文 // 鄭國(guó)強(qiáng) 福建龍凈環(huán)保股份有限公司

濕式電除塵器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

文 // 鄭國(guó)強(qiáng) 福建龍凈環(huán)保股份有限公司

濕式電除塵器是一種用來(lái)除去含濕氣體中的塵、酸霧、水滴、氣溶膠、臭味、PM2.5等有害物質(zhì)的有效設(shè)備。其主要工作原理是在集塵極和放電極之間施加數(shù)萬(wàn)伏直流高壓電形成強(qiáng)電場(chǎng)，同時(shí)直接將水霧噴向放電極和電暈區(qū)，水霧在強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)荷電后分裂進(jìn)一步霧化，電場(chǎng)力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并，共同對(duì)粉塵粒子起捕集作用，最終粉塵粒子在電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)下到達(dá)集塵極而被捕集；與干式電除塵器通過(guò)振打?qū)O板上的灰振落至灰斗不同的是，濕式電除塵器將水噴至集塵極上形成連續(xù)的水膜，流動(dòng)水膜將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。由于沒(méi)有振打極板產(chǎn)生的煙塵二次飛揚(yáng)， 濕式靜電除塵器可以達(dá)到很低的煙塵排放濃度。

圖1 濕式電除塵器控制系統(tǒng)組成示意圖

由于濕式電除塵器良好的應(yīng)用前景及其與干式電除塵器的差別，有必要研究設(shè)計(jì)一套與之相適應(yīng)的濕式電除塵器控制系統(tǒng)，使之在提高濕式電除塵器設(shè)備的運(yùn)行管理水平和自動(dòng)化控制程度，減少排放和降低能耗等許多方面發(fā)揮重要作用。

1 濕電控制系統(tǒng)的組成

根據(jù)濕式電除塵器的工作原理，通過(guò)分析并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)使用、調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，整個(gè)濕式電除塵器的控制系統(tǒng)包括高壓系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、低壓加熱及熱風(fēng)吹掃系統(tǒng)、上位機(jī)系統(tǒng)等，具體組成如圖1。

2 濕電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

由于濕式電除塵器與原來(lái)的干式電除塵器既有相同點(diǎn)又有不同點(diǎn)，所以干式除塵器控制系統(tǒng)中部設(shè)計(jì)可借鑒，不同部分則需進(jìn)行新的設(shè)計(jì)，其重點(diǎn)在于新增水處理部分控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2.1 高壓系統(tǒng)

濕式電除塵器與干式電除塵器的收塵原理相同，都是靠高壓電暈放電使得粉塵荷電，荷電后的粉塵在電場(chǎng)力的作用下到達(dá)收塵板，然后采用定期沖洗的方式，使粉塵隨著沖刷液的流動(dòng)而清除。因此整個(gè)濕式除塵器高壓控制系統(tǒng)至關(guān)重要，一般采用高頻電源、高效三相電源等。它們運(yùn)行平穩(wěn)，輸入功率高，火花檢測(cè)與控制功能強(qiáng)大，保護(hù)功能完善，確保濕式電除塵器高效工作。

2.2 水處理系統(tǒng)

圖2 濕電水處理系統(tǒng)示意圖

圖3 補(bǔ)水控制邏輯圖

水處理系統(tǒng)主要解決水的二次污染和水耗問(wèn)題，主要是經(jīng)過(guò)濕式電除塵器噴淋沖洗之后排出的水，含有大量酸性物質(zhì)和細(xì)微顆粒物。直接排放會(huì)產(chǎn)生二次污染，而且耗水量大、運(yùn)行成本高，水必須進(jìn)行循環(huán)利用。水的循環(huán)利用要經(jīng)過(guò)兩個(gè)環(huán)節(jié)：一是中和除酸；二是分離固體懸浮物，使污水變成適合噴淋使用的工業(yè)用水。中和除酸主要通過(guò)加堿來(lái)降低水的酸性，達(dá)到弱配或弱堿性水質(zhì)。分離固體懸浮物主要采用過(guò)濾器過(guò)濾水中的固體雜質(zhì)、灰塵等。沖洗水包括循環(huán)水和原水補(bǔ)水，從集電極流下的水在灰斗收集進(jìn)入循環(huán)水箱內(nèi)，由循環(huán)泵進(jìn)入自動(dòng)清洗過(guò)濾器，澄清水作為循環(huán)水回用，進(jìn)入濕式電除塵里進(jìn)行噴淋，過(guò)濾后的廢水作為脫硫工藝水或排放到廢水處理廠。

