声波辅助清灰系统设计及控制模型研究

烧结机头含尘烟气中的粉尘比电阻高, 致使被扑集烟尘到达集尘极后很难释放出荷电, 附着力强。另外, 机头除尘灰粘附性强, 也使集尘极挂灰严重、电晕线放电尖端结球, 阳极排积灰太厚还易造成反电晕。无论集尘极积灰严重还是电晕线放电尖端结球都将影响电场正常运行, 影响放电效果和除尘效率。

第一炼铁厂机头电除尘器振打清灰方式原设计为机械振打清灰。振打力已达到机械振打的较合适强度90g, 在投运初期尚可以保证清灰效果, 但随着时间的推移, 板线挂灰不断增多导致其自身质量增加, 振打的加速度变小且衰减很快, 清灰效果不断恶化, 尤其集尘极上部挂灰严重。而再通过增大振打强度和缩短振打周期来强制清灰会产生严重的后果:振打强度过大, 除易引起粉尘二次飞扬、影响收尘和除尘效率外, 还可能使集尘极、电晕线变形, 改变极间距, 破坏除尘器正常运行;缩短振打周期, 沉积在极板上的粉尘还没有积聚到足够厚度时, 就以松散状尘粒被连续振落, 大大增加重新卷入气流的可能, 从而降低了除尘效率。

选用声波清灰做为辅助清灰设备, 清除现有设计振打强度和振打周期无法清除而需要清除的烟尘, 既能使粉尘从板线脱落, 又尽量减少粉尘的再飞扬。

1 声波清灰技术简介及应用

声波清灰技术是国际和国内清灰领域的一项前沿技术, 它以0.5MPa～0.7MPa的压缩空气为动力源, 使声能器内部的高强度钛合金膜片咨自激振荡, 并在谐振腔内产生振动, 将压缩空气的势能转换成低频声能, 发出低频、高能的声波, 通过扩声筒放大, 由空气介质把声能传递到相应的积灰点, 直接作用于灰尘的分子结构内, 使灰尘分子间积聚力由紧密变为疏松, 在重力或流体介质媒体的作用下脱离附着体表面, 达到有效清灰、清堵的目的。

采用这一技术开发研制的专利产品SQ系列声波清灰器, 已在国内众多电除尘器、热交换器、布袋除尘器及灰仓、料斗等领域应用并取得了成功的经验。

选择声波清灰器所应考虑的主要因素有: (1) 声波作用的范围; (2) 除尘器的容积、结构、电场高度; (3) 不同性质粉尘所需的频率、声强; (4) 现场安装位置。

根据1#烧结机机头电除尘器的结构、尺寸、机械清灰布置等实际情况, 安装的声波清灰器的型号及数量见表1。

正确的安装位置对声波清灰器的有效运行最为重要, 它将直接影响声波辐射的范围和声波传递的效率, 从而影响到清灰的实际效果。不同部位的积灰、不同电场的积灰随工况条件如湿度大小, 有无电场力存在等情况不同, 均具有不同的粘附力, 要从其附着体表面有效清除这些积灰, 需要根据清灰对象最远点清灰所需的声压级及传播介质工况条件、作用空间的结构特点和距声源的距离以及声波的衰减特性来综合确定出声波清灰器的安装位置、数量, 并设计相应的工作频率。

2 借鉴六西格玛理念及统计工具建立声波清灰控制模型

声波辅助清灰系统投运初期, 厂家即按照以往经验设置了声波清灰时间, 未考虑烧结机工况及除尘器个体之间差异的因素。通过借鉴六西格玛先进的管理理念及统计工具方法, 针对声波清灰时间的科学设置, 我们收集了大量的数据进行研究分析。通过设置不同的声波清灰时间, 并对应除尘器出口排放浓度的数据进行收集, 利用mintab统计软件对所收集的数据进行单因子方差分析验证, 发现根据厂家在其他除尘器得到的经验进行的时间设置与实际相差甚远, 于是我们便及时更改并设置了合理的声波清灰时间。同法我们也收集了大量的数据针对声波清灰周期对排放浓度的影响进行了单因子方差分析验证, 发现了科学合理的参数。同时我们采用PLC控制系统可根据现场工况以及出口排放浓度的变化, 通过人机界面设定或调整, 设置最佳的声波清灰时间, 制定合理的振打制度, 以适应现场清灰的需要, 提高电除尘的除尘效率, 降低出口排放浓度。

3 效果

声波清灰器投入正常运行后, 电除尘器运行状况良好, 出口排放浓度降低且稳定。三个电场二次电流、二次电压的稳定性较安装声波清灰器前有所提高, 数据见表2, 由数据显示, 电场二次电压变化不大, 但二次电流明显升高, 说明极板、极线积灰减少, 荷电粉尘到阳极后较易吸附且很快释放电荷, 减少了反电晕, 避免了出现粉尘的二次飞扬, 提高了除尘效率, 降低了排放浓度。总公司安环处每周监测一次, 排放浓度均保持在70mg/m3左右。

4 结语

声波辅助清灰系统在济钢第一炼铁厂烧结机机头电除尘器中的应用, 进一步验证了声波辅助清灰系统的科学性和实用性。该技术的应用以及借鉴六西格玛管理理念和统计工具, 建立出口排放浓度与声波清灰设备之间的控制模型、控制程序, 实现声波清灰自动运行, 声波清灰与机械振打有机结合, 达到降低出口排放浓度的目的。

摘要：本文主要介绍了声波辅助清灰系统的设计原理及控制模型研究。叙述了济钢第一炼铁厂针对1#120m2烧结机机头电除尘器极板极线粘灰严重、振打力不足的问题, 采用在电除尘顶部及侧部增设声波清灰器作为辅助振打装置, 并利用六西格玛理念及统计工具对声波清灰时间进行了科学合理的设计, 达到降低出口烟尘排放浓度的目的。

关键词：声波清灰,烧结机,电除尘器,六西格玛