伴随着我国经济发展,钢铁,水泥,电解铝等高能耗高污染产业增长迅猛,工业粉尘排放日益增加,环境污染等问题日渐突出,尤其是大气污染。现今国家加大环境保护力度,对高污染行业实行严格的管控措施。工业粉尘的排放是对大气污染的重要影响因素。加强对工业粉尘排放管控对治理大气污染问题意义重大。袋式除尘器的过滤机理决定其除尘效率高的特点,是世界公认的高效过滤式除尘器。针对市场需求本课题设计开发了一种基于STM32单片机应用于大型除尘器的新型控制系统。该控制系统可实现自动除尘清灰控制,电机变频调速控制,故障诊断与报警,实时监控与数据分析等功能。该控制系统优点为适用范围广泛,功能集成度高,可编程及扩展能力强,成本低廉。论文的主要研究工作与成果主要包括以下几个方面:(1)控制系统的设计与开发。通过查询袋式除尘器相关技术资料,结合袋式除尘器现场应用功能的需求,设计了一套完整的除尘控制系统,主控系统由四个子系统构成,分别为自动除尘清灰控制系统,开关量,模拟量采集控制系统,通讯系统,故障诊断及报警系统。为提升本控制系统适用范围,满足不同结构或不同应用领域的除尘器控制要求,提出一种通用控制方法。用户能够根据自身除尘器特点对脉冲阀数量,清灰模式等参数进行设置达到精确控制的目的。(2)控制系统硬件实现。设计了以32位高性能单片机为核心的主控线路板。完成了D/A,A/D,通讯接口电路及外围设备驱动及检测电路设计。完成了主控板,显示板,电磁阀驱动插板,气压检测插板的PCB绘制。完成了硬件电路焊接工作,在焊接工作进行的同时完成硬件电路和相应的程序调试。(3)控制系统软件实现。采用C语言进行程序编写,主程序采用循环扫描的方式运行,对标志位进行实时监测并做出相应动作。完成了主程序及各个功能子程序的编写及调试。(4)控制系统运行调试。对系统进行软硬件联合调试及控制过程的优化,完成了实验阶段系统各项功能的测试,校准等工作。

脉冲布袋除尘器作为工业除尘领域的关键设备,凭借高效的过滤性能与广泛的适用性,在矿山,冶金,水泥等行业中被大量应用。因此,本文简要分析现有脉冲布袋除尘器集尘装置存在的问题,重点强调脉冲布袋集尘装置改造方案设计,包括滤袋材质与结构优化,气流分布系统改进,清灰系统升级以及智能化控制改造等,并以改造后的性能评估与经济效益分析作为切入点,从而提升除尘效能,推动工业领域节能减排,期望能够为相关人员提供参考。

布袋除尘器是现代工业中应用比较广泛,有效的一种高效能的除尘设备,其历史已有百余年,特别是在五十年代以后,发展更为迅速。布袋除尘器的发展主要体现在滤袋材质的改进和清灰方式的改革两个方面。当前,布袋除尘器已可用作高浓度,高温,高湿,腐蚀性,粘附性,爆炸性和吸湿,潮解性等含尘气体净化,并广泛应用在冶金,矿山,建材,铸造,化工,炭素,粮食等部门,其用途将随其发展而不断扩大。

