【文章內(nèi)容簡介】 。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 濾布只扮演了一個骨架塵埃層和支持在其形成 粉塵層 的 作用 ?；覊m沉積在過濾材料 上后可在機械振動、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 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 4 過濾原理 帶 有粉塵的氣體從進風口進入 ， 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，直接進入料斗。粉塵氣體通過灰 斗 后進入中箱體過濾區(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到頂層的上箱體，從出風口排出了。 清灰原理 當過濾過程已經(jīng)持續(xù)一段時間后，濾袋上的粉塵層逐漸增厚，除塵設(shè)備的壓差上升，當設(shè)備壓差上升到某個設(shè)定值，啟動除塵設(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候 ，在很短的時間內(nèi)上箱體壓縮的空氣 將會 快速膨脹， 使得 過濾袋膨脹 起來產(chǎn)生 形變 并且會引起 一定 的振動，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 被吹下落入 下箱體的 料斗 里面。清灰開始時，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 氣體進入布袋除塵器的時候 ，一開始 會 碰到 的是進出風口里面的一塊 擋板， 然后氣流改變方位流到 灰斗 中，在同 一時間 氣流速度 會慢慢減小 ，顆粒 體積偏 大、密度 又比較大的粉 塵 這時就會在重力的作用下掉入灰斗 里，這樣的話就能 起到 預先除灰塵 的作用； 而 攜帶 相對比較 細小 的粉塵 氣體 就會 在通過布袋 的時候 ， 大部分 粉塵 會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 出風口， 然后就會被 風機排出 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 擴散等 一些 效應， 在布袋使用一段時間以后，濾袋 表面 就會積聚起一層薄薄的 粉塵 ——初層， 隨著除塵時間積累初塵變厚，除塵時積累的 初層 起到了提 高布袋 除塵 的 效率 的作用 ， 實際上會 成為布袋的主要 灰塵 過濾層 。 但 需要考慮的一個問題是當布袋上聚集的粉塵越來越多 ， 粉塵 對氣流的阻力就 變得越來越大，還會對 除塵效率 有一定的影響 。 所以 ，當 粉塵阻力提高到一定程度的時候 ， 就應該清灰就是將濾袋 外表面 上的粉塵清理掉，在本次設(shè)計中采用脈沖噴吹的方式清理掉這些附著在濾袋的粉塵。當清灰結(jié)束以后 ，粉塵 大部分會聚集在下箱體的灰斗里面，然后讓卸灰裝置進行卸灰工藝的處理。假如 清灰 工作沒有及時開啟，就會較大的增大布袋除塵器 運行 的阻力，更嚴重的時候還會毀壞布袋；但清灰工作太多運轉(zhuǎn)的時候?qū)?會破壞粉塵 積累下來的 初層， 就會在一定程度上 降低除塵 的效率，所以 ， 布袋除塵器系統(tǒng)在設(shè)計清灰控制部分工作時間 時，除了要天津理工大學 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 5 考慮定時開啟 清灰 工作以外，還需要防止 清灰 工作運轉(zhuǎn)太 過度， 如果工藝控制得當，能起到延長布袋使用時間的作用 ， 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 個過濾室 (雙排 27 個 ),每室 21 個脈沖閥 (DC24V， 20W)，共 294 個脈沖閥 ,每室 配有 2 個氣缸電磁閥 (DC24V， 20W)，共 28 個汽缸電磁閥，還有 進、出口壓差變送器 1 臺（ 4~20mA)同時還配有 進口溫 度傳感器 (PT100， 4~20mA)。 輸灰部分：每個灰斗 都 設(shè)置 了 1 個空氣炮（ DC24V， 20W)、 1 個卸料電機 (AC380V)，共有 14 個灰斗 (雙排 27 個 )； 2 臺 (雙排 )切出刮板電機 (AC380V)， 1 臺 (2 臺除塵共用 )集合刮板電機 (AC380V)， 1 臺 (2 臺除塵共用 )斗提電機 4KW(AC380V)，集合刮板機出料口處 1 個空氣炮（ DC24V， 20W)，斗提機出料口處 也有 1 個空氣炮 (DC24V， 20W)。 