王四代,馬 崢,湯順祥,李金成,馬清龍

(云南文山斗南錳業(yè)股份有限公司,云南硯山 663101)

0 前言

通過技改擴建,云南文山斗南錳業(yè)股份有限公司(以下簡稱為：公司)生產(chǎn)規(guī)模逐步擴大,隨著產(chǎn)能的提高,冶金生產(chǎn)所帶來的高濃度含塵尾氣污染越來越嚴重。隨著國家減排力度的加大,冶金生產(chǎn)不允許直排,尾氣治理直接影響到企業(yè)的發(fā)展。為此,公司把尾氣治理放到當前工作的重要位置,決定對收塵系統(tǒng)進行技術(shù)改造。經(jīng)多方考察,對比靜電除塵和布袋除塵,結(jié)合公司生產(chǎn)特點,選用箱式布袋除塵器,適宜高濃度粉塵的治理,可簡化粉塵治理工藝流程,降低設(shè)備投資。

箱式布袋除塵器用脈沖閥分室隔離噴吹清灰,清灰徹底又不產(chǎn)生二次飛揚,具有清灰效果好,除塵效率高,清灰程序自動控制,用于冶金行業(yè)的煙塵凈化處理系統(tǒng),是環(huán)保除塵的理想設(shè)備。在這次技改中對清灰自動控制系統(tǒng)進行了開發(fā)設(shè)計安裝工作。

1 箱式布袋脈沖除塵器結(jié)構(gòu)及其工作原理

箱式布袋除塵器由箱體、灰斗排灰裝置,支架和脈沖清灰系統(tǒng)溫度檢測控制等組成。當除塵器工作一段時間后,濾袋外側(cè)的灰層厚度增加,其阻力亦增大,此時應(yīng)對濾袋進行清灰。脈沖清灰袋式除塵器是目前應(yīng)用最廣泛的一種高效清灰袋式除塵器。脈沖清灰系統(tǒng)是袋式除塵器的核心,也是其技術(shù)的關(guān)鍵所在,其設(shè)計必須根據(jù)工藝的實際情況進行恰當?shù)呐渲?這樣才能保證除塵器高效的運行。根據(jù)實際工況,采用 PLC自動控制高壓脈沖定時離線清灰。定時離線清灰可調(diào)整脈沖寬度和脈沖間隔時間,要求除塵器設(shè)計為多室組合的形式,實現(xiàn)逐室清灰,當某過濾室需要清灰時,首先要控制擋板使這個氣室不再進行煙氣過濾,即過濾室與主氣流隔離開來,過濾室被隔離是通過設(shè)置在出氣口的提升閥來實現(xiàn)的。脈沖清灰過程中,每臺除塵器的每個過濾室上都設(shè)置了多個脈沖閥,以0.4～0.5 M Pa的壓縮空氣為清灰動力,由 PLC發(fā)出控制信號,依次觸發(fā)各個脈沖閥,在瞬間釋放高壓空氣。由于動能與勢能的共同作用,由脈沖閥瞬間噴吹的高壓空氣,使相應(yīng)等待清灰的一組濾袋突然膨脹和振動,抖落積附在濾袋外側(cè)的灰塵,以恢復(fù)濾袋的除塵功能,使除塵器自始至終保持良好的工作狀態(tài)。

當進入袋式除塵器的煙氣溫度高于250℃時,為保護濾袋,由除塵器自動控制柜發(fā)出報警信號,經(jīng)適當開啟除塵器進、出口冷風閥門。當溫度恢復(fù)到正常狀態(tài)時再重新關(guān)閉除塵器進、出冷風閥門。整個工藝過程如圖1所示。

圖1 除塵器工作原理

2 控制系統(tǒng)的組成及功能[1-5]

作為生產(chǎn)工藝設(shè)備的布袋離線除塵器,可靠性是第一位的。在系統(tǒng)控制程序中采用定時的清灰控制程序?？刂葡到y(tǒng)主要由脈沖定時清灰、溫度檢測等監(jiān)測措施等控制系統(tǒng)組成。

2.1 PLC硬件及程序設(shè)計

2.1.1 硬件設(shè)計

任何一種電器控制系統(tǒng)都是為了滿足生產(chǎn)過程的工藝要求,以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。如果被控制的輸入和輸出以開關(guān)量為主,且輸入和輸出點數(shù)較多,控制系統(tǒng)工藝流程比較復(fù)雜,工作環(huán)境較差,同時對控制系統(tǒng)的可靠性要求較高,就可以采用PLC控制,PLC控制系統(tǒng)要根據(jù)其工作特點進行設(shè)計。