全国每年烟(粉)尘排放量超过1500万吨,其中非金属矿物制品业的烟粉尘排放量是240。3万吨,云南在各地区非金属矿物制品业烟(粉)尘排放量大约在8万吨,各行各业对废气排放要求日益严格,云南省涉及废气排放的企业也开始积极地研究更高效的废气处理方法以及寻找更适用的设备,其中金属滤膜除尘器具有过滤面积大,设备占地面积小。在相同处理风量下,金属滤膜除尘器,烧结板除尘器,布袋除尘器的体积比为1:2:3,金属滤膜的过滤精度较高(≤10mg/Nm3),耐高温(≤400℃),耐腐蚀,使用寿命长等优势,具有较广的应用范围。本文分析了烧结板除尘技术,低压脉冲布袋除尘技术在工业烟气除尘中的应用情况,以及分析云南某化工企业的黄磷尾气的组成成分和黄磷尾气煅烧石灰石工艺相关的参数,分析烧结板除尘技术和低压脉冲布袋除尘技术在黄磷尾气煅烧石灰石中的可行性分析,在此基础上对金属滤膜除尘器进行实验研究及数值模拟,为金属滤膜除尘技术在实际应用中提供基础理论。得出以下结论:1,烧结板除尘技术对锡冶炼烟尘的去除效果进行研究中,粉尘排放浓度≤15mg/Nm3。2,低压脉冲布袋除尘技术在黄磷尾气煅烧石灰石的研究中,除尘器进口温度为130～150℃,出口的粉尘浓度<45mg/m3,及其除尘效率≥95%。3,金属滤膜除尘技术在磷化工中的收尘率和除尘效率研究中,金属滤膜除尘器的收尘率≥92。67%,除尘器的出口粉尘浓度在2～4。6mg/m3,及其除尘效率≥97。3%。4,金属滤膜除尘技术在电解铝烟尘的除尘研究中,金属滤膜除尘技术的除尘效率为99。76%和99。88%。5,金属滤膜除尘器数值模拟,含尘烟气以10m/s的速度进入进气口后,在除尘器的进口方向上出现射流现象,一部分含尘烟气在灰斗与袋底之间形成漩涡;压力分析结果表明:在x,y,z截面均会出现低压现象,在x截面,z截面均出现了高压的现象。

我国是菱镁资源大国,储量和产量都位居世界前列,但是落后的生产工艺,不但影响产品的品质,而且排放了大量的电熔镁烟气,严重地污染了大气环境。经过对烟气特性地分析研究,发现袋式除尘器能高效地除去电熔镁烟气中的粉尘颗粒。本文通过对电熔镁烟气袋式除尘器压力损失分析与控制,来达到降低压力损失,延长脉冲喷吹周期和滤袋使用寿命以及提高除尘效率的目的。本文的主要工作是,通过对电熔镁生产现场数据检测和电熔镁粉尘样本电镜扫描分析,得出电熔镁粉尘具有浓度高、温度高和粒径小等物理特性,直接用袋式除尘很难达到国家排放标准,并且造成了巨大的能源浪费。因此提出了二级除尘方案,一级除尘选用颗粒层除尘器,用Fluent从多个角度分析了不同横截面的颗粒层除尘器压力损失情况。并用公式推导了,在处理烟气流量和颗粒层体积不变的情况下,颗粒层除尘器的压力损失与颗粒层高度之间的关系。理论计算了袋式除尘器中的压力损失,得出了压力损失随时间变化曲线。利用Fluent中的多孔介质模型,数值模拟分析了不同时间段布袋两侧的压力场分布云图和速度场分布云图,从微观得出了布袋压力损失的成因以及速度变化规律。通过对袋式除尘器压力损失系统性计算分析,发现电熔镁烟气袋式除尘器压力变化存在诸多不确定因素,难以建立有效的数学模型,对袋式除尘器压力采用模糊控制。通过对不同隶属度函数的在线推理,找到最佳的隶属度函数,并进行了模拟推理。通过大量的理论计算和数值模拟分析,得出截面为圆的颗粒层除尘器压力损失比截面为正方形和正六边形的颗粒除尘器压力损失少14%。并推导得出,在处理烟气的流量和颗粒层体积不变的情况下,颗粒层除尘器的压力损失与颗粒层的高度平方成正比例关系。经二次除尘,袋式除尘能力将达到99。8%以上,并且可使脉冲喷吹时间延长2。5倍以上,提高了过滤效率,延长了滤袋的使用寿命。并且每炉可回收1。5吨的电熔镁粉尘颗粒。根据计算的压力补偿,袋式除尘器压力控制采用模糊控制,由Matlab在线模拟推理得出的控制面,可看出控制画面平滑,压力控制平稳。最后,通过对电熔镁烟气袋式除尘器压力损失分析与控制,希望对新型电熔镁除尘设备的设计和改进提供一些依据。

