炉窑布袋除尘器入口温度控制装置及控制方法.pdf

本发明是一种炉窑布袋除尘器入口温度控制装置及控制方法，炉窑布袋除尘系统包括布袋除尘器和设置在炉窑和布袋除尘器之间的管道中的电动阀，炉窑布袋除尘器入口温度控制装置包括：温度检测单元和控制单元；温度检测单元包括第一热电偶和第二热电偶，分别布置在布袋除尘器入口处和出口处，用于在线检测布袋除尘器废气温度情况；控制单元包括温度控制器，连接于第二热电偶和电动阀，以根据检测温度来控制电动阀自动打开和关闭，使阀门开度处于合适位置。控制方法包括：通过热电偶在线检测布袋除尘器废气温度情况；控制单元根据检测温度控制电动阀自动打开和关闭，使阀门开度处于合适位置。本发明确保进入炉窑布袋除尘器入口温度稳定。

1.  一种炉窑布袋除尘器入口温度控制装置，所述炉窑布袋除尘器安装在炉窑布袋除尘系统中，炉窑布袋除尘系统还包括设置在炉窑和布袋除尘器之间的管道中的电动阀，其特征在于，所述炉窑布袋除尘器入口温度控制装置包括：温度检测单元和控制单元；所述温度检测单元包括第一热电偶和第二热电偶，分别布置在布袋除尘器入口处和出口处，用于在线检测布袋除尘器废气温度情况；所述控制单元包括温度控制器，连接于第二热电偶和所述电动阀，以根据检测温度来控制电动阀自动打开和关闭，使阀门开度处于合适位置。

2.  根据权利要求1所述的炉窑布袋除尘器入口温度控制装置，其特征在于，所述热电偶的温度检测范围在0-600度；所述布袋除尘器入口处温度设定值为160℃，当炉窑废气温度大于160℃时，自动调节开度阀门大小。

3.  根据权利要求1所述的炉窑布袋除尘器入口温度控制装置，其特征在于，当布袋除尘器入口处温度高于设定温度值时，控制单元控制电动阀自动打开，掺入冷风直到废气温度符合安全温度要求；当布袋除尘器出口处温度低于设定温度值时，控制单元控制电动阀自动调整使阀门开度处于合适位置；当布袋除尘器入口处和出口处温度均低于设定温度值时，控制单元控制电动阀自动关闭。

4.  根据权利要求1所述的炉窑布袋除尘器入口温度控制装置，其特征在于，在电动阀门打开和关闭过程是渐进式的，以每隔一段时间打开或关闭某一幅度，间隔时间打开/关闭的幅度在控制单元中设定。

5.  根据权利要求1所述的炉窑布袋除尘器入口温度控制装置，其特征在于，所述温度控制器采用PID控制器，其PID控制的采样周期为l00ms。

6.  根据权利要求1所述的炉窑布袋除尘器入口温度控制装置，其特征在于，所述PID控制分为自动控制和手动控制两种方式。

7.  根据权利要求6所述的炉窑布袋除尘器入口温度控制装置，其特征在于，所述PID控制的自动控制是由PLC进行的全自动控制，通过PLC软件实现：设定值设定好后，输出值自动调整，最终测温点过程值与设定值一致。

8.  根据权利要求6所述的炉窑布袋除尘器入口温度控制装置，其特征在于，所述PID控制的手动控制，是在上位机上给定一个输出值，通过输出值直接输出控制阀门开度。

9.  根据权利要求1至8之任一项所述的炉窑布袋除尘器入口温度控制装置， 其特征在于，PID控制器内调节器各参数根据以下传递函数设置：
式中：

0.  005——PID调节器的增益系数；
10——PID调节器的积分时间常数，单位：秒；
S为设定值。

10.  一种炉窑布袋除尘器入口温度控制方法，其特征在于，包括：
提供一个包含二根热电偶的检测单元和一个控制单元，使一根热电偶设置在布袋除尘器入口处，另一根热电偶设置在布袋除尘器出口处；控制单元采用PID控制回路的温度控制器，通过PLC软件实现；
通过所述热电偶在线检测布袋除尘器废气温度情况；
通过控制单元根据所检测温度控制电动阀自动打开和关闭，使阀门开度处于合适位置。

