论文部分内容阅读
摘要:
根据现场工艺变化要求及烟尘浓度情况,自动改变滤袋风速，使布袋与粉尘之间的作用力及综合效应发生变化，提高净化效果；根据风机功率与风机转速的3次方成正比的关系，对粉尘精确检测，使风机转速自动调节，改变风机功率, 以达到最佳的节电效果；通过改进，粉尘等回收物得到有效利用，减少PM2.5的排放。
关键词：除尘；检测；控制
中图分类号：TF321文献标识码： A
引言：
随着我国社会经济的高速发展，环境、能源问题日益突出,当前面临着艰巨的节能减排的任务。
如今，在钢铁、化工、机械、建材、纺织、粮食等许多领域的布袋除尘系统都存在着很多不足，除尘效果不理想，只能滤除粒径较大的颗粒，空气中仍含有大量粉尘。
另外，目前在我国大多数除尘风机长年运行在不调速状态，液力偶合器调速故障率高，通过调节风门的出口挡板调节风量来满足生产工艺要求，大量电能白白浪费在阀门上。
布袋除尘装置是对冶金行业在生产过程中产生的大量烟尘的主要处理设施。除尘系统的好坏对烟尘净化有着直接影响，除尘风机是除尘系统的关键设备，粉尘检测技术是系统的关键技术。
一、关键技术分析
为解决高炉空气除尘系统普遍存在的缺陷和不足，对关键环节、关键技术进行分析和研究，并对相关布料环节和TRT环节及节能电网补偿净化系统也同步改进，集自动化设备成套与工程技术于一体，形成专利布局，从根本上解决了高炉除尘系统的节能净化问题。
对风机进行变转速自动调节，改变风机特性曲线，见图一，使风机根据现场工艺要求及不同粉尘浓度，进行转速调整，从而改变了风机的输出功率，节约了电能。风机转速的改变（风机特性曲线）并不影响管网特性曲线，但实际工况点要发生变化，在新转速下的特性曲线与管网特性曲线的交点即为新的工况点，调速法在改变主机输出流量或压力时，不会象节流法那样调节时将增大管路阻力，因此调速法较比节流法具有显著的节能特性。
为了达到理想的节能和除尘效果，新的工况点不断随着外部环境的变化，改变了以往风机长期在额定转速下不停的运行，大量电能浪费的现象；另外，根据粉尘浓度调整布袋风速，改变布袋与粉尘及风速之间的作用力及综合效应，提高了凈化效果，便于一次粉尘的建立。
袋式除尘器中一般的滤料主要依靠积附在它表面的粉尘层起过滤的作用，滤料本身主要起支承作用。当新滤料开始除尘时，由于孔的直径要大于粉尘的直径，很多粉尘微粒会透过滤料，因此，新滤料的除尘效率并不高，它只能阻挡粉尘中较大的颗粒。但是随着过滤过程的进行，较大的粉尘粒子阻挡住滤料的孔隙，缩减了孔隙的面积，使得较小的粉尘粒子也不能通过而被阻挡在滤料表面。在滤料表面慢慢聚积起的一层粉尘叫做“一次粉尘层”。该自动控制装置和检测方法，由于风速的大小变化，有利于上述过程的形成，建立一次粉尘层。同时，一次粉尘层建立后，随着粉尘层的加厚，采取该装置和控制方法，防止布袋由于长期气压过高易老化及炸裂，延长了布袋使用寿命，同时，粉尘的回收量增加，可重新再利用，形成循环经济体系，见图二。
图一 通风机变转速调节性能曲线图二 改进后的布袋除尘器
1、2、3、4、5-通风机性能曲线
1’-管网特性曲线
通风机的特性曲线通常包括(转速一定)全压随风量的变化、静压随风量的变化、功率随风量的变化、全效率随风量的变化和静效率随风量的变化。在通风系统中工作的通风机，仅用性能参数表达是不够的。即使在转速相同时，所输送的风量也可能各不相同。风机的性能参数之间的变化关系并不能够用简单的函数表示，通风机特性曲线是在一定的条件下提出的。在一定转速下，风机的效率随着风量的改变而改变，其中必然有一个最高效率点ηmax。相应于最高效率下的风量、风压和轴功率称为风机的最佳工况，我们在设计时考虑了除尘效率和风机的最佳工况兼容问题，通过优化，使除尘系统工作在最佳状态。
1、电机变频装置的设计
