【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。粉塵初層形成以后就變?yōu)?袋 式 除塵設(shè)備 的重要過濾層，極大地 提高過濾效率。 其實(shí) 濾布只扮演了一個(gè)骨架塵埃層和支持在其形成 粉塵層 的 作用 。灰塵沉積在過濾材料 上后可在機(jī)械振動(dòng)、反吹 回流的作用下從過濾材料的表面脫落 ,掉入灰斗里 。 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 過濾原理 帶 有粉塵的氣體從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入 ， 通過灰斗后，由于慣性作用， 氣體 中 塵埃 顆粒 較大 的一部分被分離出來，直接進(jìn)入料斗。粉塵氣體通過灰 斗 后進(jìn)入中箱體過濾區(qū)域 ，氣體 經(jīng) 過濾袋后直接出來，粉塵就 被捕獲在過濾器袋的外表面。 氣體被凈化后通過濾袋進(jìn)到頂層的上箱體，從出風(fēng)口排出了。 清灰原理 當(dāng)過濾過程已經(jīng)持續(xù)一段時(shí)間后，濾袋上的粉塵層逐漸增厚，除塵設(shè)備的壓差上升，當(dāng)設(shè)備壓差上升到某個(gè)設(shè)定值，啟動(dòng)除塵設(shè)備 開始依次清灰。首先 第一分室氣缸閥關(guān)閉，阻止過濾氣流再通過，然后 在打開脈沖電磁閥的時(shí)候 ，在很短的時(shí)間內(nèi)上箱體壓縮的空氣 將會(huì) 快速膨脹， 使得 過濾袋膨脹 起來產(chǎn)生 形變 并且會(huì)引起 一定 的振動(dòng)，粉塵起初積聚在濾袋表面上，然后又在逆向的氣流沖刷不斷作用下就會(huì) 被吹下落入 下箱體的 料斗 里面。清灰開始時(shí)，脈沖電磁閥處于打開的狀態(tài) ，汽缸閥 則是被關(guān)閉的狀態(tài) ， 當(dāng)清灰結(jié)束后脈沖電磁閥關(guān)閉，汽缸閥又打開，使得 各分室依次又處于過濾狀態(tài)。 布袋除塵器由箱體、布袋、清灰和卸灰裝置等組成 。 含灰塵的 氣體進(jìn)入布袋除塵器的時(shí)候 ，一開始 會(huì) 碰到 的是進(jìn)出風(fēng)口里面的一塊 擋板， 然后氣流改變方位流到 灰斗 中，在同 一時(shí)間 氣流速度 會(huì)慢慢減小 ，顆粒 體積偏 大、密度 又比較大的粉 塵 這時(shí)就會(huì)在重力的作用下掉入灰斗 里，這樣的話就能 起到 預(yù)先除灰塵 的作用； 而 攜帶 相對(duì)比較 細(xì)小 的粉塵 氣體 就會(huì) 在通過布袋 的時(shí)候 ， 大部分 粉塵 會(huì)粘附在濾袋的外表面上，從而使 氣體得到 一定的 凈化； 這次 凈化后的氣體 在 通過布袋 以后聚集在上箱體的 出風(fēng)口， 然后就會(huì)被 風(fēng)機(jī)排出 去。 但僅僅經(jīng)過這些過程的 布袋的除塵效率 并不是特別 高， 由于篩選過濾、碰撞和 擴(kuò)散等 一些 效應(yīng)， 在布袋使用一段時(shí)間以后，濾袋 表面 就會(huì)積聚起一層薄薄的 粉塵 ——初層， 隨著除塵時(shí)間積累初塵變厚，除塵時(shí)積累的 初層 起到了提 高布袋 除塵 的 效率 的作用 ， 實(shí)際上會(huì) 成為布袋的主要 灰塵 過濾層 。 但 需要考慮的一個(gè)問題是當(dāng)布袋上聚集的粉塵越來越多 ， 粉塵 對(duì)氣流的阻力就 變得越來越大，還會(huì)對(duì) 除塵效率 有一定的影響 。 所以 ，當(dāng) 粉塵阻力提高到一定程度的時(shí)候 ， 就應(yīng)該清灰就是將濾袋 外表面 上的粉塵清理掉，在本次設(shè)計(jì)中采用脈沖噴吹的方式清理掉這些附著在濾袋的粉塵。