一种废气除尘装置及控制方法

1技术交底书1、名称一种废气除尘装置及控制方法2、所属技术领域仪控3、背景技术现有石灰套筒窑通过单斗卷扬提升机或胶带机将石灰石运至窑顶，经料斗、密封闸门及旋转布料器进入环形套筒内。在窑顶入料口处设置密封闸门，以避免外界空气进入而影响套筒竖窑的负压操作。环形套筒是由窑钢外壳、内部耐火墙和与其同心布置的上、下内筒组成。炉窑有上、下两层烧嘴并均匀错开布置，每层烧嘴有六个圆柱形燃烧室，每个燃烧室都有一个用耐火材料砌筑的从窑外壳到下内筒的拱桥，高温气体从燃烧室内出来，经过拱桥下面形成的空间进入料层。两层烧嘴将套筒竖窑分成两个煅烧带，上煅烧带为逆流，下煅烧带为并流。并流带下部为冷却带，在冷却带石灰将自身热量传递给冷却的空气，此处仍为逆流。冷却石灰的空气由于废气风机作用向上抽，而石灰则在冷却带的底部通过出料装置及出料台排出，排出的石灰进入到位于套筒竖窑底部的石灰仓内，石灰仓内的石灰通过振动给料机，经一定的时间间隔被排出。活性石灰套筒窑生产过程中产生大量高温废气，由于其产生废气的温度特点，需要对窑顶废气进行降温处理，并选用适合的布袋除尘2器，然后通过除尘器净化后达标排放。传统窑顶废气控制方法处于手动控制，具体是通过改变变频器的给定频率来改变变频器输出频率，间接控制风机的速度对燃烧室内废气压力进行调节，由于手动作业，不同的人对参数的调整幅度及对参数的预判值不同，导致炉窑燃烧室负压稳定性差，调节过于频繁，不利于生产。本发明目的在于提供一种石灰套筒窑废气除尘装置及控制方法，通过在废气风机出口设置废气三通阀，保证了除尘器在工况下安全运行；通过设定炉窑废气压力值，窑内燃烧室在生产中能自动调节废气流量分布，确保炉窑燃烧室内负压恒定。4、发明内容本装置主要有二部分组成（见图2），一是炉窑窑顶负压压力检测单元，二是压力控制单元。炉窑窑顶负压压力检测单元压力信号取样管部件位于炉窑顶部燃烧室内，检测出来信号经变送器转化成4-20MA电流信号输入至PLC模拟量输入通道，经中央控制器CPU处理后转换成实际值，现将这一实际值作为炉窑窑顶负压压力检测过程值用PV表示。正常情况炉窑顶部负压压力PV值为负2KPa。控制单元主要是接合炉窑窑顶负压压力检测过程值PV值和设定值SP,利用PID调节,通过控制器PIDOP值输出来控制变频器电流给定，现PIDOP值为0%-100%对应变频器电流给定范围为4-20MA,此时对应变频器输出频率0-50HZ,对应变频电机转速为0-1500转/分，通过控制变频器的电流给定最终达到控制风机速度，也就是当风机速度改变时炉窑顶部负压压力同时改变，当炉窑燃烧室顶部负压压力检测过程值PV3（图2）低于设定负压压力负2KPA(设定值SP)，控制单元则会增加变频器电流给定，变频器输出频率上升，变频电机速度增加，同时风机转速也加快，风机抽出炉窑燃烧室内部风量增加，此时炉窑燃烧室顶部负压压力相应增大，直到pv压力值达到SP值。同理，当炉窑燃烧室顶部负压压力检测过程值PV（图2）高于设定负压压力负2KPA(设定值SP)时，控制单元则会减少变频器电流给定，变频器输出频率下降，变频电机速度减少，同时风机转速也减少，风机抽出炉窑燃烧室内部风量减弱，此时炉窑燃烧室内部负压压力相应减少，直到pv压力值达到SP值。为了保证除尘器在设计工况下安全运行，在现有废气风机出口设置了废气三通阀，见图3。并在连接废气三通阀直管上安装了自动化温度检测点，当混风后温度超过200℃时报警，220℃以上联锁控制除尘风机停止并切换废气三通阀，将超温废气直接引向烟囱排出，避免烧毁除尘器。当混风后温度低于200℃也就是正常工作温度，窑顶废气经废气风机排出，经废气三通阀，通过布袋除尘器，废气直接引向烟囱排出，布袋除尘器搜集粉尘经输灰系统进入除尘灰仓，除尘灰仓内灰尘通过粉尘吸引罐车吸走。石灰套筒窑废气除尘装置通过在废气风机出口设置了废气三通阀，并在混风后的直风管上安装了自动化温度检测点，控制除尘风机停止并切换废气三通阀，将超温废气直接引向烟囱排出，避免烧毁除尘器。