调速变频装置是该项目的核心设备，电机的调速范围和过载能力及装置容量、变频方式、负载性质的匹配等，直接影响除尘系统性能，是项目的关键技术难题之一。对于原有除尘系统的改造，要对原始设计蓝图详细解读并做好现场勘察，尤其对实物与图纸不符之处，要详细记录，做好新旧系统对接；对于新建项目，要结合通风和机械专业，做好变频装置设计选型等工作；在除尘系统中，电动机应配合风机来选用。通常情况下，在选择好风机后，就会有推荐使用的电动机类型。一般来讲，使用厂家或标准中推荐使用的与风机配套的电动机型号就可以了。
2、粉尘检测-频率控制的设计
粉尘浓度检测装置的检测精度及工作环境，直接影响风机的工作性能，是系统核心控制装置，选择及标定尤为重要。粉尘浓度检测装置是该控制的核心，采用激光反射检测原理，对粉尘性质和环境进行详细分析，确定测量范围和使用条件。粉H尘检测的工作原理T主要是微电脑激光原理和静电交流感应原理。
微电脑激光原理是当光照射在空气中悬浮的颗粒物上时，产生散射光。在颗粒物性质一定的条件下，颗粒物的散射光强度与其质量浓度成正比，通过测量散射光强度，应用质量浓度转换系数K值，求得颗粒物质量浓度。
静电交流感应原理是利用粉尘颗粒流经探头时与探头之间的动态电荷感应产生信号。交流静电技术以监测电荷信号的标准偏移来确定交流信号的扰动量，并以即时扰动量的大小来确定粉尘排放量。
同时采用摄像检测频率控制技术、金属检测器检测铁罐车位置频率控制技术、光线检测铁水多少频率控制技术等，多段速度控制与连续速度控制及手动控制技术，根据工艺进程自动切换。
3、改变布袋的工艺结构，采用滤波补偿技术，多种除尘方式切换，系统协同控制，防止干扰、误动作。
改变布袋工艺结构的主要目的是提高除尘效果，提升除尘效率，尽可能的增加粉尘回收量。除尘装置要根据工艺要求和环境变化，不断的变换控制方式，方式的变换需要设计合理，要保证设备和人身安全，运行稳定、可靠的原则，并且在风机运行过程中不断调整滤波补偿量。系统采用伺服控制技术，辅助调节迅速、准确，可避免谐振现象的发生，防止共振现象对机械、电气等设备的损坏。
二、方案论证
为解决除尘系统的电能浪费、除尘效果差、粉尘回收不理想、故障率高、工艺缺陷等行业技术难题，提高公司在节能环保领域系统集成的实力，公司成立了专家分析小组，对以上问题解决方案多次分析、论证，实地考察，最终达成共识，确定了技术方案。 根据公司集自动化设备成套与施工于一体的特点，结合工程项目的实际，经理论分析，现场确认，方案可行。
三、应用情况
通过本钢、通钢等的应用，有效的解决高炉除尘系统频繁故障和大量电能浪费及除尘效果不理想的问题，提高了系统的效能，粉尘得到合理回收，操作人员的健康得到有效保障，消除了布袋胀裂现象，延长布袋寿命，节电74%以上，减少了风叶空气磨损，设备受灰尘影响减小，系统运行稳定、安全、环保，填补国内外多项空白，取得很好的经济效益和社会效益。该项技术核心部分已经授权7项国家专利，其中发明专利2项，相关论文9篇，同时受理多项辅助专利，形成很好的专利布局，项目已经整体通过国家技术鉴定，达到国际先进水平。
结束语：
“高炉布袋除尘节能净化检测控制技术研究与应用”技术是时代发展的需要，是科技发展的需要，是企业承载着国家节能环保义务主体的需要，结合当前企业的发展状况和国家对节能环保的高度重视，我们与多家用户签订环保协议，按投产后节能环保产生的节约资金比例，对工程款进行分期回收，增强了用户改造的信心和决心，同时也推动了该项技术的发展。目前，成果已由最初的高炉除尘应用，推广到整个冶金领域，现在化工、纺织、粮食、水泥等非钢领域也得到广泛使用，系统运行安全、稳定、可靠，效果理想，市场前景广阔。
参考文献
[1]张殿印，王纯.除尘工程设计手册.北京：化学工业出版社，2003
[2]余云进.除尘技术问答.北京，化学工业出版社，2006