當(dāng)清灰結(jié)束以后 ，粉塵 大部分會(huì)聚集在下箱體的灰斗里面，然后讓卸灰裝置進(jìn)行卸灰工藝的處理。假如 清灰 工作沒有及時(shí)開啟，就會(huì)較大的增大布袋除塵器 運(yùn)行 的阻力，更嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)毀壞布袋；但清灰工作太多運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候?qū)?會(huì)破壞粉塵 積累下來的 初層， 就會(huì)在一定程度上 降低除塵 的效率，所以 ， 布袋除塵器系統(tǒng)在設(shè)計(jì)清灰控制部分工作時(shí)間 時(shí)，除了要天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 考慮定時(shí)開啟 清灰 工作以外，還需要防止 清灰 工作運(yùn)轉(zhuǎn)太 過度， 如果工藝控制得當(dāng)，能起到延長(zhǎng)布袋使用時(shí)間的作用 ， 還可以增加控制方式的靈活性和節(jié) 約能源。布袋除塵器硬件基本組成如下： 本體清灰部分： 14 個(gè)過濾室 (雙排 27 個(gè) ),每室 21 個(gè)脈沖閥 (DC24V， 20W)，共 294 個(gè)脈沖閥 ,每室 配有 2 個(gè)氣缸電磁閥 (DC24V， 20W)，共 28 個(gè)汽缸電磁閥，還有 進(jìn)、出口壓差變送器 1 臺(tái)（ 4~20mA)同時(shí)還配有 進(jìn)口溫 度傳感器 (PT100， 4~20mA)。 輸灰部分：每個(gè)灰斗 都 設(shè)置 了 1 個(gè)空氣炮（ DC24V， 20W)、 1 個(gè)卸料電機(jī) (AC380V)，共有 14 個(gè)灰斗 (雙排 27 個(gè) )； 2 臺(tái) (雙排 )切出刮板電機(jī) (AC380V)， 1 臺(tái) (2 臺(tái)除塵共用 )集合刮板電機(jī) (AC380V)， 1 臺(tái) (2 臺(tái)除塵共用 )斗提電機(jī) 4KW(AC380V)，集合刮板機(jī)出料口處 1 個(gè)空氣炮（ DC24V， 20W)，斗提機(jī)出料口處 也有 1 個(gè)空氣炮 (DC24V， 20W)。 灰倉(cāng)部分 (2 臺(tái)除塵共用 )： 配 有高料位計(jì) 1 個(gè) (AC220V，開關(guān)量 )、 灰 倉(cāng) 1 個(gè)空氣炮（ DC24V，20 W)、 1 個(gè)卸料電機(jī) (AC380V)， 1 臺(tái)加濕機(jī)電機(jī) （ AC380V）。 該布袋除塵器控制系統(tǒng)是以西門子 300 PLC 為核心的 ,首先讓 PLC 從現(xiàn)場(chǎng)和除塵器的控制面板或控制箱獲得信號(hào) ,接著通過程序?qū)?zhí)行器件進(jìn)行輸出信號(hào)。上位機(jī)可以從 PLC 得到除塵狀態(tài)信息 ,而且也可通過改變程序調(diào)節(jié)一些除塵參數(shù)，比如清灰時(shí)間和定時(shí)信號(hào)到來時(shí)間等，通過 PLC 控制布袋除塵器系統(tǒng)使一切變得井然有序起來，當(dāng)然程序流程圖是非常重要的，它確保了布袋除塵器在每一環(huán)節(jié)的實(shí)際工作情況。 圖 Fig. The control system schematic diagram 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 布袋除塵設(shè)備的除塵原理就 是 當(dāng) 粉塵碰到 纖維 的 時(shí) 候會(huì)由于 慣性碰撞、攔截、擴(kuò)散作用 、重力作用、靜電作用、 篩選過濾 作用 而被阻留 下來 ，從而使大部分粉塵得以收集與捕獲 。