炉窑布袋除尘器入口温度控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及一种炉窑排放的除尘控制装置及控制方法，具体说涉及一种炉窑布袋除尘器的除尘控制装置及控制方法。
背景技术
现有炉窑布袋除尘系统主要由除尘器本体和除尘风机组成，除尘器本体主要由清洁室、脉冲清灰装置、离线阀、袋滤室、进出风管、灰斗等组成。除尘器本体中的清灰系统由6个袋滤室、60个脉冲阀及6个盘式提升阀等组成。除尘器的卸灰和输灰系统主要由3个除尘器灰斗的星型卸灰阀、1台刮板输送机、1台斗式提升机组成。除尘器本体的三个灰斗上各设有一个空气炮、一个高料位计、一个低料位计。除尘器的外排灰系统由储灰仓、卸灰阀和吸引装置组成。含尘气体由进风口进入，气体穿过滤袋，粉尘被阻留在滤袋外表面，净化后的气体经滤袋口进入上箱体后，再由出风口排放出(详见图3)。整个布袋除尘器关键部分是布袋入口温度，一般布袋入口温度为160度，如超过160度会烧毁过滤布袋并损害本体内部其他设备。其解决方法之一是：安装电除尘装置，电除尘器的除尘效率虽高，且耐高温，缺点是结构复杂;体积大,占地面积大,造价昂贵,维修也较复杂,对粉尘电阻有一定的要求。其解决方法之二是：在布袋除尘入口管道开孔安装电动阀门，让自然空气进入布袋除尘内部降温，管道上设置温度计，超过160度，增加阀门开度，相应增加空气流量，如图3所示。传统的控制方法是采用手动控制，具体是调节进气流量调节阀，如窑本体废气温度过高（温度范围在300度以上）且波动较频繁，则需不断调整调节阀开度，改变流量；由于手动作业，经验性太强，不同的人对参数的调整幅度及对参数的预判值不同，导致布袋入口温度稳定性差，调节过于频繁，不利于除尘。
发明内容
本发明目的在于提供一种炉窑布袋除尘器入口温度控制装置及控制方法,可在当炉窑废气温度大于设定基准值时，自动调节阀门开度大小，以调节冷风流量大小，从而确保进入炉窑布袋除尘器入口温度恒定，避免除尘器过滤布袋 受高温损伤。
根据本发明一方面提供一种炉窑布袋除尘器入口温度控制装置，所述炉窑布袋除尘器安装在炉窑布袋除尘系统中，炉窑布袋除尘系统还包括设置在炉窑和布袋除尘器之间的管道中的电动阀，所述炉窑布袋除尘器入口温度控制装置包括：温度检测单元和控制单元；所述温度检测单元包括第一热电偶和第二热电偶，分别布置在布袋除尘器入口处和出口处，用于在线检测布袋除尘器废气温度情况；所述控制单元包括温度控制器，连接于第二热电偶和所述电动阀，以根据检测温度来控制电动阀自动打开和关闭，使阀门开度处于合适位置。
所述热电偶的温度检测范围在0-600度；所述布袋除尘器入口处温度设定值为160℃，当炉窑废气温度大于160℃时，自动调节开度阀门大小。
当布袋除尘器入口处温度高于设定温度值时，控制单元控制电动阀自动打开，掺入冷风，直到废气温度符合安全温度要求；当布袋除尘器出口处温度低于设定温度值时，控制单元控制电动阀自动调整使阀门开度处于合适位置；当布袋除尘器入口处和出口处温度均低于设定温度值时，控制单元控制电动阀自动关闭。
在电动阀门打开和关闭过程是渐进式的，以每隔一段时间打开或关闭某一幅度，间隔时间打开/关闭的幅度在控制单元中设定。
所述温度控制器采用PID控制器，其PID控制的采样周期为l00ms。
所述PID控制分为自动控制和手动控制两种方式。
所述PID自动控制是由PLC进行的全自动控制，通过PLC软件实现：设定值设定好后，输出值自动调整，最终测温点过程值与设定值一致。
所述PID手动控制，是在上位机上给定一个输出值，通过输出值直接输出控制阀门开度。
PID控制器内调节器各参数根据以下传递函数设置：
式中：
0.005——PID调节器的增益系数；
10——PID调节器的积分时间常数，单位：秒；
S为设定值。
根据本发明另一方面提供一种炉窑布袋除尘器入口温度控制方法，包括：
提供一个包含二根热电偶的检测单元和一个控制单元，使一根热电偶设置在布袋除尘器入口处，另一根热电偶设置在布袋除尘器出口处；控制单元采用PID控制回路的温度控制器，通过PLC软件实现；
通过所述热电偶在线检测布袋除尘器废气温度情况；
通过控制单元根据所检测温度控制电动阀自动打开和关闭，使阀门开度处于合适位置。
本发明的有益效果是可确保进入炉窑布袋除尘器入口温度稳定，既提高了除尘设施的使用寿命，又降低了操作人员工作量。
附图说明
图1是温度控制框图；
图2是本发明一个实施例的炉窑布袋除尘器入口温度控制方法的温度控制原理图；
图3是现有的炉窑布袋除尘系统的生产工艺流程图；