根据现场工艺变化要求及烟尘浓度情况,自动改变滤袋风速，使布袋与粉尘之间的作用力及综合效应发生变化，提高净化效果；根据风机功率与风机转速的3次方成正比的关系，对粉尘精确检测，使风机转速自动调节，改变风机功率, 以达到最佳的节电效果；通过改进，粉尘等回收物得到有效利用，减少PM2.5的排放。
关键词：除尘；检测；控制
中图分类号：TF321文献标识码： A
引言：
随着我国社会经济的高速发展，环境、能源问题日益突出,当前面临着艰巨的节能减排的任务。
如今，在钢铁、化工、机械、建材、纺织、粮食等许多领域的布袋除尘系统都存在着很多不足，除尘效果不理想，只能滤除粒径较大的颗粒，空气中仍含有大量粉尘。
另外，目前在我国大多数除尘风机长年运行在不调速状态，液力偶合器调速故障率高，通过调节风门的出口挡板调节风量来满足生产工艺要求，大量电能白白浪费在阀门上。
布袋除尘装置是对冶金行业在生产过程中产生的大量烟尘的主要处理设施。除尘系统的好坏对烟尘净化有着直接影响，除尘风机是除尘系统的关键设备，粉尘检测技术是系统的关键技术。
一、关键技术分析
为解决高炉空气除尘系统普遍存在的缺陷和不足，对关键环节、关键技术进行分析和研究，并对相关布料环节和TRT环节及节能电网补偿净化系统也同步改进，集自动化设备成套与工程技术于一体，形成专利布局，从根本上解决了高炉除尘系统的节能净化问题。
对风机进行变转速自动调节，改变风机特性曲线，见图一，使风机根据现场工艺要求及不同粉尘浓度，进行转速调整，从而改变了风机的输出功率，节约了电能。风机转速的改变（风机特性曲线）并不影响管网特性曲线，但实际工况点要发生变化，在新转速下的特性曲线与管网特性曲线的交点即为新的工况点，调速法在改变主机输出流量或压力时，不会象节流法那样调节时将增大管路阻力，因此调速法较比节流法具有显著的节能特性。
为了达到理想的节能和除尘效果，新的工况点不断随着外部环境的变化，改变了以往风机长期在额定转速下不停的运行，大量电能浪费的现象；另外，根据粉尘浓度调整布袋风速，改变布袋与粉尘及风速之间的作用力及综合效应，提高了凈化效果，便于一次粉尘的建立。
袋式除尘器中一般的滤料主要依靠积附在它表面的粉尘层起过滤的作用，滤料本身主要起支承作用。当新滤料开始除尘时，由于孔的直径要大于粉尘的直径，很多粉尘微粒会透过滤料，因此，新滤料的除尘效率并不高，它只能阻挡粉尘中较大的颗粒。但是随着过滤过程的进行，较大的粉尘粒子阻挡住滤料的孔隙，缩减了孔隙的面积，使得较小的粉尘粒子也不能通过而被阻挡在滤料表面。在滤料表面慢慢聚积起的一层粉尘叫做“一次粉尘层”。该自动控制装置和检测方法，由于风速的大小变化，有利于上述过程的形成，建立一次粉尘层。同时，一次粉尘层建立后，随着粉尘层的加厚，采取该装置和控制方法，防止布袋由于长期气压过高易老化及炸裂，延长了布袋使用寿命，同时，粉尘的回收量增加，可重新再利用，形成循环经济体系，见图二。
图一 通风机变转速调节性能曲线图二 改进后的布袋除尘器
1、2、3、4、5-通风机性能曲线
1’-管网特性曲线
通风机的特性曲线通常包括(转速一定)全压随风量的变化、静压随风量的变化、功率随风量的变化、全效率随风量的变化和静效率随风量的变化。在通风系统中工作的通风机，仅用性能参数表达是不够的。即使在转速相同时，所输送的风量也可能各不相同。风机的性能参数之间的变化关系并不能够用简单的函数表示，通风机特性曲线是在一定的条件下提出的。在一定转速下，风机的效率随着风量的改变而改变，其中必然有一个最高效率点ηmax。相应于最高效率下的风量、风压和轴功率称为风机的最佳工况，我们在设计时考虑了除尘效率和风机的最佳工况兼容问题，通过优化，使除尘系统工作在最佳状态。
1、电机变频装置的设计
