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袋式除尘器的控制系统分析及控制精度要求

2019-11-04 14:59:13
  为保证除尘器的正常运行,应从设计和运行控制两个方面保证除尘系统中关键参数。较终在控制成本的基础上,使除尘后的烟气满足排放标准的要求。袋式除尘器本体巨大,工作情况复杂,给控制系统带来很多扰动;工况变动会引起运行参数变动,要求控制系统具有良好的鲁棒性。控制系统的性能是提高除尘器的效率、保证除尘系统稳定的关键。建立袋式除尘器控制系统,总体控制目标如下:
  1)达到预定的烟气处理量;
  2)维持滤袋稳定;
  3)保证烟气温度在预定范围之内;
  4)维持稳定的除尘器阻力;
  5)维持稳定的炉窑压力;
  6)粉尘排放浓度符合标准值。
  高温烟气袋式除尘系统的控制主要包括除尘器温度控制、除尘器阻力控制、除尘器清灰控制、除尘器卸灰控制以及除尘器工况检测、故障自诊断。本文主要讨论袋式除尘器的烟气温度控制系统、除尘清灰控制系统和阻力控制系统。除尘器的卸灰有定时控制和料位控制两种控制方式。除尘器控制系统的控制功能因除尘工艺的不同而不同,对除尘器采用的监控方式也是各种各样。
  本节主要针对袋式除尘器的温度控制、阻力控制和清灰控制展开分析。
  袋式除尘器温度控制系统分析
  烟气温度反映的是袋式除尘器内部的运行温度,是表征袋式除尘器能否连续运行的重要参数。袋式除尘器主要部分是滤袋,烟气温度过高或过低都会直接影响除尘器运行状态。因此袋式除尘器温度控制的目的是将进入除尘器的烟气温度控制在烟气露 点温度和滤料长期运行所能承受的较高温度之间,防止低温结露和高温烧袋。对控制精度要求并不高,关键在于温控系统的可靠性。脉冲袋式除尘器的使用温度是除尘器正常运行的重要依据。
  1)较高温度
  滤袋允许较高温度指除尘器滤袋材质允许的较高承受温度,较高温度包括滤料瞬间忍耐温度和长期运行温度。通常情况下,袋式除尘器较佳烟气温度范围根据滤料材质而不同,120℃~200℃的温度为经济温度。我国常用高温烟气净化的滤料有聚苯硫醚纤维(PPS),聚四氟乙烯纤维(PTFE,Teflon“特氟隆”)、聚酞亚胺纤维(P84)、芳纶(Nomex)及各种涂层复合材料等。不同的滤料耐温特性不同,较高连续使用温度可达200℃以上,较高瞬时使用温度可达300℃。当温度高于纤维的连续使用温度时,会加快化学反应速率,容易变形和老化。如PPS较高使用温度为190℃,在200℃以上便会发生热缩现象,变硬且伴有不同程度的老化。烟气温度越高,则化学反应的速度越快,对氧化和其他化学反应比较敏感的滤料,在这样的操作条件下易损坏,从而导至其使用寿命大大缩减。
  对于高温烟气源,除尘前需要将烟气进行冷却预处理,使烟气温度降至滤布能承受的温度以下。一般情况下,处理气体温度越高,滤袋费用越高,袋式除尘器投资越大。目前金属滤袋能承受很高的温度,但费用过高,国内还没有应用案例。对高温烟气还应考虑袋式除尘器的大小尺寸,制定出较经济、较的温度控制方法。
  (2)较低运行温度
  除尘器的较低运行温度指烟气露 点。除尘器运行中,为防止结露,除尘烟气温度保持在露 点以上,以高于露 点30度以上为佳。如果温度低于这一限定值,烟气中的水汽冷凝析出,析出的水分混合了烟尘,可能形成有腐蚀性酸露。酸露腐蚀滤袋或糊袋,会缩短滤袋寿命或加大除尘设备运行阻力,严重时会使除尘器无法正常运行。如果较高温度的尘源含有大量水分和硫的氧化物,则不能将烟气冷却到过低的温度,因为含氧化硫的气体的酸露 点较高。当烟气温度接近露 点时,如果粉尘易潮解,升高气体温度以降低气体的相对湿度,防止结露现象的发生。
  综上所述,进入袋式除尘器的烟气温度都不允许。袋式除尘器使用中,烟气温度过高会降低滤袋寿命甚至可能烧毁滤袋,而温度过低则会发生结露,腐蚀滤袋,水蒸气过多则会在滤袋上产生“糊袋”现象甚至“板结”,造成阻力增大,滤袋失效。因此,温度过高过低都会影响除尘器正常运行,严重时会导致除尘系统停用。袋式除尘器在处理高温烟气时对烟气温度要求很高,因此对烟气温度的控制至关重要。
  高温烟气袋式除尘系统首先要对温度过高的烟气采进行冷却处理,当温度降到温度时,再采用控制混风风量的方法将烟气温度控制在较佳温度范围。影响烟气温度的因素很多,其主要因素是烟气原始温度、烟气量、环境温度和混风量。而除尘器内部压降(阻力)也与烟气量和混风量。因此,烟气温度控制与内部压降(阻力)控制之间存在着祸合性,常规的PID算法很难实现这种祸合性控制。
  由于温度具有滞后和惯性,受干扰因素多,典型的非线性系统,没有数学模型可参考,常规的控制方法不能满足温度控制的要求。现代控制理论发展迅速,应用广阔,其中模糊控制和自适应控制在解决非线性、无法用数学模型描述对象的控制问题发挥重大作用。基于模糊控制以及自适应控制策略的控制系统可以实现袋式除尘器温度控制。系统可直接实现的控制目标为:
  1)达到预定的烟气处理量;
  2)维持滤袋稳定;
  3)保证烟气温度在预定范围之内。