除尘系统控制的工程设计(编辑修改稿)

除尘系统控制的工程设计(编辑修改稿)内容摘要：

应将 铁口顶吸罩 设置在 宽长的风口平台外沿。 顶吸罩 在设计时可以 分为 两 部分 即 前罩和后罩。 后罩分为可活动的两部分，平放在风口平台上， 这样 在检修时 可 由叉车分别移走 ，而 前罩固定在风口平台上。 同时在泥刨机、开口机的对侧 要 设一个侧吸罩，一 可 配合顶吸罩 把 烟尘 抽排掉 ，另一方面 也可以封挡 铁口产生的烟气。 侧吸罩、顶吸罩的内 部和 表面均喷涂 了 耐火材料，这样可以 防止高温烘烤 而使 罩体变形。 示意图如图 所示： 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 高炉出铁场袋式除尘系统的控制设计 12 图 “铁口强力抽风”抽风罩示意 图 “铁口强力抽风”烟尘捕集方式在国内外都是一种新的理念，从她在国内外各种环境的使用效果来看，人们是非常满意的，它可以在炉前出铁口区域将烟尘基本捕集，且开、堵铁口的时候，没有明显的烟尘冲出，使用这种捕集方式后，出铁场内无烟雾弥漫现象，操作岗位的粉尘浓度都低于国家标准。 使用这种烟尘捕集方式后，不需再设二次除尘措，这样也节省了很大部分投资，所以本设计选择采用“铁口强力抽风”烟尘捕集方式。 通常渣口上方空间很小，如果安装顶吸罩有困难，可将顶吸罩换成吹吸罩。 吸气罩设在渣口侧部 或顶部，再在吸气罩口对面设置吹风口，这样就形成一层空气幕，从而阻止了烟气的散逸，同时也让烟气一起流向吸气罩。 设 计 吹吸罩的 时候要注意以下几点： 1）吹风口高度要合适； 2）吹、吸风口的间距适当； 3）烟气的气流速度对吹、吸罩是否有影响等。 要保证对烟尘的有效控制，只有使吸风口的抽风量为射流末端风量的 — 倍，吸风口前射流末端的平均速度保持一定的数值（大于 — 1m/s）。 固定铁水 /渣罐的除尘罩 很多钢铁厂的炼铁高炉的铁水 /渣浇注方式仍然是铁水 /渣罐位为固定位置 ,出铁场用这样的方式 浇注铁水，固定罐位较多，一般在 4 个以上， 因总只有一个固定罐位在进行浇注铁水，如果全部同时进行对应除尘点的抽尘，那么将需要很大的除尘风量，而没有进行铁水浇注的固定罐位就造成能源的浪费，这肯定是不可取的，而我们常采用的办法是使用气动或电动或电液推杆的阀门进行控制，使其轮流切换工作。 这样，就可以按一个固定罐位除尘风量的 倍对罐位处的攀枝花学院本科毕业设计（论文） 高炉出铁场袋式除尘系统的控制设计 13 除尘总风量进行取值。 采用这样方式除尘时，为了尽可能地覆盖铁水罐中烟气的扩散面积，在设计中要尽量考虑增大罩口面积；在除尘罩外的区域应尽量用平台的形式进行封闭，不留豁口，以防 止由于横穿气流等外部因素的影响，使烟气偏向而串入出铁场内；其次我们可以开观察窗对罐位铁水液面进行观察。 而对于渣罐位的抽风除尘方式，基本与铁水罐位的抽风除尘方式相同，唯一不同的是烟尘相对小一些而以，所以我们可以取单个罐位除尘风量为 4 410 ～ 6 410 hm/3。 如果铁水 /渣罐位 只有 2 个 ，那么建议采用全抽的方式除尘，而不要再设置电动等阀门去进行控制了。 铁水罐位、渣水罐位烟气捕集罩 因为铁水、铁渣对空罐的冲击，在相应的罐位也会产生大量烟气。 通过在 摆动流嘴处设置容积式密闭罩，然后再在罩的侧部设置抽风口， 四周密封 ,密闭罩上设观察门 .所设置的抽风口的位置应与观察门的位置在相对的一边，这样就可以使烟气流向抽风口一侧，而在观察门处就可以清晰的看到铁水罐的铁水液面。 在数个支铁沟固定放入铁水的工艺时，每个铁水罐位上方应分别设置顶吸罩。 在铁水流嘴两边设检修门、检修 平台及观察窗。 为了有效控制风量，在每个罩的管道上都安装一个电动阀门，这样电动阀就可以根据铁水罐的工作状况进行风量的切换控制。 将挡风板加挂在渣水罐位、铁水罐位外侧，以减少车间外部的横向风流对烟气的捕集产生影响。 除尘系统工艺流程 高炉出铁场除尘系统工艺流程图如图 ： 图 高炉出铁场除尘系统工艺流程图 将高炉出铁场生产过程中产生的烟尘通过除尘系统风管引入袋式除尘器内进行净化 ,风机设置在除尘器与烟囱之间 ,净化后的烟气 (含尘 50mg/m3)由烟囱排入大气。 