灰倉部分 (2 臺除塵共用 )： 配 有高料位計 1 個 (AC220V，開關(guān)量 )、 灰 倉 1 個空氣炮（ DC24V，20 W)、 1 個卸料電機 (AC380V)， 1 臺加濕機電機 （ 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)場和除塵器的控制面板或控制箱獲得信號 ,接著通過程序?qū)?zhí)行器件進行輸出信號。上位機可以從 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)，比如清灰時間和定時信號到來時間等，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)的實際工作情況。 圖 Fig. The control system schematic diagram 天津理工大學 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 6 布袋除塵設(shè)備的除塵原理就 是 當 粉塵碰到 纖維 的 時 候會由于 慣性碰撞、攔截、擴散作用 、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 與定時清灰 模式 兩種。 簡單說來 ， 定時清灰 模式 就 是按人為 設(shè)定的 某個 固定 時間周期 自動 在除塵室內(nèi) 循環(huán)地進行清灰的 一種 工作方式；定壓差清灰也 是自動清灰的 一種 模式 ,但兩者不同 的地方 在于定壓差 清灰 原理 是 由于 進入到除塵器的 濃度和煙氣流量 發(fā)生變化時單位時間 內(nèi) 積聚在濾袋外側(cè)的粉塵量也 會隨之相應發(fā)生 變化 ， 使 得布袋 除塵器進 口和出口的壓力差 也會 發(fā)生 變化，當此壓力差達到 某個人為 設(shè)定值時，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 號到 21 號脈沖閥依次開啟對布袋進行噴吹，將積聚在 布袋上的過多灰塵吹落 入灰斗中 ， 14 個除塵室的所有 脈沖閥依次循環(huán)一遍 以后 完成布袋 一次清灰周期工作 。當灰斗料位 處于很 高 位置 時，灰斗 將會進入輸灰工作過程，此時 布袋 將恢復 過濾模式 重新開始過濾 。 當 灰斗 進行 輸灰工作時，灰 斗中的灰塵 將由 14 個卸灰閥、切出刮板機、集合刮板機以及 斗提機排出。按輸灰啟動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，然后開啟集合刮板機，接著開啟切出刮板機。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。 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、定時還有手動模式，以下是清灰 工藝 流程圖 如圖 所示 ： 天津理工大學 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 7 圖 Fig. Soot cleaning flow diagram 本體清灰控制要求 (要設(shè)置 手動 /停止 /自動選擇開關(guān) ):首先按下 電源開關(guān)， 電源指示燈 就 變亮 了 ， 按下啟動按鈕 后 第 l 個室的汽缸閥 (2 個 要 同時動作 )關(guān)閉 5 秒后該室的第 1 個脈沖閥噴吹 秒 (設(shè) 為 可調(diào) )然后停止 10 秒 (設(shè) 為 可調(diào) )， 該室的第 2 個脈沖閥噴吹 秒 (設(shè) 為 可調(diào) )停止 10 秒 (設(shè)可調(diào) )，依次進行直到 該室的第 21 個脈沖閥噴吹 結(jié)束后再過 15 秒 (設(shè)可調(diào) )， 第一個室的汽缸閥 要 打開 使該室又可以進入過濾狀態(tài)。接著 下一室的汽缸閥關(guān)閉 工作原理和一室一樣 進行下一室工作 ， 以此類推到第 14 個室工作完后停止 30 分鐘 (設(shè) 為 可調(diào) )后進入下一周期循環(huán) 清灰 工作。 如果 在停止 這段時間 進出口壓差差值超過 某個人為 設(shè)定值時 ,開始噴吹清灰 ,壓差 模式 優(yōu)先 被選擇 。 同時要實現(xiàn)現(xiàn)場手動控制除塵頂部脈沖閥與汽缸 箱?？刂品绞?:自動控制 (壓差與定時混合控制 )以及手動控制。 輸灰流程如圖 所示 ： 天津理工大學 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 8 圖 Fig. Ashconveying flow diagram 輸灰部分控制要求 如下 (要設(shè) 手動 和 自動選擇開關(guān) )： 當按下起動按鈕后 斗提機 首先開始運轉(zhuǎn)， 5 秒后集合刮板機運轉(zhuǎn)、 5 秒后切出刮板機運轉(zhuǎn)， 5 秒后 第一排 第一個灰斗的卸料器開啟 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 ,輸灰的時候 第一排第二排循環(huán)交替工作。 