调速变频装置是该项目的核心设备，电机的调速范围和过载能力及装置容量、变频方式、负载性质的匹配等，直接影响除尘系统性能，是项目的关键技术难题之一。对于原有除尘系统的改造，要对原始设计蓝图详细解读并做好现场勘察，尤其对实物与图纸不符之处，要详细记录，做好新旧系统对接；对于新建项目，要结合通风和机械专业，做好变频装置设计选型等工作；在除尘系统中，电动机应配合风机来选用。通常情况下，在选择好风机后，就会有推荐使用的电动机类型。一般来讲，使用厂家或标准中推荐使用的与风机配套的电动机型号就可以了。
2、粉尘检测-频率控制的设计
粉尘浓度检测装置的检测精度及工作环境，直接影响风机的工作性能，是系统核心控制装置，选择及标定尤为重要。粉尘浓度检测装置是该控制的核心，采用激光反射检测原理，对粉尘性质和环境进行详细分析，确定测量范围和使用条件。粉H尘检测的工作原理T主要是微电脑激光原理和静电交流感应原理。
微电脑激光原理是当光照射在空气中悬浮的颗粒物上时，产生散射光。在颗粒物性质一定的条件下，颗粒物的散射光强度与其质量浓度成正比，通过测量散射光强度，应用质量浓度转换系数K值，求得颗粒物质量浓度。
静电交流感应原理是利用粉尘颗粒流经探头时与探头之间的动态电荷感应产生信号。交流静电技术以监测电荷信号的标准偏移来确定交流信号的扰动量，并以即时扰动量的大小来确定粉尘排放量。
同时采用摄像检测频率控制技术、金属检测器检测铁罐车位置频率控制技术、光线检测铁水多少频率控制技术等，多段速度控制与连续速度控制及手动控制技术，根据工艺进程自动切换。
3、改变布袋的工艺结构，采用滤波补偿技术，多种除尘方式切换，系统协同控制，防止干扰、误动作。
改变布袋工艺结构的主要目的是提高除尘效果，提升除尘效率，尽可能的增加粉尘回收量。除尘装置要根据工艺要求和环境变化，不断的变换控制方式，方式的变换需要设计合理，要保证设备和人身安全，运行稳定、可靠的原则，并且在风机运行过程中不断调整滤波补偿量。系统采用伺服控制技术，辅助调节迅速、准确，可避免谐振现象的发生，防止共振现象对机械、电气等设备的损坏。
二、方案论证
为解决除尘系统的电能浪费、除尘效果差、粉尘回收不理想、故障率高、工艺缺陷等行业技术难题，提高公司在节能环保领域系统集成的实力，公司成立了专家分析小组，对以上问题解决方案多次分析、论证，实地考察，最终达成共识，确定了技术方案。 根据公司集自动化设备成套与施工于一体的特点，结合工程项目的实际，经理论分析，现场确认，方案可行。
三、应用情况
通过本钢、通钢等的应用，有效的解决高炉除尘系统频繁故障和大量电能浪费及除尘效果不理想的问题，提高了系统的效能，粉尘得到合理回收，操作人员的健康得到有效保障，消除了布袋胀裂现象，延长布袋寿命，节电74%以上，减少了风叶空气磨损，设备受灰尘影响减小，系统运行稳定、安全、环保，填补国内外多项空白，取得很好的经济效益和社会效益。该项技术核心部分已经授权7项国家专利，其中发明专利2项，相关论文9篇，同时受理多项辅助专利，形成很好的专利布局，项目已经整体通过国家技术鉴定，达到国际先进水平。
结束语：
“高炉布袋除尘节能净化检测控制技术研究与应用”技术是时代发展的需要，是科技发展的需要，是企业承载着国家节能环保义务主体的需要，结合当前企业的发展状况和国家对节能环保的高度重视，我们与多家用户签订环保协议，按投产后节能环保产生的节约资金比例，对工程款进行分期回收，增强了用户改造的信心和决心，同时也推动了该项技术的发展。目前，成果已由最初的高炉除尘应用，推广到整个冶金领域，现在化工、纺织、粮食、水泥等非钢领域也得到广泛使用，系统运行安全、稳定、可靠，效果理想，市场前景广阔。
参考文献
[1]张殿印，王纯.除尘工程设计手册.北京：化学工业出版社，2003
[2]余云进.除尘技术问答.北京，化学工业出版社，2006