除塵系統自動控制設計

一、除塵系統自動控制設計注意事項

① 除塵設備類型、規格、用途、操作方法多種多樣，相互間差別較大，自動控制系統要針對具體除塵系統和具體設備有針對性地進行自動控制沒計。

② 除塵系統凈化有爆炸性、腐蝕性或潮濕、有害含塵氣體時，自動控制裝置應做相應的防爆、防靜電、防腐蝕等技術處理。

③ 除塵設備一般露天設置，除塵現場的盤、箱、柜等自動控制裝置應注意防雨、防塵、防護等級要高。

④ 自動控制在滿足除塵工藝需要的情況下盡可能簡單可靠。

二、電除塵系統自動控制

1．電除塵器的工作特點

含塵氣體從吸塵罩中被吸引到電除塵器內部，在電除塵器沉淀極和電暈極之間施加數萬伏的直流高壓，由于高壓靜電場的作用，使進入電除塵器空間的空氣充分電離而使得其空間充滿帶正、負電荷的離子。隨氣流進入電除塵器內的粉塵粒子與這些正、負離子相碰撞而被荷電。帶電塵粒由于受高壓靜電場庫侖的作用，根據粉塵帶電極性的不同，分別向除塵器的陰、陽極運動；荷電塵粒到達兩極后，分別將自己所帶的電荷釋放掉，通過電極與電源形成回路便產生電除塵器的工作電流，塵粒本身則由于其固有的黏性而附著在極板、板線上后被捕集下來；另外氣體電離后，電除塵器空間正、負離子電荷總量是相等的，但由于負離子數目遠比正離子數目多得多，且實踐證明，電除塵器的陰極接負高壓作為電暈極，陽極接高壓電源的正端作為沉淀極并接地，除塵效果比較好。所以進入電除塵器內的粉塵粒子也總是大多數被帶上負電荷而被陽極所捕集下來。

電除塵器的除塵效率與施加于電除塵器的高壓靜電場近似成正比的關系，所以必須給電場施加盡可能高的高壓，才能使電場中的氣體分子充分電離，使粉塵有機會帶上盡可能多的電子而獲得較高的除塵效率。但電除塵器的陰、陽極間的距離確定后，兩極間所能施加的直流高壓是不可能無限制的增加；如果施加給電場的高壓值已超過了兩極間所能承受的大場強，就會使電場產生高壓擊穿并伴隨產生火花放電。習慣上把這種現象稱作“閃絡”放電。如果給電場所施加的高壓超過極限值很多，將會使電場高壓產生持續的弧光放電，即所謂“拉弧”現象。電場產生拉弧時，使正常的電暈被破壞，此時除塵效率將嚴重下降，如不能有效地加以克服，還可能造成設備事故。所以，電除塵器投入運行時，是不允許產生頻繁拉弧覡象的。

影響電除塵器正常運行的參數有粉塵比電阻、煙氣溫度及除塵器入口粉塵質量濃度等。

2．電除塵器控制內容與過程

(1) 電除塵器的可控硅調壓高壓硅整流自動控制　可控硅自動控制高壓硅整流裝置是電除塵器普遍配套使用的一種高壓供電裝置，這種控制裝置以檢測電場二次電流為反饋信號。自動控制系統接受到各種反饋信號之后立即進行分析判斷，并迅速發出控制指令改變主回路調壓可控硅的導通角，使電場電壓得到調節，而電場電壓自控凋節主要星以電場所能施加的高電壓(即閃絡擊穿電壓)為控制依據。隨著電場煙氣條件的變化，電場擊穿電壓降低時，電場產生閃絡。此時自控系統接受到這一反饋信號后，隨之發出控制指令立即使主回路調壓可控硅封鎖，而使整流器無高壓輸出，以保證電場介質絕緣強度有足夠的時間恢復到閃鉻擊穿前的正常值。為防止閃絡封鎖主回路側壓可控硅后而再次重新導通，整流器高壓輸出使電場發生第二次連續閃絡，必須使閃絡封鎖后的高壓輸出值比閃絡發生時的高壓值降低一個適當的幅度；并且其數值的大小可根據電場煙氣條件及其變化趨勢，在一定的范圍內進行整定調節。顯然，電場電壓值每當閃絡封鎖一次后，將從降低以后的電壓值開始逐漸向另一次閃絡電壓值接近，而且上升的速度也是可以調節的。通常把電場電壓上升速率的調節稱作+du/dt調壓，而把閃絡封鎖后電場電壓下降副值調節稱作-du/dt調節。通過調±du/dt，可以改變電場每兩次閃絡的間隔時間，即閃絡頻率。通常把除塵效率高時的“火花率”稱作“佳火花率”。