通過對工藝過程的研究,確定各種控制信號性質(zhì)及其相互關(guān)系,并確定哪些信號需要輸入PLC或由PLC輸出。根據(jù)各輸入和輸出信號的數(shù)量和性質(zhì),選擇合適的PLC型號和硬件,并由此完成 PLC輸入點和輸出點的分配。

本系統(tǒng)共有8個倉室,其工作流程框圖如圖2所示。由PLC可編程序控制器按設(shè)定時間進行自動控制。其中輸入信號2個,是啟動、停止按鈕,均為開關(guān)量。輸出信號16個,都是控制相對應(yīng)的提升閥和脈沖閥的電磁閥。控制系統(tǒng)確定選用FX2N-32ER型主機,主機共有16個輸入點和16個輸出點,現(xiàn)已滿足要求,今后如有需求再加擴展模塊。

圖2 工作流程框

根據(jù)系統(tǒng)要求將輸入/輸出信號分類,安排地址。列出外部輸入/輸出信號與 PLC輸入/輸出端地址編號對照表,如表1所示。

表1 輸入點和輸出點分配表

PLC接線圖及現(xiàn)場設(shè)備接線圖如圖3所示。

2.1.2 工藝流程

根據(jù)工藝流程控制要求分析如圖4所示,圖中時間定義如下：T1：每組箱室循環(huán)間隔時間3 s；T2：提升閥動作時間8 s；T3：脈沖閥開始動作時間4 s；T4：脈沖閥動作時間1 s。

2.2 溫度檢測與控制

溫度采集處理單元由溫度傳感器、溫度控制儀等組成。溫度傳感器采用鉑熱電阻PT100,它將進出口煙氣的溫度信號轉(zhuǎn)換為電阻值,溫度控制儀采用SWP-C80系列數(shù)字顯示控制儀控制冷風閥的開關(guān),即可滿足溫度控制要求。如圖5、圖6所示,鉑熱電阻PT100接5/6/7端子,8/9端子經(jīng)繼電器控制冷風閥的開關(guān)。

在生產(chǎn)工況穩(wěn)定時進入除塵器的煙氣溫度在100～250℃之間,而進入除塵器的煙氣溫度高于250℃時,會造成濾袋使用壽命降低或燒壞濾袋,因此,除塵器另設(shè)冷風閥,當進氣溫度達250℃時打開冷風閥輸入冷空氣降溫,當進氣溫度低于250℃時關(guān)閉冷風閥,確保濾袋安全。

2.3 PLC使用中應(yīng)注意的問題

2.3.1 工作環(huán)境

采用單相工頻交流電源供電時,對電壓要求不嚴格,具有較強的抗電源干擾能力。PLC對物理環(huán)境要求高,保證通風與散熱。PLC工作環(huán)境溫度為0～40℃,環(huán)境溫度較高時,應(yīng)打開 PLC柜頂部的冷卻風扇,以使得 PLC工作在適當?shù)沫h(huán)境；控制柜安裝場所不得有劇烈震動,不得有導(dǎo)電、易爆炸、有腐蝕的氣體塵埃、相對濕度不得超過85％、更不得有凝結(jié)水,否則必須加相應(yīng)的防范措施。

圖3 PLC接線圖及現(xiàn)場設(shè)備接線

圖4 工藝流程控制要求分析

圖5 輸入接線

圖6 SWP-C80系列數(shù)字顯示控制儀接線

2.3.2 I/O端的接線

輸入接線一般不要超過30 m。但如果環(huán)境干擾小,電壓降不大時,輸入接線可適當長些。輸入、輸出線不能用同一根電纜,要分開使用。盡可能采用常開觸點形式連接到輸入端。輸出接線分為獨立輸出和公共輸出。在同組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級的電源。

采用繼電器輸出時,所承受的電感性負載的大小,會影響到繼電器的工作壽命,因此使用電感負載時應(yīng)選擇工作壽命較長的繼電器。

2.3.3 PLC的接地

良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件,可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。PLC接地線與設(shè)備的接地端相連,接地線的截面積應(yīng)不小于2 mm2,接地電阻要小于100Ω,為了有效抑制加在電源和輸入、輸出端的干擾,應(yīng)給 PLC接上專用的地線,接地點應(yīng)與動力設(shè)備的接地點分開。

3 結(jié)語

除塵系統(tǒng)的可靠性及自動化程度直接影響到除塵器清灰效果和操作工人的勞動強度。由于采用了先進的PLC,系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)更為合理,控制性能明顯提高,系統(tǒng)獲得了更大的可控性和可擴展性,而且使系統(tǒng)的自動化程度大大提高。該系統(tǒng)操作簡單,可靠性好,維護方便,大大減輕了操作工人的勞動強度,整個系統(tǒng)的運營成本大幅下降。

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