發布日期：2017-12-10 15:31
摘要：本文通過對陶瓷行業噴霧干燥塔的煙氣除塵系統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，其功能完整、結構簡化，并對該控制系統的成功經驗進行總結。
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
在生產陶瓷地磚的噴霧干燥塔工序中，傳統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和節能減排的需要，各企業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），把數個濾氣組件（圖1為三件）裝進一個特制的箱體內，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；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中的過濾狀態所示，過濾狀態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的壓縮空氣經脈沖閥噴入凈氣室；并迅速膨脹入濾袋內，并產生振動作用，清除濾袋外側表面上的粉塵，粉塵掉落到灰斗，如圖1中的清灰狀態所示。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。
噴霧塔的尾氣中含有大量的粉塵和SO2等廢氣，經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進行，從而保證了清灰的效果。
3 控制系統設計
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，簡化輸出口的數量，通過增加軟件指令的措施來實現輸出口的控制，并且其功能不會減少，如圖2所示。
在本系統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，現只用Q1.0～Q3.3中的18個輸出口，利用陣列即可實現對36個輸出口的驅動。例如：如果要實現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秒之內檢測壓力過高，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串聯回路，捕獲到此故障狀態；并用程序軟件區分出來，由此產生的報警信號可以通過人機界面顯示。
4 結論
通過對控制系統的簡化措施，筆者成功地設計并制作了袋式除塵器的控制應用系統。不僅節省了硬件的開銷，而且提高了系統的工作可靠性和穩定性，取得了明顯的經濟效果。
