主要闡述了小流量測控技術(shù)在連續(xù)精餾實驗裝置的回流比控制系統(tǒng)中的應用情況，介紹了系統(tǒng)的測控原理，提出了兩種*回流比控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，并進行了控制效果的比較。
在連續(xù)精餾塔的操作中，回流比是關(guān)系著精餾產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量的重要參數(shù)。每當塔頂餾出液濃度下降或需要進一步提高塔頂餾出液濃度時，通常都以增加回流量的方式使塔頂餾出液濃度得以回升，這種方法早已為化學工程教學及科技人員所熟知，并在生產(chǎn)中得到應用及驗證。隨著化工行業(yè)自動化程度的提高，之前人工手動改變回流比的控制方案已無法滿足精細控制的需求，工廠中出現(xiàn)了回流比自動控制系統(tǒng)，但實驗室使用的實驗或小試裝置因塔設(shè)備過小，塔頂冷凝液量少( 通常在 20L/h 以下) ，為實現(xiàn)自動控制，實驗室傳統(tǒng)控制系統(tǒng)常采用特殊的機械結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)自由改變回流比的目的 。此類開環(huán)控制系統(tǒng)使用時回流量無法監(jiān)測，實驗人員操作回流流量不確定，導致精餾過程穩(wěn)定時間長，控制效能低等問題。鑒于此，我們采用了兩種小流量檢測技術(shù)應用于連續(xù)精餾的回流比控制中，并通過過程控制器實現(xiàn)自動控制回流比，測定回流量的作用，提高系統(tǒng)控制質(zhì)量。
測控原理
由于連續(xù)精餾塔常用于分離沸點不同的有機物，故本文采用水 － 乙醇雙組分體系作為實驗物料。依據(jù)小流量檢測方法的不同，將回流比控制方法分為直接型和間接型。
塔頂蒸汽經(jīng)冷凝器 E702 冷凝后，進入儲罐進入中間儲槽V705，泵 P701 將冷凝液從 V705 中回流至精餾塔內(nèi)，其余冷凝液則經(jīng)泵 P702 流回產(chǎn)品罐 V702 中。根據(jù)此流程，雖然冷凝液量無法測定，但我們可以控制 V705 的液位，使進入 V705的液量與流出 V705 的液量相同，從而間接獲得控制輸出，此時，通過控制器使 P701、P702 依照操作者設(shè)定的回流比分配各自流量，并通過液位控制使其流量之和與塔頂冷凝液相同即可實現(xiàn)控制目標。直接型即可直接測定塔頂冷凝液量。
兩種控制方案均可實現(xiàn)回流比的自由調(diào)節(jié)及控制，并進行上位機監(jiān)控操作。間接型控制方案采用液位測量后，可通過靈活調(diào)整中間儲槽的截面積獲得穩(wěn)定液位，檢測精度達到 0． 5%，經(jīng)過校正后輸出精度也可達 1% 以內(nèi)，系統(tǒng)雖無法直接測量各流量，但可通過計量泵的信號反饋獲得回流及產(chǎn)品流量，并由此推斷出冷凝液量。其問題在于使用兩臺計量泵后總體價格偏高，一般學校無法承受。直接型方案屬于經(jīng)典比例控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡潔明了，方便教學，雖然檢測精度較低為 2%，但系統(tǒng)總體價格約為間接型系統(tǒng)的 80%，有較高的性價比，適合控制要求不高的高校實驗室教學使用。
目前間接型方案已應用于在南京大學，浙江大學，寧波理工學院等多個學校的精餾實驗裝置中，直接型方案亦在棗莊職業(yè)學院的精餾實驗裝置中使用，兩種測控方案均運行良好，工作穩(wěn)定可靠，學校反應操作方便，特別與組態(tài)軟件共同使用時，操作界面友好，師生對操作情況有直觀的了解，教學效果獲得較快提升，具有廣泛的應用前景。
利用差壓變送器控制電袋除塵器濾袋沖刷磨損的分析