(2) 電除塵器低壓自動控制　由于各種粉塵的粒度、黏度、附著力、比電阻值……，以及粉塵的電化性質等各不相同，甚至相差懸殊，使得粉塵沉積到陰、陽極上后能被抖落下來的難易程度也不同，因此，不少粉塵如果清灰效果不好，由于粉塵在極板(或極線)上堆積過厚，導致電場頻繁閃絡或粉塵荷電不充分，除塵效率降低。因此，需要設法通過電除塵器的清灰裝置將所捕集的粉塵有效地抖落下來，以保證電場有比較理想的供電水平，長期維持所希望的除塵效率。

電除塵器陰、陽極的清灰效果，除要求清灰機構振打時對極板、極線的每個部位要有一定的振打沖擊力，要根據各種不同的粉塵，選擇合理的振打周期，這是因為如果振打周期過長，將導致極板上粉塵堆積過厚，使陰、陽極所能施加的高壓降低，影響除塵效率。若振打過于頻繁，由于沉積到極板(極線)上的粉塵尚未達到一定厚度，振打時將成為碎末飛散到除塵器空間，將產生“二次飛揚”，導致除塵效率的降低。

陰極振打周期比陽極振打周期要長，因為陰極上的積灰速度遠比陽極上的積灰速度慢，陰極振打持續時間也比陽極長，其原因是陰極振打清灰效果比陽極差，振打時所產生的“二次飛揚”不像陽極振打時嚴重。因此，為保證陰極振打的清灰效果，使陰極每次振打的持續時間做適當的延長是必要的。陰、陽極振打控制則要求二者的振打持續時間要錯開，防止陰、陽極有可能同時振打，避免造成嚴重的“二次飛揚”或振打時由于陰、陽極有可能同時產生晃動而造成高壓電場的閃絡放電。

(3) 輸排灰控制　隨煙氣進入電除塵器而被陰、陽極所捕集的粉塵，由清灰機構敲落下來后，被收集在除塵器底部的灰斗中，必須被及時輸送出去。以防灰斗中粉塵堆積過量，有可能使除塵器陰、陽極短路，使除塵器因送不上高壓電而停止運行。

卸灰分兩種控制，一種是連續卸灰，另一種是間斷卸灰。

電除塵器連續卸灰的原理與布袋除塵器連續卸灰的原理基本相同。間斷卸灰就是在除塵器每個灰斗適當的位置安裝l臺料位檢測器，當除塵器灰斗內的灰料堆積到料位探頭處時，料位檢測器將發出指令信號去控制卸(輸)灰機構自動卸(輸)灰，只要除塵器灰斗內的料位下降到料位檢測探頭以下時，卸(輸)灰系統停止工作。

由于電除塵器卸(輸)灰控制由PLC控制，根據現場的實際情況，卸(輸)灰控制系統分4種控制功能。當灰斗灰量多時，選擇連續卸灰的控制功能；反之，選擇間斷卸灰的控制功能。當設備單動時，選擇手動卸灰的控制功能。檢修設備時，選擇停止卸灰的控制功能。

(4) 高壓絕緣子的加熱保溫控制　進人電除塵器的煙氣溫度有時高達300℃以上，以每秒15～20m的速度由除塵器進氣管進入電除塵器后，在除塵器內停留時間可達數秒甚至10s以上。高溫煙氣碰到低溫的除塵器內部構件時，其局部區間的煙氣溫度有可能降到煙氣露點溫度以下，煙氣中所含高溫蒸汽將凝結成水珠附著在構件上。一旦高壓絕緣子上附著有水珠，將使絕緣子表面失去絕緣能力，導致電場高壓在絕緣子處產生頻繁閃絡、拉弧，甚至短路，使除塵器無法正常運行。