以某钢厂高炉（ 1200m3）除尘工艺为例，见图。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 高炉出铁场袋式除尘系统的控制设计 14 图 某钢厂高炉（ 1200m3）除尘工艺流程示意 除尘器收集下来的除尘灰卸输灰系统、中间灰仓、加湿机等卸载到汽车上外运。 检测点 除尘罩烟气浓度 出铁场烟尘控制系统的控制对象为出铁场环境烟尘，要实现系统的 PLC 智能控制，关键是要得到环境烟尘反馈量。 因此本方案对出铁场主要的尘源点处的出铁口抽风罩、渣口罩、铁水罐罩、渣水罐罩的烟尘浓度进行检 测，得到各点的烟尘浓度，根据各个点烟尘浓度的大小对出铁场环境烟尘的影响程度不同调整权值，通过烟尘浓度检测综合得到出铁场环境烟尘浓度反馈量。 然后根据出铁场环境烟尘浓度与环境烟尘期望值之间的偏差，通过 PLC 智能控制器对除尘风机做出调速控制，从而调节除尘风力，对尘源点烟尘进行有效地捕集。 具体有以下几个检测点： 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 高炉出铁场袋式除尘系统的控制设计 15 除尘器的控制点 脉冲袋式除尘器主要由上箱体、尘气室、灰斗、喷吹装置、滤袋及滤袋框架、输灰装 置等部件组成。 含尘气体由除尘器进风口进入尘气室后，气流断面突然扩大，因惯性气流中一部分大颗粒粉尘就落人灰斗，而颗粒小的粉尘就会进入滤袋室，通过筛分、惯性、粘附、静电和扩散等作用小颗粒粉尘就被阻留、收集在滤袋的外侧，被净化后的气体就进入袋内并在净气室汇集，再通过出口管道将其排出。 为了防止在负压运行的时候滤袋被吸瘪，滤袋内都设 有骨架。 滤袋经一段时间的过滤操作后，尘粒由于粘附等作用，在滤布网孔之间会产生架桥现象，这样就导致滤布的孔径越来越小，滤布的表面及网孔便很快截留粉尘而形成粉尘层。 随着粉尘不断的积累在滤袋的 外表面，设备的阻力就不断上升，当压差达到设定值或运行到设定的时间时， PLC 就会通过压力控制仪发出信号，使喷吹装置立即工作，喷吹阀动作后，压缩空气通过喷嘴射人各滤袋内，由于膨胀便产生了反向气流和加速度的作用，这样使附在滤袋外表面的粉尘落人灰斗，经输灰装置将其排出。 喷吹一结束，滤袋就恢复过滤得状态。 主要控制点有 1. 排气口阀 这些控制点主要是通过 PLC 根据压力和阻力信号等有关信号进行控制。 其他控制点 风机阀门，电机电流、电压、转速检测 PLC 控制方案 根据对高炉出铁场工艺的研究，高炉出铁工艺过程为间歇式工作方式。 如图 所示，分为出铁期间和非出铁期间（即炼铁期间）。 在一个炼铁出铁周期内，高炉炼铁期间一般约两个小时，而出铁期间的时间的长短差异很大，这由每炉炼攀枝花学院本科毕业设计（论文） 高炉出铁场袋式除尘系统的控制设计 16 铁量的多少、出铁时铁水的流量大小等因素决定，一般三个小时左右不等。 在一个炼铁出铁周期内，出铁时间占了一大部分。 图 高炉炼铁出铁时间周期 根据上面对高炉出铁工艺过程进行的分析，为了节约能源，本方案提出除尘控制系统只在出铁的期间进行高耗能工作，在高炉的非出铁的 期间除尘系统就低速运行；控制系统采集开口机动作开关量信号，来作为高炉出铁和除尘系统高速运行的信号；同时采集电动泥炮动作开关量信号，来作为高炉出铁完毕和除尘系统低速运行的信号；除尘系统这样运行可以节约很多能源。 然而更复杂的问题是研究如何在出铁的期间充分利用除尘风力达到最佳的节能效果。 针对此问题，对出铁场烟尘特点以及出铁工艺进行分析后，此方案提出，在出铁的期间，除尘系统在保证除尘的效果前提下，应根据烟尘的浓度大小对除尘风力进行自动调节，以达到最佳节能的效果。 为了从根本上解决节能问题 ,本文利用 PLC 控制技术 ,对风机在出铁期间自动跟踪烟尘浓度进行调速控制及非出铁期间电机自动低速运行，系统根据出铁期间的工艺过程 ,实现风机的全自动变速运行。 对吸尘罩电动碟阀实现自动远程开闭控制，以达到节能的理想运行效果，使整个控制系统做到自动判断、决策和控制。 