图4是本发明一个实施例的炉窑布袋除尘器入口温度控制装置的布置图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述具体实施方式，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的精神实质来作最宽泛的理解。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。
如图4所示，炉窑布袋除尘器5安装在炉窑布袋除尘系统中，炉窑布袋除尘系统还包括设置在炉窑和布袋除尘器5之间的管道中的电动阀4，本发明一个实施例的炉窑布袋除尘器入口温度控制装置包括:温度检测单元和控制单元；温度检测单元包括第一热电偶1和第二热电偶2，分别布置在布袋除尘器5的入口处5a和出口5b处，用于在线检测布袋除尘器5的废气温度情况；控制单元包括温度控制器3，温度控制器3连接于第二热电偶2和电动阀4，以根据检测温度来控制电动阀4自动打开和关闭，使阀门开度处于合适位置。热电偶1、2的温度检测范围在0-600度。
当布袋除尘器5的入口处5a温度高于设定温度值时，控制单元的温度控制器3控制电动阀4自动打开，掺入冷风，直到废气温度符合安全温度要求；当布袋除尘器5的出口处5b的温度低于设定温度值时，控制单元的温度控制器3控制电动阀4自动调整使阀门开度处于合适位置；当布袋除尘器5的入口处5a和出口处5b温度均低于设定温度值时，控制单元控制电动阀4自动关闭。
电动阀4的阀门打开和关闭过程是渐进式的，即每隔一段时间打开或关闭某一幅度，间隔时间打开/关闭的幅度在控制单元中设定。
在本实施例中，温度控制器3采用比例-积分-微分（PID）控制器，其PID控制的采样周期为l00ms。所述PID控制分为自动控制和手动控制两种方式。
所述PID自动控制是由PLC进行的全自动控制，通过PLC软件实现：设定值设定好后，输出值自动调整，最终测温点过程值与设定值一致。
所述PID手动控制，是在上位机上给定一个输出值，通过输出值直接输出控制阀门开度。
PID控制器内调节器各参数根据以下传递函数设置：
式中：
0.005——PID调节器的增益系数；
10——PID调节器的积分时间常数，单位：秒；
S为设定值。
如图4所示，采用上述控制装置的本发明控制方法包括：
提供一个包含二根热电偶1、2的检测单元和一个控制单元，使一根热电1设置在布袋除尘器5的入口处5a，另一根热电偶2设置在布袋除尘器5的出口处5b；控制单元采用PID控制回路的温度控制器3，通过PLC软件实现；
通过热电偶1、2在线检测布袋除尘器5的废气温度情况；
通过控制单元根据所检测温度控制电动阀4的自动打开和关闭，使阀门开度处于合适位置。
现进一步说明上述实施例的控制装置和控制方法的基本控制原理、控制过程以及使用实例，以更清楚本发明的特点和优点。
如图4所示，本发明的控制单元包括温度控制器3。温度检测单元包含二根热电偶即第一热电偶1和第二热电偶2，以显示温度。温度检测范围在0-600度。第一热电偶1设置在布袋除尘器5入口处也就是上游端5a，第二热电偶2设置在布袋除尘器5出口处也就是下游端5b。通过热电偶1、2可在线检测布袋除尘器5的废气温度情况。控制单元主要是根据温度来控制电动阀4自动打开和关闭，使阀门开度处于合适位置。也就是当下游端5b的温度即第二热电偶2显示温度高于设定温度值时，控制单元控制电动阀4自动打开，掺入冷风即自然空气，直到废气温度符合安全温度要求；当下游端5b的温度低于设定温度值时，控制单元控制电动阀4自动调整使阀门开度处于合适位置；当上、下游端5a、5b的温度均低于设定温度值时，控制单元控制电动阀自动关闭。设定值可根据需要 修改，在电动阀门打开和关闭过程中，开启和关闭的过程是渐进式的，即每隔一段时间打开或关闭某一幅度，间隔时间打开/关闭的幅度都可以在控制单元中设定。整个温度控制原理见图2，采用了PID控制回路，通过PLC软件实现，该PID功能块采样周期为l00ms。PID控制分为自动控制和手动控制两种方式（见图1）。自动控制即由PLC进行全自动控制，设定值(SP)设定好后，输出值mv会自动调整输出值，不需要进行人工干预，最终测温点过程值PV与设定值SP值一致。手动控制即在上位机上给定一个输出值，通过输出值mv直接输出控制阀门开度，pv值与sp值不比较。在正常情况下都是自动方式下运行（见图1和2）。
考虑到阀门特性、温度负荷变化、主要扰动和系统控制要求等具体情况，同时还考虑到系统的经济性以及系统投入方便等，本发明采用PI调节。PI调节就是综合P、I两种调节的优点，利用P调节快速抵消干扰的影响，同时利用I调节消除残差。
当系统安装好以后，系统能否在最佳状态下工作，主要取决于PID控制器内调节器各参数的设置是否得当。
炉窑布袋除尘器5的入口温度，PID控制器3主要通过控制电动阀4的阀门的开度对炉窑布袋除尘器入口烟气温度进行调节，其传递函数如下：

