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摩擦电粉尘监测技术在水泥工业中的应用

作者:南京宗奥保洁公司    时间:2017-02-12 09:16:56    信息来源:本站原创     点击:

    1 绪论

    近年来用所谓的过滤控制器监测除尘设备后纯净气体含尘量已被逐渐接受。它们被安装在除尘器后面的纯净气体通道进行现场测量,以连续地监控通过过滤器的相对纯净气体含尘量(图1)。现代的过滤控制器依照摩擦电的测量原理工作,也就是说应用探针和它附近的尘粒流之间以及尘粒流自身之间的电荷交换对探针的直接影响来检测气体含尘量(图1)。测量电流的上升由电子电路记录和放大。得出的信号是一个废气粉尘含量百分比的量度,取决于灰尘和气体通过速率。此外可以预先选择警报的上下阀值,如一旦超过该值会引起自由位触点的激活。

    2摩擦电过滤器持续监控

    多年以前,过滤器上的不定压损失的测量就应用于过滤器监控系统。这种测量是合理的,对于袋式除尘器,压力损失的最佳范围在大约800到1400 Pa。如果过滤器工作在这个范围,就能保证过滤器净化系统正常的发挥作用。如果压力损失增加则意味着有故障发生,必须在短期内修理。

    为了估算灰尘穿过过滤器的通过量,对监测到的压力进行了微分,证明它们之间毫无关系。例如滤袋网上的一个洞和拳头一样大(其他所有的过滤元件都不变),会导致粉尘排放戏剧性的增大,而过滤器分压,并不会受到显著的影响。为了保证除尘器的最佳估计效率,过滤器分压以及通过过滤控制器的粉尘排放连续监控都要测量。

    对粉尘的质量测量不但会保护粉尘分离设备后面的气体粉尘含量监控系统,同时也允许对废气净化设备的状态进行评定。除了过滤器组建的故障,测定阀膜、风门闭合不严密等的损坏部分都是过滤器诊断的一部分。

    2.1过滤器监控系统

    在Integral Off工作方式下,信号会慢慢停止;而Integral On工作方式下,会显示一个30秒的提示。因此对操作者来说,这会出现一种可能,在起初标准模式“integral on“下面有一个平均排放值,接近相应的半小时平均值。万一早期的过滤器耗损,粉尘浓度慢慢地增加,如果到达设定的极限值,就会发出一个警报(图2)。

    2.2过滤器诊断

    除了对排放极限值的极限值监控外,还存在除尘诊断的可能性。如果装置运行在"integral off"模式,净化过后的快速变换的粉尘含量–所谓的灰尘顶点–可以检出并且根据除尘脉冲分配给袋式过滤器。除尘脉冲时摩擦电信号的高度,不仅是极限值的标准,而且是袋式过滤器品质的表征。图3和4是一个典型实例。

    这里和图2相反,在这种模式下,显示了除尘脉冲瞬间袋式除尘器各自的瞬时值。在图3中,明显地记录了无缺陷的除尘器的工作状态,而图4中很显然只有一些滤袋工作正常(12-6行)。而7-11行则连接着不正常工作的除尘布袋。根据测量结果这些可以有组织地替换。

    因此过滤器控制器信号的估价可以在早期识别除尘材料的初始磨损,也就是说在袋式除尘器的泄漏还看不见或者几乎看不见的时候。操作者在监管机构或者社区居民看到或者觉察到尘缕的很早以前就可以收到一个关于过滤器损坏的警告。因此异常的粉尘排放和过滤器泄漏都可以避免。

    新一代的过滤器控制器甚至在探头有显示器,以便直接地就地了解设备状态或者工作模式是“integral on”或者“integral off”,并且立即对增加的灰尘泄漏立刻起作用(图5)。

    3 与自动除尘控制结合的摩擦电除尘检测系统应用实例

    除尘监控在单个除尘器中的优势是毫无置疑的。另外,通过连接几个装置并安装它们的通信和评估软件,它也可以有效地对许多的分离灰尘设备监控。特别是对于这样的一些工厂,有30、60或更多除尘器分布在工厂的各部位且不得不进行监控,或对有多层除尘器的工厂,迄今为止还没有一个能把所有的过滤器情报合并的控制系统。因此一方面必须是及时地利用除尘诊断,另一方面则将除尘净化最优化处理,保持保养修理费用和能量消耗开支,使支出最有效。

