显。除下来的粉尘都是陶泥粉，可以回收利用。
本文中袋式除尘器由18个气箱脉冲袋组成。气箱脉冲袋需要定期清除滤芯表面的粉尘，防止堵塞。清灰时采用分箱（袋）清灰的方式，逐箱隔离、轮流进行，逐一按要求进行清灰直至O后一个箱室清灰完毕，此为一个清灰周期。除尘器的脉冲喷吹宽度和清灰周期，是由清灰程序控制器自动控制连续进行，从而保证了清灰的效果。
3 控制系统设计
在清灰过程中，气箱脉冲袋的提升脉冲阀和喷气脉冲阀的动作要密切配合。其动作流程是：先关断提升脉冲阀，再打开喷气脉冲阀；几秒之后进行压力检测；然后关断喷气脉冲阀，O后打开提升脉冲阀。系统输出信号，通过电磁阀来关断或开启这些脉冲阀，控制每个气箱脉冲袋的清灰过程。如此众多的输出口，笔者通过阵列的方式，简化输出口的数量，通过增加软件指令的措施来实现输出口的控制，并且其功能不会减少，如图2所示。
在本系统中采用西门子可编程控制器S7—226外带一个扩展模块EM223，其中KA1～KA18是控制1～18号脉冲提升阀的中继，KA19～KA36是控制1～18号脉冲喷气阀的中继，这些都不可缺省。这36个中继如果用36个输出口来驱动，势必繁多。由于本文采用轮流清灰的工作特点，因此18个脉冲提升阀任何时候只有一个动作，18个脉冲喷气阀任何时候也只有一个动作，现只用Q1.0～Q3.3中的18个输出口，利用阵列即可实现对36个输出口的驱动。例如：如果要实现2号喷气阀KA20动作，只要程序中同时输出Q1.0和Q3.2就可以了。指令如下：
在本系统的设计过程中，考虑到要自动检测每个袋的工作状况，特别是要检测布袋是否破损或者堵塞，因此需要PLC设定检测输入口。当布袋有破损时，在压缩空气喷气数秒之内，压力下降太快，用压力表可检测出它的压力会明显降低；压力过低，压力表输出一个检测信号（如KL）给PLC，进行报警并指示，以便及时处理。而在压缩空气喷气数秒之内检测压力过高，则表示布袋被粉尘堵塞，压力下降太慢，过滤性能差了，压力表也会输出一个检测信号（如KH）给PLC，进行报警并指示，以便及时处理。如此众多的输入接口，须进行简化处理。如图3所示：本设计只需要有I3.2、I3.3和I3.6、I3.7及I4.4、I4.5这六个输入点，即可实现18个袋的超低压和超高压的共36个输入反馈信号。例如：5号袋发生破裂，当清灰喷气后，压力降低过快，压力表设定的O低限动作；输入模块的输入点I3.3可以通过KA5和KL5串联回路，捕获到此故障状态；并用程序软件区分出来，由此产生的报警信号可以通过人机界面显示。
4 结论
通过对控制系统的简化措施，笔者成功地设计并制作了袋式除尘器的控制应用系统。不仅节省了硬件的开销，而且提高了系统的工作可靠性和稳定性，取得了明显的经济效果。
