哈尔滨哈锅电力设备有限公司 黑龙江省哈尔滨市 150090
摘要：如今，在城市大气污染中煤烟污染则为其中的主要污染源，尤其是针对重工业城市来分析，燃煤锅炉相对较多，这导致城市环境污染越来越严重。在我国环保政策逐步深化的形势之下，新型化技术也被慢慢被运用到锅炉之中，从而来优化锅炉除尘器设计，进而来显著提升除尘水平，最终降低污染范围与程度。鉴于此，本文主要分析基于PLC的锅炉除尘自动控制系统设计。
关键词：PLC；锅炉除尘；自动控制；设计
1、引言
近些年来，大气环境污染问题愈发严重，酸雨、雾霾等灾害性天气骤增，这直接性的危害到了人们的健康与正常化生活。因此，严格管控电厂污染物排放至关重要。
2、常见的锅炉除尘工艺
2.1、麻石水膜除尘工艺
麻石水膜除尘实则为湿式除尘中的一种。湿式除尘器就是将含尘气体和液体（通常是水）融合在一起，通过水滴和颗粒的惯性碰撞与其他作用来搜集颗粒或者是促使粒径变大的装置。之前较为传统化的生物质燃料锅炉的处理工艺基本上都是麻石水膜除尘，通过天然的花岗岩砌筑。然而因为生物质燃料锅炉所出现的颗粒物和锅炉相比之下则要更加细、轻，并不具备亲水性，因此麻石水膜除尘工艺不佳。例如：钦州市木业一公司，该企业建设于2015年，锅炉是4.5吨，运用麻石水膜除尘器除尘工艺，整个除尘设备投资约为6万元。烟尘监测结果是158mg/m3，这要比《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014）高出2.16倍。
2.2、湿式旋流除尘工艺
湿式旋流除尘器结构就像是一个旋风分离器的外筒体，内部装设的是一组或者是两组旋流叶片。那么在气流作用之下，便可将净化装置内的水在在旋流叶片上出现自激式的旋流水层，气流在经过旋流叶片的时候，可以将粉尘和水进行混合之后来予以洗涤。市面价格大约在12万元。
2.3、布袋除尘
布袋除尘器结构是通过部箱体、中部箱体、下部箱体（灰斗）、清灰系统与排灰机构等组建而成。布袋除尘器的除尘功率很大，一般都得要在99%，可以很好捕集粒径在0.3微米之上的细小粉尘颗粒，可以实现环保标准。当然，布袋除尘器可接受的温度也会有所限制。棉织与毛织滤料耐温在80~95度。随即在净化那些温度更大烟气的时候，便可以运用下降烟气温度的方式。市面价格大约在10万元。
3、锅炉除尘现状分析
目前，诸多锅炉均在非正常运行情况下，会受到生产需求与季节性因素双重影响，导致锅炉在低负荷状态之下来予以运行，随即便会减小锅炉的热效率。另外，锅炉供风方法相对之后，在具体运行过程之中，供风方式主要是鼓风或者是是引风不变，工作人员依照锅炉负荷变化来调整量，却忽略了调控鼓风或者是引风阀门来控制风量，导致炉膛温度减小，锅炉内不充分边产生诸多一氧化碳气体，便污染到周边环境。以除尘器层面来分析，诸多企业基本上都是重效益忽视管理养护工作，在严重的时候还会停止运行，除尘设备的除尘成效不好，相应的就会加大锅炉的烟尘排放量。
4、基于PLC的锅炉除尘自动控制系统设计
4.1、控制程序设计
（1）脉冲阀系统控制
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图1脉冲阀控制逻辑图