對高壓絕緣子采取嚴格的密封和電加熱保溫措施，是防止絕緣子污染和保證其絕緣能力的有效措施。高壓絕緣子周圍的加熱保溫溫度要求其下限控制在煙氣露點溫度以上，上限高出下限溫度值一個范圍，并要求恒溫自控。總的原則是要保證在絕緣子處不要產生露點，又希望不要加熱過度，造成不必要的能源損耗，并有利于延長絕緣子的使用壽命。煙氣露點溫度和加熱保溫所允許的上限溫度整定值，可根據煙氣溫度和所含水蒸氣量通過計算獲得，也可通過實際測定來獲得煙氣的露點溫度值。

幾個絕緣子室的溫度只要有一個尚未達到預先整定的露點溫度值以上時，高壓直流電源都不能投入運行，如果處于運行中的高壓設備一旦遇到某一個絕緣子室的溫度因故下降到預先規定的露點溫度以下時，也將自動停止運行。從加熱器投入運行到使每個絕緣子室的溫度都達到規定的整定值，需要經過一段較長的時間。所以在電除塵器投入運行前，一般都要提前幾小時甚至更長的時間使加熱器投入運行。

(5) 高壓安全接地開關控制　當煙氣中所含的CO或其他可燃性易爆氣體進入電除塵器達到一定含量時，由于電場閃絡時所產生的電火花，有可能引燃CO等氣體。由于氣體的迅速膨脹而引起劇烈爆炸，嚴重時將釀成損壞電除塵器本體的事故。為解決可燃性氣體的安全防爆問題，在煙氣進入電除塵器之前裝有CO分析儀，當分析儀檢測到廢氣中CO的含量達到1.5％時，發出危險警報，通知中心控制室立即凋整操作工藝，防止廢氣中CO的含量繼續增加。一旦CO分析儀檢測到廢氣中CO的含量繼續增加并達到1.8%時，將立即發出指令，一方面使電除塵器高壓電源立即停止運行，防止電場因高濃度的CO碰上電場閃絡火花而引起爆炸；與此同時，受CO分析儀控制的高壓安全自動接地開關自動接地，以保證電場不會產生CO的燃燒爆炸。

當接地開關接地，使電場躲過可能產生CO燃燒爆炸的危險期后,煙氣中CO的含量因煙氣工況的調整已降到安全數值以下時，CO濃度分析儀發出使接地開關自動撤除接地的指令，此時接地開關可自動打開，將高壓電源輸入端重新接入電場。為安全操作起見。在CO濃度降至安全數值以后，接地開關的打開是通過人工操作來實現的。

(6) 高壓運行與低壓電源的連鎖控制　要維持高壓電源連續運行，對與之相關的低壓用電設備必須滿足下面的關系：

①高壓絕緣子室的所有加熱器已投入正常運行，并且每個絕緣子室的溫度都已達到預先規定的數值；

②CO濃度檢測儀檢測到進入電除塵器的CO濃度在規定的安全數值之內；

③高壓安全接地開關是開啟的，高壓整流器的輸出端已接至電場陰極。

受上述1～3條所規定，只要有一個條件不滿足，高壓電源將不可能被投入運行，或在運行的中途被迫停止繼續運行。這些與高壓電源相連鎖的環節，只要有一個因故未使之恢復正常，高壓電源就將處在停機狀態。

3．溫度檢測與顯示

電除塵器內溫度的變化，對除塵器的運行狀態的影響是很敏感的。由于溫度的升高，使得氣體體積增大而使除塵器內部煙氣流速增大，導致氣體黏度增大而使粉塵黏附在極板上不易振打下來，使電除塵器的運行條件變壞，除塵效率降低。因此，對電除塵器的煙氣溫度進行檢測和記錄，同時記錄與之相對應的電除塵器的其他運行參數的變化規律，對分析電除塵器的性能指標和提出改進措施，都是很有實際意義的。