清灰模式可以大致分為 定壓差清灰 模式 與定時(shí)清灰 模式 兩種。 簡(jiǎn)單說來 ， 定時(shí)清灰 模式 就 是按人為 設(shè)定的 某個(gè) 固定 時(shí)間周期 自動(dòng) 在除塵室內(nèi) 循環(huán)地進(jìn)行清灰的 一種 工作方式；定壓差清灰也 是自動(dòng)清灰的 一種 模式 ,但兩者不同 的地方 在于定壓差 清灰 原理 是 由于 進(jìn)入到除塵器的 濃度和煙氣流量 發(fā)生變化時(shí)單位時(shí)間 內(nèi) 積聚在濾袋外側(cè)的粉塵量也 會(huì)隨之相應(yīng)發(fā)生 變化 ， 使 得布袋 除塵器進(jìn) 口和出口的壓力差 也會(huì) 發(fā)生 變化，當(dāng)此壓力差達(dá)到 某個(gè)人為 設(shè)定值時(shí)，各室脈沖閥依次 開始噴吹，噴吹要求是： 先關(guān)閉第一室汽缸閥，然后 1除塵 室 1 號(hào)到 21 號(hào)脈沖閥依次開啟對(duì)布袋進(jìn)行噴吹，將積聚在 布袋上的過多灰塵吹落 入灰斗中 ， 14 個(gè)除塵室的所有 脈沖閥依次循環(huán)一遍 以后 完成布袋 一次清灰周期工作 。當(dāng)灰斗料位 處于很 高 位置 時(shí)，灰斗 將會(huì)進(jìn)入輸灰工作過程，此時(shí) 布袋 將恢復(fù) 過濾模式 重新開始過濾 。 當(dāng) 灰斗 進(jìn)行 輸灰工作時(shí)，灰 斗中的灰塵 將由 14 個(gè)卸灰閥、切出刮板機(jī)、集合刮板機(jī)以及 斗提機(jī)排出。按輸灰啟動(dòng)按鈕開始各卸灰閥開始卸灰，但在卸灰閥開啟前先開啟斗提機(jī)，然后開啟集合刮板機(jī)，接著開啟切出刮板機(jī)。卸灰閥依次開啟后，按停止按鈕首先停止卸灰閥，再依次停止切出卸灰閥、集合卸灰閥、斗提機(jī)。 布袋除塵器工作內(nèi)容 分為三大部分：清灰、輸灰、卸灰，首先清灰分為三種模式：定壓差、定時(shí)還有手動(dòng)模式，以下是清灰 工藝 流程圖 如圖 所示 ： 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 圖 Fig. Soot cleaning flow diagram 本體清灰控制要求 (要設(shè)置 手動(dòng) /停止 /自動(dòng)選擇開關(guān) ):首先按下 電源開關(guān)， 電源指示燈 就 變亮 了 ， 按下啟動(dòng)按鈕 后 第 l 個(gè)室的汽缸閥 (2 個(gè) 要 同時(shí)動(dòng)作 )關(guān)閉 5 秒后該室的第 1 個(gè)脈沖閥噴吹 秒 (設(shè) 為 可調(diào) )然后停止 10 秒 (設(shè) 為 可調(diào) )， 該室的第 2 個(gè)脈沖閥噴吹 秒 (設(shè) 為 可調(diào) )停止 10 秒 (設(shè)可調(diào) )，依次進(jìn)行直到 該室的第 21 個(gè)脈沖閥噴吹 結(jié)束后再過 15 秒 (設(shè)可調(diào) )， 第一個(gè)室的汽缸閥 要 打開 使該室又可以進(jìn)入過濾狀態(tài)。接著 下一室的汽缸閥關(guān)閉 工作原理和一室一樣 進(jìn)行下一室工作 ， 以此類推到第 14 個(gè)室工作完后停止 30 分鐘 (設(shè) 為 可調(diào) )后進(jìn)入下一周期循環(huán) 清灰 工作。 如果 在停止 這段時(shí)間 進(jìn)出口壓差差值超過 某個(gè)人為 設(shè)定值時(shí) ,開始噴吹清灰 ,壓差 模式 優(yōu)先 被選擇 。 同時(shí)要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制除塵頂部脈沖閥與汽缸 箱。