除尘器脉冲阀的启动和停止是最重要的控制环节，许多滤袋过早损坏正是由于脉冲阀启动和停止的方法不对造成的。在此，根据除尘器进出口烟气阻力压差变送器反馈值与上位机画面压差设定值的比较结果，对脉冲阀启停进行控制。当反馈值高于设定值时，程序发出启动信号，启动第一个脉冲阀(脉冲宽度300ms，脉冲间隔15s)进行喷吹操作，依次顺序启动脉冲阀，以64个脉冲阀为一个周期。之后等待下一次启动信号，重复上述操作过程。通过对除尘器脉冲阀启停时机、循环周期的控制，实现将除尘器阻力值控制在标准范围内的目标及保护滤袋的目的，系统控制逻辑图如图1所示。
（2）排灰系统设备控制
脉冲阀对除尘器滤袋喷吹完成后，滤袋上喷掉的灰尘会散落到各自的灰斗中，当灰量达到一定的高度时就应该清理一次。如果集灰斗中的灰尘料位过高，未及时清理，会损坏滤袋或造成排灰困难；如果集灰斗中的灰尘不多，清理过频，又会造成人力和电能的过度消耗。因此，合理设置排灰系统的启动和停止时机是至关重要的。
（3）系统安全保护控制
新装的或已长时间停止运行的除尘器启动时，滤袋处于烟气露点以下，从而会受到冷凝物的危害，容易造成滤袋堵塞。因此，除尘器在启动时，须对滤袋进行保护。保护措施是在锅炉启动时（即除尘器启动时），自动打开除尘器的旁通阀，使旁通烟道畅通；关闭除尘器的入口阀，使进烟管道关闭，使低于110℃的烟气直接进入烟囱，排入大气。待锅炉正常运行，进入除尘器的烟气温度达到110～150℃时再打开除尘器的入口阀，关闭旁通阀，让除尘器投入运行。
4.2、控制方式
（1）手动控制
当各现场控制柜上的手动/自动转换开关处于手动位置时，设备只受主控柜或现场操作按钮的控制，PLC及上位机只负责对设备工况的监测、显示，而不参与控制。该控制方式具有优先控制级别。
（2）点动控制
当各现场控制柜上的手动/自动转换开关处于自动位置时，同时上位机监控画面上的控制方式处于软手动状态，此时设备只受上位机的点动控制。该方式为通过远程控制的手动控制方式。
（3）自动控制
当各现场控制柜上的手动/自动转换开关处于自动位置时，上位机监控系统可通过远程控制来控制系统的运行，此时PLC会根据现场的工艺参数及运行工况完成对设备的自动控制。
4.3、烟气进气方式的确定
烟气进气方式分上进气、下进气和侧进气三种。上进气的优点为滤袋压力损失小，缺点为气流有滞留现象，容易产生结露。下进风的优点为粉尘直接沉降到灰斗内减小了滤袋的负荷，且利于滤袋的张紧，缺点在于容易让粉尘产生二次飞扬。
4.4、完善燃煤锅炉配备设备
在锅炉容量选择的过程中，要参考燃煤锅炉的生产规模、供热供气方式等内容，相互匹配，采用集中供暖供热的方式，防止燃煤锅炉出现低负荷运行，促进煤燃料的充分燃烧，避免资源浪费或是污染源排量增加的现象。同时，燃煤锅炉要和除尘器型号、功能等匹配，特别是针对大容量燃煤锅炉，要尽量选择除尘效率高的除尘器，进而保证燃煤锅炉的除尘效率。
4.5、引入先进的供风技术
为了提高燃煤锅炉的除尘效率，要引进先进的供风技术，根据锅炉运行负荷的变化，通过变频调速的方式，实现鼓风和引风风量的自动调节，调整炉膛内燃料和风量的配比，保证内部过剩空气的稳定性，进而提高燃煤锅炉的除尘效率。
5、结束语
来进行系统安全保护控制设计，来针对除尘系统各设备特别是滤袋防护，预防因为滤袋损坏而引发经济损失；通过系统自动化控制，可以精准化的控制各电机的启停顺序，最终实现节电的目标，最终来为企业营造一个良好的社会经济效益；另外依照用户自身实际需求，来实时化调整设备运行方法，促使设计更为人性化。实践运用得知，该系统具备很好的先进性、可靠性、实用性、开放性、可拓展性，最终便可以获取到相对较高的经济效益与环保效益。
参考文献：
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