因此水處理系統(tǒng)是濕式電除塵器不同于干式電除塵的最主要部分，也是濕式電除塵器控制的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。它包括補(bǔ)水系統(tǒng)、沖洗系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、加堿系統(tǒng)等幾部分，由PLC進(jìn)行自動(dòng)控制，其處理過(guò)程如圖2。

2.2.1 補(bǔ)水控制系統(tǒng)

補(bǔ)水自動(dòng)控制系統(tǒng)主要控制兩點(diǎn)：①根據(jù)補(bǔ)給水箱的液位，自動(dòng)開啟或關(guān)閉來(lái)水電動(dòng)蝶閥，使補(bǔ)給水箱的液位控制在一定的范圍之內(nèi)；②通過(guò)補(bǔ)給水箱外的兩臺(tái)變頻泵，將水箱中的水送至除塵器的頂部進(jìn)行噴淋沖洗。由于要滿足噴淋水的霧化要求，關(guān)鍵在于對(duì)水的壓力進(jìn)行精確的控制，因此我們采取同樣精確的PID控制，以水壓為控制點(diǎn)（經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)證明，0.25MPa的噴淋水的霧化效果最好），對(duì)變頻泵采用正反饋的PID控制，保證了補(bǔ)給水的輸送及噴淋水的霧化效果。補(bǔ)水控制邏輯如圖3。

2.2.2 沖洗控制系統(tǒng)

沖洗噴淋控制系統(tǒng)由若干個(gè)電動(dòng)蝶閥組成，根據(jù)噴淋的工藝要求，按照一定的順序?qū)Τ龎m器電場(chǎng)進(jìn)行沖洗噴淋，整套沖洗噴淋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)順序控制，安全可靠。

2.2.3 過(guò)濾控制系統(tǒng)

過(guò)濾水控制系統(tǒng)采用的是上下兩層的灰水分離器，每層各有若干個(gè)電磁閥，應(yīng)用自控聯(lián)鎖的技術(shù)，準(zhǔn)確地控制每一個(gè)電磁閥的開關(guān)時(shí)間和開關(guān)順序，確保了灰水分離器的正常運(yùn)行，過(guò)濾后干凈水進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。

2.2.4 加堿控制系統(tǒng)

過(guò)濾后循環(huán)水呈酸性，為了防止循環(huán)進(jìn)入除塵器的循環(huán)水對(duì)本地的腐蝕，需要增設(shè)加堿系統(tǒng)，調(diào)整循環(huán)水的酸堿性以達(dá)到防腐蝕標(biāo)準(zhǔn)。加堿系統(tǒng)的自動(dòng)控制是根據(jù)循環(huán)水的pH值作為參考值來(lái)實(shí)現(xiàn)的，加堿泵以pH值作為PID的調(diào)節(jié)變量，不斷給循環(huán)水注入堿液，保持循環(huán)水呈現(xiàn)一定的弱堿性，保護(hù)除塵器本體。加堿控制邏輯如圖4。

2.2.5 循環(huán)控制系統(tǒng)