控制方式 :自動(dòng)控制 (壓差與定時(shí)混合控制 )以及手動(dòng)控制。 輸灰流程如圖 所示 ： 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 圖 Fig. Ashconveying flow diagram 輸灰部分控制要求 如下 (要設(shè) 手動(dòng) 和 自動(dòng)選擇開關(guān) )： 當(dāng)按下起動(dòng)按鈕后 斗提機(jī) 首先開始運(yùn)轉(zhuǎn)， 5 秒后集合刮板機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、 5 秒后切出刮板機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)， 5 秒后 第一排 第一個(gè)灰斗的卸料器開啟 2 分 鐘 后 (設(shè) 為 可調(diào) )停止， 第一排第二個(gè)灰斗的卸料器開啟 2 分后 (設(shè)可調(diào) )停止 ，依次卸灰到第一排第 7 個(gè)灰斗 的卸料器開啟 2 分 鐘 (設(shè)可調(diào) )停止 后，再輪到 第二排第一個(gè)灰斗的卸料器開啟 2 分 (設(shè)可調(diào) )然后 停止 ，就這樣循環(huán)工作 到第二排第 7 個(gè)灰斗灰斗的卸料器開啟 2 分鐘 后 (設(shè) 為 可調(diào) )停止 ,輸灰的時(shí)候 第一排第二排循環(huán)交替工作。 當(dāng) 按下停止按鈕后應(yīng)先停 下 卸灰閥 2 分鐘后切出刮板機(jī)斷電不工作、 2 分鐘后集合刮板機(jī)斷電、 2 分鐘后斗提機(jī)斷電 。 輸灰時(shí) 卸灰閥、 集合 刮板機(jī) 和切出刮板機(jī) 、斗提機(jī)應(yīng) 形成 連鎖控制，振動(dòng)電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)動(dòng)控制 。 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 灰倉(cāng)部分：灰倉(cāng)到高位時(shí) 會(huì) 自動(dòng)報(bào)警， 然后讓 輸灰系統(tǒng)自動(dòng)停止； 灰倉(cāng)部分的 空氣炮現(xiàn)場(chǎng) 要實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)操作；灰倉(cāng)卸灰流程是 ： 首先 開啟加濕機(jī)主電機(jī) 5 秒后然后 開啟卸灰閥，停止時(shí) 和輸灰一致要 先停 下 卸灰閥，加濕機(jī) 的 主電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行 2 分鐘。 布袋除塵器技術(shù) 可行性分析 布袋除塵器是非常先進(jìn)、水平比較高的袋式除塵設(shè)備 ,它具有集分室噴吹 ,注入脈沖袋式除塵器的良好特性 , 在克服分室噴吹清灰動(dòng)能不夠、噴吹脈沖的清灰與過濾同步進(jìn)行的缺陷，大大拓寬了了袋式除塵設(shè)備的應(yīng)用范圍。 當(dāng) 在正常 操作布袋除塵器時(shí) ,壽命最短的為 24 個(gè)月 ,布袋除塵器實(shí)際壽命則完全根據(jù)用戶的 維護(hù)經(jīng)驗(yàn)和管理水平 而定 。除塵器的出口排放濃度總是小于 20 毫克 / Nm3。這個(gè)指標(biāo)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域處于 世界領(lǐng)先水平 ,對(duì)維持中國(guó)的環(huán)境 水平有非常積極的作用。