    3.1 例1 多个单独除尘设备中的连续除尘监控

    选择一个安置过滤器监测系统的水泥厂,在一方面优化过滤器操作,同时连续监控过滤器,保持工厂的粉尘排放永久地安全地在一个极低的水平。过滤器监测系统提供工厂所有30个过滤器设备在任何时间的状态概况。每个过滤器和大过滤器设备的每个滤池都安装了一个摩擦电过滤器控制器以进行粉尘量测量,同时安装一个压力传感器来测量过滤器的压力损失。每个过滤器的灰尘信号过滤器的分压信号都于公共的过滤器监控系统连接。因此会显示两个结果:

    过滤器监控不象过去那样单纯由过滤器上的压力损失来进行,也通过监测净化其他通道的最低粉尘含量来实现。定时过滤器控制由分压控制的过滤器来取代。这就意味净化过程不再按周期而是按需求进行了,因此当除尘器中粉尘负荷达到一定程度时就会产生压缩空气的推动力。

    灰尘和分压测量装置经由5个安装在不同地方的计算机上的数据记录数据库相连接,计算机上集成了数据分析和可视化系统。过滤器设备结合在5个组里面,组的任务取决于每对过滤器的结合位置。为了减少单个装置到评价系统的配线开支,选择了模拟和数字信号传送的综合系统。图6显示了测量系统的大致配线。

    每次输出的模拟信号到达六个过滤器控制器,六个压力传感器连接到一个公共信息采集点,各自的过滤器组的接线盒。然后五个过滤器组的所有的接线盒经由上层集线器同评价系统连接。从图6可以看出,除了有两次六个模拟信号输入每个接线盒,六个状态连接也可以操作。通过这种方法,每个单个过滤器的(现有的)过滤器控制能够启动。

    组合成一个组的装置的数目是自由的,取决于工厂的条件。通过接线盒,可以将所以的装置连接起来。在这个例子中,接线盒不是必须的。最佳的解决方案取决于其位置盒工厂的相关条件。

    巨大数量的由过滤器控制器输出的信号由一台电子计算机记录,然而,这并不意味着就是一个过滤器监控系统。另外还需要一个适当的程序包来执行单个过滤器的激活,滤袋行的计数和模拟信号值的传递、数据记录和评估。

    如果计算机启动,数据分析和可视化体系将被自动启动。个人计算机会显示所有连接的分别分配的过滤器组的概况窗口。对每个过滤器,灰尘和分压的测量值将会显示出来。通过用不同颜色高亮显示错误或已经发生的极限值的越界。有一个协议,在故障的重复事件出现时,运诊断出错的类型。另外,还可以看到一个过滤器是否被清洁的概况(图7)。

    图8中显示了单个的过滤器组。在图的上部分,每个单个过滤器的滤袋行的书目记录下来。在图的下面,通过联机存储的单个过滤器的灰尘值可以看出包括除尘脉冲的情况。此图表能够分别估计和规定单个过滤器控制器和压力传感器所产生的联机数据或以往数据。

    过滤器诊断是自动完成的。在图的上部分,可以看到一个滤袋行用绿色加亮,表示这些滤袋行都已经经过清洁。如果在清洁过程中超越极限值,将被标成红色区域,表示各自滤袋行的清洁极值太大。万一软件重复一个错误信息,像在1号过滤器,piati granulatori,23行,有灰尘警报。超越极值则说明过滤材料耗尽。

    如果峰值非常小或没有,例如,压缩空气故障或压封罐故障的原因,滤袋行将被标成蓝色。如在随后的3次清洁中发生错误,系统会记录下来,通过一个误差校核协议编辑出来。为了评价灰尘峰值的发生并分配滤袋行的净化脉冲,需要了解或决定并且输入一下过滤器控制的参数。这些参数是:

    滤袋行的数目;

