PLC在75t/h循環(huán)流化床鍋爐布袋除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘 要：介紹了PLC在布袋除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用，以及控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計，并詳細(xì)解釋了控制方案。整個系統(tǒng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)實用，投入使用后，達(dá)到了良好的除塵效果。

我國是世界上使用燃煤鍋爐數(shù)量最多的國家，燃煤鍋爐是我國大氣環(huán)境最主要的污染源，燃煤鍋爐排放出大量的粉塵。其中30%是PM10(直徑在10 µm)以下的“可吸入粉塵”，這些粉塵懸浮在大氣中，嚴(yán)重影響大氣環(huán)境質(zhì)量。尤其是其中PM2.5(直徑在2.5 µm)以下的超細(xì)粉塵，對人類健康危害極大。有效治理燃煤鍋爐煙氣粉塵污染，是提高我國大氣環(huán)境質(zhì)量和人類健康水平的關(guān)鍵，因此需要燃煤鍋爐具備高效的除塵設(shè)備，這為布袋除塵系統(tǒng)在煙氣凈化中的應(yīng)用提供了極好的機會。布袋除塵系統(tǒng)大量應(yīng)用于鍋爐煙氣除塵，具有清灰技術(shù)先進(jìn)、氣布比高、處理風(fēng)量大、占地面積小、凈化效率高、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、維修量小等特點。本文結(jié)合錦州某電廠的75 t/h循環(huán)流化床鍋爐除塵項目，淺談PLC在循環(huán)流化床鍋爐除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 除塵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 基本結(jié)構(gòu)

除塵系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上由5個部分組成：(1)上箱體：蓋板、出氣口;(2)中箱體：多孔板、骨架、濾袋、進(jìn)氣口、檢修門;(3)下箱體：灰斗、擋灰板、檢修道、支腳;(4)排灰系統(tǒng)：氣力輸送、卸灰閥;(5)消灰系統(tǒng)：脈沖閥、氣包、噴吹管。

1.2 工作原理

含塵煙氣由進(jìn)氣口進(jìn)入除塵箱，因氣體突然擴(kuò)張，流速驟然降低，顆料較粗的粉塵，靠其自重力向下沉降，落入灰斗。細(xì)小粉塵通過各種效應(yīng)被吸附在濾袋外壁，經(jīng)濾袋過濾后的凈化空氣，通過文氏管進(jìn)入上箱體，再從除塵系統(tǒng)出口排出。

被吸附在濾袋外壁的粉塵，隨著時間的增長，越積越厚，除塵器阻力逐漸上升，處理的氣體量不斷減少，為了使除塵器經(jīng)常保持有效狀態(tài)，把設(shè)備阻力穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，就需要清除吸附在濾袋外壁的積灰。清灰過程是由控制系統(tǒng)按規(guī)定要求對各個脈沖閥發(fā)出指令，依次打開閥門，順序向各組濾袋內(nèi)噴吹高壓空氣，使濾袋吹脹變形振動，加上氣流的吹力，將吸附在濾袋外壁的粉塵清除下來。

除塵系統(tǒng)共分為16個工作室，每個工作室有1臺凈氣提升閥，6個脈沖閥。有4個灰斗，每個灰斗有1臺振打電機，2套電加熱器，1個料位計，1個空氣炮。設(shè)有1臺壓差變送器檢測濾袋內(nèi)外側(cè)壓差，設(shè)有2臺溫度變送器分別檢測入口、出口溫度。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

系統(tǒng)的硬件設(shè)計原則為可靠性、經(jīng)濟(jì)性、友好性、操作簡單、易于維護(hù)。

PLC采用LG產(chǎn)電K200S系列，其具有性能可靠、編程簡單、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點，價格也相對較低，特點如下：