式中：
0.005——PID调节器的增益系数；
10——PID调节器的积分时间常数，单位：秒。
其中，s设定值为160度
程序在执行中将温度控制器PID调节器的增益系数0.005、积分时间常数10、微分时间常数0的值送入PLC的数据寄存器中，现输入SP设定值为160度（根据工艺可调整），系统锁定该值，此时控制器输出4-20MA电流信号，电流信号经变送器处理后控制电动阀门开度，20MA对应阀门全开，4MA对应阀门全关。阀门开度范围在全开和全关之间，由于阀门开度大小导致自然空气流入变化直接影响温度变化，现通过温度检测，其信号经测量变送器反馈给PID控制器也就是PV值。对应过程值PV（图4温度显示2）自动跟随SP设定值上下移动，最终pv值接近sp值也就是pv过程值160度（温度显示2）进行定量控制。
温度监测单元实施主要是监测二个温度点，具体是布袋除尘器入口温度点和布袋除尘器出口温度点，入口温度点安装位置在电动阀门和布袋除尘器入口连接管道上此处开一个小孔插入热电偶，出口温度点安装位置在风机和布袋除 尘器出口连接管道上此处开一个小孔插入热电偶，二根热电偶选用PT100型范围在0-600度（详见图4），现用温度显示1表示入口温度，用温度显示2表示出口温度，热电偶信号线用屏蔽电缆先送至隔离器输入端，隔离器输出端再送至PLC模拟量输入模块140ACI04000端子上，温度量程对应关系为0-600度对应4-20MA,也就是现场显示温度600度，PLC模拟量输入模块140ACI04000端子上为20MA,现场显示温度300度，PLC模拟量输入模块140ACI04000端子上应为12MA,这样就将现场温度信号转换为4-20ma电流信号送至PLC控制。
温度控制单元具体实施见图1和图2，控制分为自动控制和手动控制两种方式。手动控制即在计算机上给定一个输出值mv(见图1)，如画面显示mv值25%（说明电动阀开度为25%（开度范围0%-100%），此时查看布袋除尘器管道上温度显示1和温度显示2，如计算机上pv值大于sp值（见图1），则要增大mv值开度，假设开至30%，这是自然空气进入布袋除尘流量相应增大，布袋除尘废气温度会下降，最终pv过程值也就是温度显示2的测温点接近sp设定值。
在正常情况下都是自动方式下运行，自动控制即由计算机进行全自动控制，不需要进行人工干预；程序在执行中将温度控制器PID调节器的比例系数0.005、积分时间常数10、微分时间常数0的值送入PLC的数据寄存器中，现输入SP设定值为160度（根据工艺可调整），系统锁定该值，此时电动阀开度mv值会自动调整，自然空气进入布袋除尘流量相应调整，对应过程值PV（图4温度显示2）自动跟随SP设定值上下移动，最终pv值接近sp值也就是pv过程值160度（温度显示2）进行定量控制，确保进入炉窑布袋除尘器入口温度稳定，即提高了除尘设施的使用寿命，又降低了操作人员工作量。
本发明的炉窑布袋除尘器入口温度控制方法,以160度入口温度为基准值，当炉窑废气温度大于160度时，自动调节开度阀门大小，也就是调节冷风流量大小，从而确保进入炉窑布袋除尘器入口温度恒定，避免除尘器过滤布袋受高温损伤。
应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。