柴油机,工业炉窑及垃圾焚烧排放的废气颗粒物污染得到了社会各界的高度关注。在机械除尘器,静电除尘器,过滤除尘器,湿式洗涤器等众多的过滤除尘技术中,过滤除尘中的布袋除尘器以其成本低廉,高效过滤等优势被广泛应用于国内外烟气净化领域。而传统布袋除尘器过滤柴油机等设备的废气时存在亚微米级颗粒过滤效率低下和黏性颗粒粘附布袋难以清灰的问题,本文创新性提出了布袋预铺粉体复合过滤柴油机尾气的方案,即新型柴油机微粒捕集器。本文根据这一创新思想,首先进行了不锈钢纤维烧结毡预铺粉体来过滤模拟烟尘的基础试验,将其作为后期试验依据(试验参数:粉体粒径150-300目含以上,厚度0。5-3mm,烟尘粒径D50=0。183μm),而后进行了布袋除尘器预铺粉体过滤柴油机尾气的中试试验(试验参数:粉体粒径500-1000目,D90=27。78μm,厚度0。2-1mm,尾气颗粒粒径D50=0。181μm)和布袋的再生清灰试验(试验参数:脉冲气压0。4-0。8Mpa,脉冲时长0。05-0。15s,脉冲次数8次以下),主要结论如下: (1)在基础过滤试验中主要进行了纤维毡精度,粉体粒径,粉体厚度,过滤速度及时间因素的影响研究。结果表明:纤维毡的精度对过滤效率的影响较小,预铺的粉体在过滤过程中起主要作用;复合滤层的过滤效率随着粉体粒径减小,厚度增加或过滤气速提高后均呈现先增后减的关系。并且在过滤气速3m/min,粉体厚度1。5mm及粒径200-250目的条件下,复合滤层的初期过滤效率最高能够达到95。746%,30min后上升至98。499%;同时发现滤层高效稳定期的过滤效率受粉体粒径,厚度及过滤速度等因素的影响较小,基本都在98%以上。 (2)在布袋除尘器预铺粉体过滤柴油机尾气试验中主要进行了粉体厚度,过滤速度,尾气浓度,加料方式和布袋材质等因素的影响研究。结果表明:复合滤层的过滤效率与粉体厚度成正比,与过滤速度成反比,在粉体厚度1mm,过滤速度0。2m/min下,过滤效率初期可达到77。952%,120min后上升到99。594%,并且240min内过滤效率基本保持在98%以上;尾气浓度的高低也对过滤效率产生一定影响,高浓度下过滤效率的增速要大于低浓度,高效稳定期也更长;同时在线加料方式的过滤效率较滤前加料高,在粉体粒径500目,过滤速度0。2m/min时,采用2。5L/h加料量在0。5mm厚的基础上在线边加料边过滤,初期的过滤效率为64。186%,80min后达到最高的99。719%,360min内基本保持在98%以上;布袋材质对滤效的影响很大:覆膜布袋预铺1mm粉体以0。2m/min的条件在初期的滤效就达到99。9%以上,并且180min内都保持在99。9%以上,同时在0。4m/min,0。6m/min时,滤效也保持在99%以上;另外颗粒粒径越小,其分级过滤效率越高,所有颗粒的分级效率都随着时间的增大而提升;压降方面,粉体厚度和过滤气速的增加会导致滤层压降的升高,在滤层过滤效率降低后压降的上升速度变得缓慢;而烟尘浓度和加料方式对压降的影响较小。 (3)布袋的再生试验中主要进行了脉冲气压,脉冲时长及脉冲次数等因素的影响研究。结果表明:预铺粉体的布袋再生效率与脉冲气压,脉冲时长及脉冲次数等因素均成正比关系,在脉冲气压0。8Mpa,脉冲时长0。1s,脉冲次数6次后,布袋的再生效率可以达到83。6%,对比没有外加粉体的布袋在相同的再生条件下只有18。7%。