當 按下停止按鈕后應先停 下 卸灰閥 2 分鐘后切出刮板機斷電不工作、 2 分鐘后集合刮板機斷電、 2 分鐘后斗提機斷電 。 輸灰時 卸灰閥、 集合 刮板機 和切出刮板機 、斗提機應 形成 連鎖控制，振動電機現(xiàn)場點動控制 。 天津理工大學 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 9 灰倉部分：灰倉到高位時 會 自動報警， 然后讓 輸灰系統(tǒng)自動停止； 灰倉部分的 空氣炮現(xiàn)場 要實現(xiàn)點動操作；灰倉卸灰流程是 ： 首先 開啟加濕機主電機 5 秒后然后 開啟卸灰閥，停止時 和輸灰一致要 先停 下 卸灰閥，加濕機 的 主電機繼續(xù)運行 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、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能不夠、噴吹脈沖的清灰與過濾同步進行的缺陷，大大拓寬了了袋式除塵設(shè)備的應用范圍。 當 在正常 操作布袋除塵器時 ,壽命最短的為 24 個月 ,布袋除塵器實際壽命則完全根據(jù)用戶的 維護經(jīng)驗和管理水平 而定 。除塵器的出口排放濃度總是小于 20 毫克 / Nm3。這個指標在工業(yè)應用領(lǐng)域處于 世界領(lǐng)先水平 ,對維持中國的環(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 ,低強度除灰使濾袋的使用壽命可大大延長。因此 ,袋式除塵器 的維護成本 ,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 測量袋式除塵器工作 可靠性的 一種 重要指標。布袋除塵器可以保持 運行在 較高的除塵效率 ,但隨著使用時間的增長 ,大量的除塵器除塵效率 還是 會逐步下降 。 尤其 在后期 ,布袋 的使用壽命損傷更為嚴重 ,除塵效果 不能滿足環(huán)境要求。導致布袋磨損的主要原因如下 : 在有些過濾區(qū)域 風速過高 ,導致灰塵 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)計中必須采取有針對性的措施來減少袋破損 ,延長包包的使用壽命 ,確保過濾器 的使用周期的可靠性運行。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)計除塵器的時候還要考慮到 某些區(qū)域氣流速度 將會 過高 ，可采用工程設(shè)計上 導向裝置流動氣體或 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 ,進風口處擋灰 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 口對正 關(guān)系 在運行的開始 ,需要維持較低的清灰壓力和清灰 周期 ,長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 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 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 作為核心來實現(xiàn)整個除塵器工藝要求 ， 在工程 的應用中，控制系統(tǒng)誤動現(xiàn)象經(jīng)常 發(fā)生 有很大一部分是因為電磁干擾的存在， 誤動 會直接影響布袋除塵器的正常運行。 所以 ， 想 要保證 布袋除塵器 得以 安全 良好 運行的 一個 關(guān)鍵 點 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 通過電源和信號線引入PLC 系統(tǒng) ， 而 PLC 電源 是 由電網(wǎng)供電 的 ， 當 空間電磁對電網(wǎng)產(chǎn)生一定 干擾后會在線路上產(chǎn)生感應電壓和電流，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 然后進行干擾 。 對于 與 PLC 控制系統(tǒng) 直接相 連接的很多種信號傳輸線，除了傳輸 進來 不同種有效的信號以外 ， 隨之 也會有 一些外部干擾信號傳入到 PLC 控制系統(tǒng)中 。這種干擾主要有 2 種方式干擾