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        濕式電除塵器控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

        2015-12-26 03:45:17鄭國強(qiáng)福建龍凈環(huán)保股份有限公司
        節(jié)能與環(huán)保 2015年4期
        關(guān)鍵詞:加堿蝶閥電除塵器

        文 // 鄭國強(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)計與應(yīng)用

        文 // 鄭國強(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)萬伏直流高壓電形成強(qiáng)電場,同時直接將水霧噴向放電極和電暈區(qū),水霧在強(qiáng)電場內(nèi)荷電后分裂進(jìn)一步霧化,電場力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并,共同對粉塵粒子起捕集作用,最終粉塵粒子在電場力的驅(qū)動下到達(dá)集塵極而被捕集;與干式電除塵器通過振打?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,流動水膜將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。由于沒有振打極板產(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,通過分析并結(jié)合現(xiàn)場使用、調(diào)試經(jīng)驗,整個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

        由于濕式電除塵器與原來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)計可借鑒,不同部分則需進(jìn)行新的設(shè)計,其重點(diǎn)在于新增水處理部分控制系統(tǒng)的設(shè)計。

        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而清除。因此整個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題,主要是經(jīng)過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)過兩個環(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。中和除酸主要通過加堿來降低水的酸性,達(dá)到弱配或弱堿性水質(zhì)。分離固體懸浮物主要采用過濾器過濾水中的固體雜質(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)入自動清洗過濾器,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)計重點(diǎn)。它包括補(bǔ)水系統(tǒng)、沖洗系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、加堿系統(tǒng)等幾部分,由PLC進(jìn)行自動控制,其處理過程如圖2。

        2.2.1 補(bǔ)水控制系統(tǒng)

        補(bǔ)水自動控制系統(tǒng)主要控制兩點(diǎn):①根據(jù)補(bǔ)給水箱的液位,自動開啟或關(guān)閉來水電動蝶閥,使補(bǔ)給水箱的液位控制在一定的范圍之內(nèi);②通過補(bǔ)給水箱外的兩臺變頻泵,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)過大量的實驗證明,0.25MPa的噴淋水的霧化效果最好),對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)由若干個電動蝶閥組成,根據(jù)噴淋的工藝要求,按照一定的順序?qū)Τ龎m器電場進(jìn)行沖洗噴淋,整套沖洗噴淋系統(tǒng)實現(xiàn)自動順序控制,安全可靠。

        2.2.3 過濾控制系統(tǒng)

        過濾水控制系統(tǒng)采用的是上下兩層的灰水分離器,每層各有若干個電磁閥,應(yīng)用自控聯(lián)鎖的技術(shù),準(zhǔn)確地控制每一個電磁閥的開關(guān)時間和開關(guān)順序,確保了灰水分離器的正常運(yùn)行,過濾后干凈水進(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)的自動控制是根據(jù)循環(huán)水的pH值作為參考值來實現(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)將過濾后的清水通過循環(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)的自動控制由循環(huán)泵和除塵器頂部的電動蝶閥組成。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電動蝶閥,按照自動順序控制的方式,對陰陽極板進(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,自動開啟時,按照風(fēng)機(jī)-蝶閥-加熱器的順序啟動;自動關(guān)閉時,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)控制計算機(jī),同時選配相應(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,從而實現(xiàn)對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,以各種動畫、圖形、表格、曲線、文本等形式在畫面上顯示;在需要時將人工設(shè)定的有關(guān)參數(shù)送往下位機(jī)或根據(jù)反饋信號實施自動控制,從而獲得更好的控制效果。

        3 應(yīng)用

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

        經(jīng)測試,長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)計保證值,SO3排放濃度低于0.2 mg/Nm3,處于自動控制運(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)計保證值。

        4 結(jié)語

        濕式電除塵器控制系統(tǒng)的成功應(yīng)用,說明控制系統(tǒng)的設(shè)計符合濕式電除塵器實際應(yīng)用的需要。隨著環(huán)保要求的越來越嚴(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,實現(xiàn)更加精細(xì)化、自動化的控制,達(dá)到濕式電除塵器高效節(jié)能節(jié)水的控制效果。

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