出铁场烟尘控制系统的控制对象为出铁场环境烟尘，要实现系统的 PLC 控制，关键是要得到环境烟尘的各项参数反馈量。 因此本方案对出铁场主要的尘源点处的出铁口抽风罩、渣口罩、铁水罐罩、渣水罐罩的烟尘浓度进行检测，得到各点的烟尘浓度，根据各个点烟尘浓度的大小 PLC 自动对出铁场环境烟 尘的影响程度不同调整权值，然后根据出铁场环境烟尘浓度与环境烟尘期望值之间的偏差，通过 PLC 对各检测点的阀门进行控制，从而确定阀门开和关的个数以及阀门开度，对尘源点烟尘进行有效地捕集。 而在出铁场环境烟尘控制系统中，除尘器入口烟尘温度和除尘器阻力都要影响到系统的正常运行和烟尘捕集效果，对除尘风力的调节有一定的约束影响，因此环境烟尘控制系统对这两个过程量进行采集，并将信号送往 PLC，从而判断出除尘器的压差，对除尘器进行有效控制。 根据对国内外出铁场工艺的研究，虽然出铁场除尘罩布置不尽相同， 但是一攀枝花学院本科毕业设计（论文） 高炉出铁场袋式除尘系统的控制设计 17 般出铁场以铁口侧吸罩 1 个，铁口顶吸罩 2 个，铁水罐罩 3 个，渣罐罩 6 个，为比较典型的布置，其中铁口罩、铁水罐罩、渣罐罩、为轮换工作。 出铁场除尘系统除尘罩由 PLC 控制阀门开闭，由于阀门较多， 本方案中通过 PLC 对系统中除尘管道阀门进行自动控制， 检测除尘管道阀门“开”，“闭”状态，结合出铁场除尘工艺根据出铁场烟尘浓度及其变化自动作出判断决策。 由开关量输入模块对各个除尘罩阀门“开”， “闭”状态进行检测以及检测是否正确开闭； PLC根据检测到的烟尘浓度及其变化判断阀门开闭，由开关量输出模块输出各个除尘 罩阀门的“开”，“闭”信号。 出铁开始时，对应的阀门应及时打开；铁水罐、渣罐有铁水、渣铁流入时，所对应的除尘罩除尘管道阀门必需打开，其余没有铁水、渣铁流入铁罐的除尘罩除尘管道阀门必需关闭，以免漏风影响除尘效果；出铁完毕时，出铁场相关阀门应及时关闭。 对于混风阀，当除尘器入口温度超过限定温度时，混风阀门应及时打开，混和低温空气降温，以保证除尘器安全生产。 出铁场 PLC 烟尘控制系统，还可以检测电机的电流、电压、转速，进行能耗计算，可以更加直观的看到系统的节能效果。 布袋除尘器的控制 1． 除尘器工作 原理 负压脉冲布袋除尘器处在风机的负压端，除尘器结构采用上排风下进风外滤式结构，袋滤室是相互分隔的，当某一袋滤室进行清灰时，通过控制机构控制脉冲阀，喷出高压气体并带人大量空气喷吹滤袋上的粉尘，使粉尘落人灰斗，通过输灰系统把粉尘运走，含尘气体从滤料孔隙流过，干净气体通过排风管排人大气中。 图 为负压脉冲布袋除尘器系统流程图。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 高炉出铁场袋式除尘系统的控制设计 18 图 负压脉冲布袋除尘器系统流程图 2．控制内容 除尘器的控制内容有清灰、卸灰、输灰和排灰，并要求设备能够进行单功及联 动运转的控制。 为了设备单体调试时在除尘器现场进行手动操作，所以采用单动运转控制。 在联动运转的时候，除尘器的清灰系统通过差压或定时控制，并和刮扳机进行联锁。 只有在刮扳机运转时，才可以清灰。 清灰程序中脉冲阀喷吹的时间和清灰的周期能根据运行的状态进行调整。 顺序启动 ：从除尘器电气室或中央控制室发出运转指令，斗式提升机运行，1min 后集合刮板输送运行， 30s 后切出刮板输送机运行。 斗式提升机要与储灰仓料位控制器联锁，只有正常料位时斗式提升机才能启动。 顺序停止 ：从 除尘器电气室或中央控制室发出停止指令，或储灰仓灰满的情况下，系统开始顺序停机。 首先切出刮板输送机停止， 1min 后停集合刮板输送机， 2 ～ 5min 后停止斗式提升机。 切出刮板输送机停止运行同时。 清灰系统、卸灰系统也停止运行。 事故停止 ：储灰仓料位到上跟位置或输灰设备发生机械故障，若 15min 后仍不消失，事故信号则按正常停机程序停止全部输灰设备，并向除尘器电气室及中央 控制室发出故障信号。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 高炉出铁场袋式除尘系统的控制设计。