電袋除塵器使用時通常會配備一套煙氣均流設(shè)施，用來緩解濾袋的沖刷磨損問題。本文主要圍繞電袋除塵器濾袋沖刷磨損原因及控制等方面展開討論，考慮到除塵器運行過程中，均流裝置中的過流通道將覆蓋灰塵，導致除塵器效能低下，并且煙氣進入除塵器墻板和濾袋之間，將形成渦流，從而加快了濾袋的磨損速度，對設(shè)備造成破壞。因此，需要加大對該問題的研究，保障電袋除塵器的穩(wěn)定運行。
隨著環(huán)保意識逐漸深入人心，火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中要做好環(huán)境治理工作，其中粉塵是造成環(huán)境污染的主要因素，還要加大對除塵器升級改造的研究。電袋除塵器是當前廣泛應用的除塵設(shè)備，具有風險低、技術(shù)成熟等優(yōu)點，但是隨著設(shè)備不斷運行，容易出現(xiàn)濾袋磨損問題。為了解決此問題，應采取增加導流或降低通流進風側(cè)風速等措施，以便達到延長濾袋使用壽命的目的。
1 電袋除塵器濾袋沖刷磨損的原因
在對電袋除塵器濾袋破損原因進行分析，本文以某個火電廠為例，在對一段時間內(nèi)的鍋爐運行煙氣排放速度溫度曲線分析可知，該企業(yè)鍋爐在系統(tǒng)負荷超過290MW 時，其排煙溫度在150- 164℃之間。從有關(guān)文獻可知，PPS 纖維濾袋允許正常使用的非常高溫度為160℃，當鍋爐煙氣溫度大于連續(xù)濾袋材料的運行溫度時，將造成材料的老化和變形。并且煙氣溫度的升高，影響了材料強度，并且達到一定溫度后，材料強度損失率隨溫度的升高而成倍增加。因此，我們認為煙氣溫度是導致濾袋破損的主要原因之一。具體分析煙氣溫度升高原因時，可發(fā)現(xiàn)主要體現(xiàn)在煤質(zhì)灰分增加和空氣預熱器排放口煙氣溫度分布不均勻上。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，煤質(zhì)灰分的增加會降低爐膛溫度，這時需要增加燃料和通風量，來達到鍋爐運行時的負荷要求。這一做法下煙氣在通流區(qū)的溫降減少，煙氣溫度隨著升高。另外，煙氣中的臭氧和NOx 排放濃度會對除塵器濾袋產(chǎn)生影響。煙氣中的NO 對濾袋是無害的，而其中的臭氧和NO2 由于具有侵蝕性，在高溫環(huán)境下會對濾袋造成危害。煙氣中的氮氧化物主要來源于以下方面：一是空氣中的氮氣和燃料中的氮化物被氧化成NOx；二是電除塵過程中，火花放電時會將空氣中的氧電離生成臭氧，加快了濾袋的老化變形。除了上述影響因素外，布袋壓差過大同樣會造成濾袋的損害。濾袋噴吹灰技術(shù)主要利用低壓脈沖，將粉塵排除在外，通過控制布袋壓差在800- 1000Pa。而在電袋除塵器運行過程中，可能濾袋壓差過高的問題，對濾袋正常使用有不利影響。面對這一問題時，可采取縮短噴吹周期以及增大噴吹壓力等措施。造成濾袋壓差過大的原因如下：一是噴出管出口磨損引起泄露。噴出管不工作時，彎頭處沒有保溫，當高溫煙氣進入噴吹通道后，彎頭處出現(xiàn)冷結(jié)露，煙氣凝露附著在彎頭內(nèi)表面，會腐蝕其表面。并且開始噴吹作業(yè)時，煙氣快速通過彎頭，在沖刷、腐蝕的情況下，脈沖氣流不能有效傳遞到噴嘴處，由此導致布袋壓差的增加。二是差壓變送器色出口堵塞。高溫煙氣流入取壓管時遇冷結(jié)露，取壓口內(nèi)表面灰塵和酸液接觸，會增加濾袋壓差。
2 電袋除塵器濾袋沖刷磨損的控制分析
2.1 加裝煙氣均流裝置
在電袋除塵器運行過程中，濾袋的迎風面區(qū)域容易出現(xiàn)損壞。該區(qū)域面向除塵器煙氣入口，其煙氣流速高于其他區(qū)域，并且進氣口的灰塵量大。當前較為常見的濾袋沖刷磨損控制方法為在濾袋進口和電區(qū)出口間增設(shè)煙氣均流裝置，指在對煙氣進行重新分配，提高其在通流管道中的流通穩(wěn)定性，降低濾袋損壞率。
2.2 設(shè)置煙氣導流裝置