高速運算處理功能，帶有0.2 µs/步的專用運算處理器。強自診斷功能，根據(jù)錯誤的內(nèi)容對錯誤代碼進(jìn)行分類，很容易找出錯誤原因。調(diào)試運行功能，如果PLC的運行方式設(shè)定為調(diào)試方式，則可以進(jìn)行在線調(diào)試。程序執(zhí)行，除了掃描程序、時間驅(qū)動中斷(TDI)、過程驅(qū)動中斷(PDI)和子程序可以由設(shè)定的執(zhí)行條件執(zhí)行外，用戶還可以設(shè)定不同的程序執(zhí)行方式。

系統(tǒng)的上位機采用工控機，組態(tài)軟件為亞控公司的組態(tài)王。

執(zhí)行部分包括96個脈沖閥、16個凈氣提升閥、4個振打電機、8個電加熱器、4個空氣炮。

檢測部分包括1個壓差變送器、2個溫度變送器、4個料位計。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

PLC編程使用KGL_WIN 3.62編程軟件，特點如下：

(1)軟件把用戶自定義程序當(dāng)成一個包括參數(shù)和變量/注釋的工程項目來管理，同時允許用戶把程序(*.PRG)、參數(shù)(*.PMT)、變量(*.VAR)、注釋(*.CNT)各自保存起來;

(2)友好的用戶接口，為創(chuàng)建、編輯和監(jiān)視提供簡單友好的界面;

(3)在線編輯功能，在線方式下可以獲得實時編輯，編輯的程序可以自動下載，而不必停止與PLC的硬件連接;

(4)PLC信息監(jiān)視功能，用戶可以輕易監(jiān)視PLC的錯誤狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)信息和系統(tǒng)信息;

(5)調(diào)試和自診斷功能，在精確調(diào)試中可以取樣跟蹤、觸發(fā)和強制I/O。

系統(tǒng)的上位機組態(tài)軟件使用組態(tài)王6.53，其特點是可視化操作界面，完整的腳本編輯功能，實時趨勢監(jiān)視，設(shè)備集成能力強。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)介紹

控制系統(tǒng)發(fā)出啟動指令或濾袋內(nèi)外側(cè)壓差超過限定值后，1號至16號各工作室開始依次清灰，先是1號凈氣提升閥關(guān)閉，切斷該室氣路，停止過濾。5 s后工作室內(nèi)的6個脈沖閥依次噴吹，噴吹間隔為5～10 s，清除濾袋上的粉塵。噴吹完畢后，打開凈氣提升閥恢復(fù)過濾。5 s后按同樣動作順序進(jìn)行下一號工作室的清灰，所有16個工作室清灰完畢后，間隔5～10 min，又開始下一個工作室依次清灰周期。同時，4個灰斗中任何一個灰斗出現(xiàn)高料位，該灰斗上的振打電機和空氣炮都會啟動，幫助粉塵向灰斗底部運行，同時會給氣力輸送設(shè)備發(fā)信號，將粉塵輸送走。

脈沖閥噴吹子程序如圖2所示。

4.2 功能介紹

(1)手動控制：操作人員可對每個執(zhí)行設(shè)備進(jìn)行手動控制，實現(xiàn)控制室的軟手動操作。

(2)自動控制：系統(tǒng)的主要運行方式，參數(shù)設(shè)定完成之后，可進(jìn)行“一鍵式”自動運行。點擊“系統(tǒng)啟動”，系統(tǒng)即按初始設(shè)定的邏輯自動運行各個設(shè)備，同時根據(jù)檢測儀表自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。

(3)報警連鎖：系統(tǒng)在運行過程中，如有任何設(shè)備發(fā)生故障，系統(tǒng)將自動報警，診斷具體故障設(shè)備，并按設(shè)定程序連鎖停機。如遇特殊情況，可按“急停”按鈕，緊急停止所有設(shè)備。

(4)報表功能：可通過歷史報表實時監(jiān)測各個設(shè)備的啟動時間、運行情況、故障情況等，可實時預(yù)覽打印。

5 結(jié)語

本系統(tǒng)自2009年投運以來，運行穩(wěn)定、可靠，除塵系統(tǒng)的技術(shù)性能達(dá)到環(huán)保部門要求。運行參數(shù)匯總及時，方便了主管部門的指揮和監(jiān)控、減少了工作人員的勞動強度。

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