由于清灰效果好 ,清灰周期很長(zhǎng) ,低強(qiáng)度除灰使濾袋的使用壽命可大大延長(zhǎng)。因此 ,袋式除塵器 的維護(hù)成本 ,如更換濾袋及配件框架可以大幅度 降低成本。 確保除塵器的使用除塵效率合格 是 測(cè)量袋式除塵器工作 可靠性的 一種 重要指標(biāo)。布袋除塵器可以保持 運(yùn)行在 較高的除塵效率 ,但隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng) ,大量的除塵器除塵效率 還是 會(huì)逐步下降 。 尤其 在后期 ,布袋 的使用壽命損傷更為嚴(yán)重 ,除塵效果 不能滿足環(huán)境要求。導(dǎo)致布袋磨損的主要原因如下 : 在有些過濾區(qū)域 風(fēng)速過高 ,導(dǎo)致灰塵 劇烈沖擊布袋 ,造成損壞。 距離過小造成布袋之間的碰撞磨損或是籠骨彎曲、布袋底部和籠骨間隙過小等原因造成的籠骨和布袋的碰撞磨損。 噴霧炬噴嘴和一袋嘴垂直偏離大使噴霧火炬設(shè)計(jì)直接沖刷和磨損袋部分。 4 布袋太頻繁的清洗或噴油壓力過高 加速穿布。 設(shè)計(jì)中必須采取有針對(duì)性的措施來減少袋破損 ,延長(zhǎng)包包的使用壽命 ,確保過濾器 的使用周期的可靠性運(yùn)行。有兩種主要措施減少磨損布袋 : (1) 合理布置布袋，均衡氣流 在設(shè)計(jì)除塵器的時(shí)候還要考慮到 某些區(qū)域氣流速度 將會(huì) 過高 ，可采用工程設(shè)計(jì)上 導(dǎo)向裝置流動(dòng)氣體或 者 分流器氣體分流裝置等措施 ,解決這些區(qū)域高氣流流速的問題 ,進(jìn)風(fēng)口處擋灰 紙 板是用來解決 粉塵與 布袋 發(fā)生 直接 接觸 和煙塵 碰撞 濾袋以至于受到 磨損 的 問題。 (2)在裝配的過程中 需控制噴嘴和布 袋 口對(duì)正 關(guān)系 在運(yùn)行的開始 ,需要維持較低的清灰壓力和清灰 周期 ,長(zhǎng)期慢慢使得濾袋上面 保持一定厚度的塵初始層。 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 PLC控制系統(tǒng) 可行性分析 布袋除 塵器 控制系統(tǒng) 基本上都以 PLC 作為核心來實(shí)現(xiàn)整個(gè)除塵器工藝要求 ， 在工程 的應(yīng)用中，控制系統(tǒng)誤動(dòng)現(xiàn)象經(jīng)常 發(fā)生 有很大一部分是因?yàn)殡姶鸥蓴_的存在， 誤動(dòng) 會(huì)直接影響布袋除塵器的正常運(yùn)行。 所以 ， 想 要保證 布袋除塵器 得以 安全 良好 運(yùn)行的 一個(gè) 關(guān)鍵 點(diǎn) 就是 提高控制系統(tǒng)抗干擾 的 能力。 通過分析很容易發(fā)現(xiàn) 外界的干擾大部分 是 通過電源和信號(hào)線引入PLC 系統(tǒng) ， 而 PLC 電源 是 由電網(wǎng)供電 的 ， 當(dāng) 空間電磁對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生一定 干擾后會(huì)在線路上產(chǎn)生感應(yīng)電壓和電流，而且 如開關(guān)操作浪涌、交直流轉(zhuǎn)換部分裝置引起的諧波、大型電力設(shè)備突然的啟動(dòng)停止、電網(wǎng)短路的暫態(tài)沖擊等 電網(wǎng) 內(nèi)部的變化 都容易通過輸電線 傳到 PLC 電源上 然后進(jìn)行干擾 。 對(duì)于 與 PLC 控制系統(tǒng) 直接相 連接的很多種信號(hào)傳輸線，除了傳輸 進(jìn)來 不同種有效的信號(hào)以外 ， 隨之 也會(huì)有 一些外部干擾信號(hào)傳入到 PLC 控制系統(tǒng)中 。這種干擾主要有 2 種方式干擾