另采用计算机控制系统，通过设定炉窑废气压力值，窑内燃烧室在生产中能自动调节废气流量分布，确保炉窑燃烧室内负压恒定。45、附图说明粉料吸引罐车风机烟囱除尘灰仓布袋除尘器废气三通阀兑冷风（含尘气体）窑顶废气废气风机图一：原有套筒窑废气除尘流程框图5下燃烧室下燃烧口上燃烧口上燃烧室窑底下内筒上内筒炉窑窑顶负压压力检测炉窑窑顶负压压力检测变频电机变频器自动温度采集信号粉料吸引罐车风机烟囱除尘灰仓布袋除尘器废气三通阀兑冷风（含尘气体）窑顶废气废气风机图二：现有套筒窑废气除尘流程框图6切换三通阀超高温废气经布袋除尘引向烟囱风机运行中超高温废气直接引向烟囱停风机报警温度超过200度切换三通阀温度超过220度温度信号滤波废气风机出口管道温度信号采集开始图三：现有套筒窑废气除尘温度控制框图6、具体实施方式将炉窑燃烧室窑顶负压压力信号取样管部件插入炉窑燃烧室窑顶内，检测出来信号用屏蔽电缆先送至隔离器输入端，隔离器输出端再送至plc模拟量输入模块140ACI04000端子上，经CPU处理后，转化成实际压力值也就是过程PV值，压力量程对应关系为0-负2kpa对应4-20MA,也就是现场显示压力pv值为负2KPA,模拟量输入模块7140ACI04000端子上为20MA,现场显示压力pv值为负1KPA，plc模拟量输入模块140ACI04000端子上应为12MA,这样就将现场压力信号转换为4-20ma电流信号送至PLC控制。在正常情况下都是自动方式下运行控制，自动控制即由计算机进行全自动控制，不需要进行人工干预，考虑到风机特性、压力负荷变化、主要扰动和系统控制要求等具体情况，同时还考虑到系统的经济性以及系统投入方便等，决定采用PI调节。PI调节就是综合P、I两种调节的优点，利用P调节快速抵消干扰的影响，同时利用I调节消除残差。当系统安装好以后，系统能否在最佳状态下工作，主要取决于PID控制器内调节器各参数的设置是否得当。石灰套筒窑窑顶废气压力PID控制器主要通过控制改变变频器的给定频率来改变变频器输出频率，直接控制风机的速度对燃烧室内废气压力进行调节，其传递函数如下：Gc（S）=0.01（1+S101）式中：0.01——PID调节器的增益系数；10——PID调节器的积分时间常数，单位：秒。其中，sp设定值为压力负2kp程序在执行中将压力控制器PID调节器的增益系数0.01、积分时间常数10，送入PLC的数据寄存器中，现输入SP设定值为负2kp，系统锁定该值，利用PID调节,通过控制器PIDOP值输出来控制变频8器电流给定，现PIDOP值为0%-100%对应变频器电流给定范围为4-20MA,此时对应变频器输出频率0-50HZ,对应变频电机转速为0-1500转/分，通过控制变频器的电流给定最终达到控制风机速度，也就是当风机速度改变时炉窑顶部负压压力同时改变，当炉窑燃烧室顶部负压压力检测过程值PV（图2）低于设定负压压力负2KPA(设定值SP)，控制单元则会增加变频器电流给定，变频器输出频率上升，变频电机速度增加，同时风机转速也加快，风机抽出炉窑燃烧室内部风量增加，此时炉窑燃烧室顶部负压压力相应增大，直到pv压力值达到SP值。同理，当炉窑燃烧室顶部负压压力检测过程值PV（图2）高于设定负压压力负2KPA(设定值SP)时，控制单元则会减少变频器电流给定，变频器输出频率下降，变频电机速度减少，同时风机转速也减少，风机抽出炉窑燃烧室内部风量减弱，此时炉窑燃烧室内部负压压力相应减少。最终pv值接近sp值也就是pv过程值负2kp进行定量控制。为了保证除尘器在设计工况下安全运行，在现有废气风机出口设置了废气三通阀，见图3。并在连接废气三通阀直管上安装了自动化温度检测点，当混风后温度超过200℃时报警，220℃以上联锁控制除尘风机停止并切换废气三通阀，将超温废气直接引向烟囱排出，避免烧毁除尘器。