電袋除塵器運行過程中，可能出現(xiàn)外側(cè)濾袋損壞的情況。除塵器電區(qū)出口及濾袋進口之間安裝的均流設(shè)備，通常為槽形板式和孔板式兩類，整體強度較差，實際設(shè)計除塵系統(tǒng)時，不能在均流設(shè)施上增設(shè)清灰裝置。由于粉塵會受到火花發(fā)電的影響，在流通過程中會附著管道中，隨著運行時間的積累，粉塵厚度增加并會對均流裝置性能產(chǎn)生影響 [1]。尤其在與除塵器入口中心線高度相同的位置處，煙氣流速且阻力增大速率快，由于過流面阻力的不同，促使煙氣主要向除塵器兩側(cè)流通，在阻力頻繁變化下，在局部會產(chǎn)生渦流，由此導致濾袋出現(xiàn)破損。如果濾袋破損后，不能進行及時處理，則電袋除塵器運行中，濾袋破損現(xiàn)象更加嚴重。從這一渦流產(chǎn)生原理出發(fā)，可在煙氣流速快的位置配置煙氣導流裝置，將其設(shè)置在均流裝置前端，能促使部分煙氣直接流到濾袋后部，從而降低了該區(qū)域的煙氣流量，避免造成濾袋的沖刷磨損。并且如果均流裝置內(nèi)出現(xiàn)阻力變化時，可在導流裝置作用下，平衡煙氣的流通量，由此保證煙氣正常排出，控制該區(qū)域的煙氣渦流現(xiàn)象。
2.3 增設(shè)煙氣冷卻器
煙氣溫度是影響濾袋使用功能的主要原因，為了保證電袋除塵器運行質(zhì)量，應在出口煙道設(shè)置煙氣冷卻器，降低煙氣溫度來解決濾袋壓差大等問題。如通過加熱器進口給水，可起到降低煙氣溫度的作用，創(chuàng)造一個穩(wěn)定的除塵器運行環(huán)境。冷卻器管組主要采取鰭片管，根據(jù)煙氣流動過程中的溫度變化情況，合理設(shè)計鰭片管的疏密情況，對于溫度高的區(qū)域，應增加鰭片排列密度。通過調(diào)整鰭片管的換熱面積，能很好降低煙道不同位置的煙氣溫差，緩解溫度帶來的濾袋沖刷磨損問題。
2.4 加強進煤管理
在進煤管理方面，應盡可能選擇低灰高熱量煤種，合理設(shè)定高灰煤種和低灰煤種的摻配比，以免由于煤種內(nèi)灰分較高造成熱量較大。同時需要定期進行磨煤機的維修管理，尤其對于彈簧加載磨煤機來講，要對其進行加載檢查，保證加載力滿足裝置使用需求。同時還要把控好磨煤分離器的擋板角度，以便增加煤粉細度。在上述措施運用下，可降低出口煙氣溫度，有利于加大對除塵器濾袋使用情況的控制，進而發(fā)揮電袋除塵器應用效能。
3 實施效果評價
采取上述技術(shù)改造措施后，能發(fā)現(xiàn)通過煙氣冷卻器的使用，鍋爐煙氣溫度有明顯降低，并且減小了通道兩側(cè)的煙氣溫差。以上述火力發(fā)電生產(chǎn)為例，改造后的鍋爐煙氣溫度約為127℃，壓差降到5℃左右。另外，進行脫銷改造后，除塵器進口的煙氣NOx 濃度達到有效控制，以免由于在氮氧化物作用下引起煙氣溫度過高的問題[2]。而在濾袋壓差過高方面，通過改造除塵器取壓管和噴吹管能有效抑制這一現(xiàn)象，從企業(yè)生產(chǎn)實際來看，在上述改造措施作用下，在除塵器運行中還沒有出現(xiàn)濾袋壓差異常的情況。改造后的濾袋使用壽命明顯延長，降低了濾袋維修和更換方面產(chǎn)生的費用。
并且均流裝置和導流裝置的運用，在除塵器濾袋沖刷磨損問題處理上，有較好應用價值。在實際運用這些改造措施前，應考慮風量分配的變化特點，根據(jù)風量分配實際情況，確定導流裝置的截面積。一般來講，如果將10%的高溫煙氣導入到濾袋后端，則將導流通道截面積設(shè)計為總流通截面積的6.2%。實際分析技術(shù)改造效果時，可發(fā)現(xiàn)風量分配情況滿足預期要求，煙氣在通道內(nèi)分散均勻，延長了除塵器濾袋的使用壽命。
4 結(jié)論
綜上所述，為了充分發(fā)揮電袋除塵器運用功能，需要對其進行技術(shù)改造，通過重新分配除塵器的袋區(qū)風量，確保粉塵在袋區(qū)內(nèi)分布均勻，避免由于風速過快在局部出現(xiàn)渦流現(xiàn)象，是解決濾袋沖刷磨損問題的主要措施。隨著電袋除塵器改進技術(shù)的發(fā)展，一定程度提高了設(shè)備運行穩(wěn)定性，不僅加大了對除塵器運行成本的控制，還提高了火電廠生產(chǎn)中的環(huán)境效益，進一步促進供電企業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