循環(huán)系統(tǒng)將過(guò)濾后的清水通過(guò)循環(huán)泵的增壓，送至除塵器的頂部進(jìn)行沖洗。循環(huán)水的循環(huán)利用，降低了沖洗水的水耗，進(jìn)一步達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的要求。循環(huán)水系統(tǒng)的自動(dòng)控制由循環(huán)泵和除塵器頂部的電動(dòng)蝶閥組成。與補(bǔ)水系統(tǒng)相同，循環(huán)泵根據(jù)設(shè)定水壓作為PID調(diào)節(jié)的依據(jù)，將循環(huán)水以一定的壓力送至除塵器頂部，然后由出口的若干個(gè)電動(dòng)蝶閥，按照自動(dòng)順序控制的方式，對(duì)陰陽(yáng)極板進(jìn)行沖洗噴淋。

2.3 加熱系統(tǒng)

加熱系統(tǒng)包括絕緣子保溫箱加熱和熱風(fēng)吹掃加熱，由PLC自動(dòng)控制，根據(jù)需要保溫箱進(jìn)行加熱或停止加熱、進(jìn)行或停止熱風(fēng)吹掃加熱。其中熱風(fēng)吹掃系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)，蝶閥和加熱器組成，自動(dòng)開啟時(shí)，按照風(fēng)機(jī)-蝶閥-加熱器的順序啟動(dòng)；自動(dòng)關(guān)閉時(shí)，按照加熱器-蝶閥-風(fēng)機(jī)的順序關(guān)閉。

圖4 加堿控制PID邏輯圖

2.4 上位機(jī)系統(tǒng)

為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠和高性能，上位機(jī)系統(tǒng)選用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，同時(shí)選配相應(yīng)的具有最新功能的智能通訊卡、網(wǎng)絡(luò)前端機(jī)等采集設(shè)備，使系統(tǒng)具有不凡的數(shù)據(jù)采樣能力和處理能力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)濕式電除塵集中管理、分散控制、節(jié)能減排運(yùn)行的要求。

上位機(jī)系統(tǒng)通過(guò)智能通訊卡、網(wǎng)絡(luò)前端機(jī)等采集各高壓、水處理、加熱等各個(gè)子系統(tǒng)的運(yùn)行工況數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的模擬量值和開關(guān)量信號(hào)，以各種動(dòng)畫、圖形、表格、曲線、文本等形式在畫面上顯示；在需要時(shí)將人工設(shè)定的有關(guān)參數(shù)送往下位機(jī)或根據(jù)反饋信號(hào)實(shí)施自動(dòng)控制，從而獲得更好的控制效果。

3 應(yīng)用

系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，先后在上海長(zhǎng)興島、山東黃島等許多電廠投入應(yīng)用，經(jīng)過(guò)調(diào)試，系統(tǒng)運(yùn)行正常穩(wěn)定，整臺(tái)濕式電除塵器取得良好的效果。

經(jīng)測(cè)試，長(zhǎng)興島濕式電除塵器運(yùn)行電壓穩(wěn)定在45kV，運(yùn)行正常，煙塵排放為3.9mg/Nm3，SO3排放濃度2.2mg/Nm3；黃島濕式電除塵器的運(yùn)行效果則更為顯著，出口平均煙塵濃度僅為2.1 mg/Nm3，遠(yuǎn)低于5mg/Nm3的設(shè)計(jì)保證值，SO3排放濃度低于0.2 mg/Nm3，處于自動(dòng)控制運(yùn)行的水處理系統(tǒng)耗水量為9.0t/h，也低于11.97t/h的設(shè)計(jì)保證值。

4 結(jié)語(yǔ)

濕式電除塵器控制系統(tǒng)的成功應(yīng)用，說(shuō)明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)符合濕式電除塵器實(shí)際應(yīng)用的需要。隨著環(huán)保要求的越來(lái)越嚴(yán)，作為大氣污染的最終把關(guān)設(shè)備，濕式電除塵器將得到越來(lái)越多的推廣應(yīng)用，濕式電除塵器控制系統(tǒng)也將進(jìn)一步優(yōu)化完善，尤其是提高水處理系統(tǒng)中PID控制的精度和準(zhǔn)度，實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)化、自動(dòng)化的控制，達(dá)到濕式電除塵器高效節(jié)能節(jié)水的控制效果。