    净化脉冲的间歇时间;

    延迟时间,指过滤器控制器达到灰尘峰值的时间,取决于过滤器控制器的装机和流速(图9)。

    通常,在工程描述中过滤器净化由过滤器监测系统开始,如果过滤器 i 的压力损失的现值 pi 超过压力损失极限值GW1 pi.。

    在过滤器净化开始的时候,系统通过间歇时间和延迟时间等参数开始分配单个滤袋行的灰尘峰值。摩擦电过滤器监控和自动化过滤器控制系统已经服务了若干年而毫无问题。

    3.2例2–多层过滤器的持续过滤器监控

    更典型的例子是多层过滤器的过滤器监控。工厂有两个多层过滤器,每个有六个滤池,每个池有13或14行滤袋。在过滤器的每个净化气体管道,安装了4个过滤器控制器,模拟信号与过滤器控制一起连在一天中心评价电脑上面(图10)。借助于专用软件可以了解每个滤袋行的清洁情况并给出一个评价。

    通过分别预设故障次数和超越极限值的次数,上次的故障会发出一个警报。还有进一步的功能,即记录和回顾单个滤袋行的信号趋势,显示所有警报以及对软件进行个人化设置以优化各自的测量任务,当然也包括自由的调整极限值。

    通过定时检查和员工不定时检查,可以减少故障详查。另外还可以节约由于系统的更换净化材料引起的损失。

    3.3过滤器监测系统的投资和收益

    这类过滤器监测系统的投资限于过滤器控制器和分压传送线路,以及评价系统和软件的一次性投资和安装费用。不需要空气清洗。系统的保养费用为每年的摩擦电过滤器控制器和分压传送线路的检查。

    上述投资由下列过滤器监测系统的收益抵消:立即识别净化系统故障(压缩空气故障,清洗阀故障,过滤器控制故障);检出过滤器初始磨损,定位和标注。以这种方法使过滤器系统保持在规则的运行状态。有故障的滤袋可以有选择的替换,预防以往那种过滤材料的整体替换。滤袋的平均使用寿命可以显著增加。在例子中描述的是,使用分压控制过滤器净化来取代定时过滤器净化。

    这样压缩空气的耗费可以达到最低,气流传送管道的通风能力能够达到最佳。

    这里应该强调的是,这种成本节省并不建立在较高的尘埃排放量上面。过滤器监测系统是十分敏感的,通过滤袋的灰尘量的上升在其他粉尘浓度增大以前就可以检测到。这就是现代的袋式除尘器设备能够持久的保持净化气体灰尘量在1到3mg/m3的原因。

    另外系统还能够扩充记录附加的相关数据。除了监控排放的极限值,产品过滤的应用也可以实现。通过过滤器监视与控制系统,能够有效地控制有价值灰尘(例如水泥添加剂)的分离,避免产品的损失。

    4备注

    除了保持灰尘排放达到环境法规定的极限值之外,通过由许多单个和广泛布置过滤装置、过滤器控制器、分压测量和评价系统组成的过滤器监测系统可以将整个工厂的粉尘排放达到一个最低值。系统相对较低的投资可以为下列收益抵消:

    工厂的形象:粉尘排放量的降低-即使那些被忽略的粉尘;

    预先的环保机制:小的故障在可见的粉尘排放很早前就可以被检出;

    将过滤器监控系统转变成一种环境管理体制的可能性;

    通过优化降低压缩空气耗费和增大通风容量,减少经营成本;

    显著地延长净化材料的平均寿命。

    可以证明,摩擦电粉尘测量可以用于监控粉尘排放极限值以及过程测量(例如运行过滤器监控)。近年来,这些简单而坚固的测量装置已越来越多的替代了以前长期所建立起来的基于漫射光或吸光原理工作的光学测量装置。即使灰尘沉淀或在探针表面上结皮,都不会影响摩擦电的测量结果。

    静电除尘器的应用迄今为止只有一个有限的原因会对它产生干扰影响,正在加强研究。然而,Foedisch博士在实验室中的一流的试验表明通过改进进样系统,这个问题可以解决。

   

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