除尘器

布袋除尘器光电检漏仪的研制

作者:广州新瑞环保    来源:www.xinruiep.com    发布时间:2019-03-22 15:02:03

关键词:布袋破损在线检测;布袋除尘器;检漏仪

摘要:布袋除尘器检漏仪是根据“朗伯-比尔”定理设计的。它解决了国内除尘及环境实时检测和控制方面的问题。

0 引言

布袋除尘器应用已有30年了,其主要优点是除尘效率高,节省能源,改善环境污染。但布袋破损后自动检测问题,目前在国内外都未解决。目前采取的办法一是定期更换布袋;二是把玻璃片放在净气管喷孔处1~2min,取下观察,若玻璃片上有灰尘,则说明除尘箱内有布袋破损;三是通过观看热风燃烧室内火焰的颜色,若火焰为蓝色,证明无破损,若火焰为黄色或红色,证明有破损;四是对烧结厂布袋除尘器及煤粉布袋除尘器可通过观看排气的颜色来确定布袋除尘器是否有布袋破损,若排气颜色为灰黄或黑色则证明有布袋破损,无色为无布袋破损。我们研制的布袋除尘器检漏仪是根据净气内灰尘量的变化,自动检测出箱体内的布袋是否有破损。这有利于减轻工人劳动强度,提高经济效益,改善环境污染,对环境综合治理起着良好作用。

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1 检漏仪原理

布袋除尘器检漏仪是利用悬浮在气体中的灰尘,对透过气体中的光所产生的减弱作用来测量的。当光束通过含尘气体时,光通量将发生变化。对于单一分散度的灰尘,光通量符合“朗伯2比尔”定理:

F=F0e-KNπr^2L

其中: F--透过含尘气体后的光通量;F0--原始光通量;L--光束在含尘气体中通过的长度;N--单位体积分子数;r--灰尘粒子半径;K--灰尘的消光系数(K与灰尘的颜色关系较大, 当灰尘的种类不变时,K值不变)。

当L与K为定值,且灰尘的浓度很小时, (1) 式可写成: F= F0 (1-KNπr^2L )

即光通量的改变与灰尘的颗粒尺寸和单位体积内的颗粒数的乘积(即灰尘浓度)成线性关系。所以,当测量了透过净气中的光通量的变化后,也就间接反映了灰尘量的变化。

将220V电源经过稳压器稳压变为12V电压输入给强光点光源灯泡,使强光点光源灯泡的光通量保持不变(采用固体激光器更好)。当管道或烟道中有气体通过时,透过气体的光通量发生变化,而光通量的变化与光电池输出的毫伏数一一对应。该毫伏数送入放大指示单元,放大指示单元就能显示含量的大小及变化。若布袋破损,净气中的含尘量就会迅速增加,当增加到规定的上限值时,报警器报警,可通知操作人员进行处理。

2 检漏仪结构

布袋除尘器检漏仪由发射装置、接收装置和放大显示及报警单元组成。其结构示意图如图1所示。

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2.1 发射、接收装置

由强光灯泡、硅光电池、毛玻璃、节门及连接管等组成。如图2所示。

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我们选用的强光灯泡为卤钨灯。该灯泡是江苏靖江县电源厂生产的,其直径为6mm。此种灯泡的特点是点光源、大功率、低电压、寿命长。我们选用的硅光电池是北京光电器件厂生产的ZCR-81系列硅光电池,硅光电池的直径为25mm。扩散结构类型半导体器件,使用温度为-55~110℃。在此温度范围内光电池转换成毫伏信号与其接收的光通量成线性关系。

为了使管道或烟道中的灰尘及水蒸汽不扩散到灯泡及光电池上,应在灯泡和光电池的前边各加一块保护镜片,此镜片为毛玻璃。为了防止玻璃片上发生结露现象而影响光线的强度,我们对发射、接收装置内从保护玻璃到管道或烟道内壁之间总称连接管,连接管长度为700mm,连接管内径为35mm,即连接管的长度与内径之比为20∶1。为什么采用这样的比例呢?根据伦敦不列颠中心电站的报道:对于一根水平地装在烟道上,其轴线垂直于气流方向而一端又是封闭的盲管,沉积灰粒不会超过距离管口4倍管径的深度。灰尘不会扩散并凝结在距管口16倍的管壁上。伦敦不列颠中心电站认为:只要达到这个比例,保护镜片处就是“常净窗口”。为了保证保护玻璃上没有灰尘及结露,同时又减轻发射、接收装置的重量,便于安装调试,我们选择了不锈钢连接管,发射、接收装置为较轻的铝合金。只要保护玻璃密封很好,保护玻璃上就不会有灰尘和结露现象,这是以往设计所不能做到的。

2.2 钨丝灯的稳光电路及放大显示报警单元

见图3电路原理图 图中ZD作为光源用灯泡,它的部分光线照射在硅光电池P1上,产生一个光电流后,送到集成运算放大器F007的反相输入端,且硅光电池P1的接法保证它能供给运算放大器正方向电流。同时,-6电源经W1、R3后输入一个负方向电流到运算放大器的反相输入端。在正常情况下,应通过调整W1阻值,使这两个电流值大小接近,但让F007的输出端电压要稍偏正一些(例如+2V左右)。

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当因为某种原因使灯泡的亮度变强时,P1产生的光电流加大,但由于是加在运算放大器的反相输入端,则其输出端的电位将变低,因此引起晶体管BG1、BG2的电流都变小,灯泡的亮度则变弱。只要F007的放大倍数合适(可通过改变R4的阻值来达到),则最后的结果使灯泡的亮度保持不变,同理,如果灯泡亮度变弱,经一系列反馈过程后,也会使灯泡亮度维持不变。这样就自动起了稳光作用。 

放大显示报警单元采用电压型数字显示仪表,其组成方框图如图4所示。

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3 实验

3.1 零点的设定

仪器的真正零点是在管道中没有灰尘,电压没有波动,强光灯泡发出的光通量全部被硅光电池接收时,通过数显表上的调零电位器使显示为零。但是,实际上是办不到的。就是在检修的时候,也会有极少量的灰尘漂浮,另外,电压的波动,电磁信号的干扰,都会引起零点的变化。因此,我们在设定零点时,尽量减少外界因素的影响,使设定的零点接近实际零点。

3.2 报警上限的设定

实验证明:布袋除尘器除尘后的干净气体平均含量在10mg/m3(标)以下,瞬时含尘量的最大值在20mg/m3以下。反吹时,干净气体管道含尘量在18mg/m3左右,最大值可达24mg/m3(标)。当布袋破损后,干净气体含尘量迅速增加,远远超过24mg/m3。因此,我们把报警上限设定为25mg/m3。当灰尘浓度大于25mg/m3时,报警器发生报警。

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3.3 显示仪表示值代表灰尘浓度的变化值

仪表对测量值的显示,不能显示管道中灰尘浓度的绝对值,而是显示灰尘浓度的变化值。因为影响光通量的主要因素是灰尘量的变化,占90%以上。其次,灰尘中水蒸汽的多少、气体颜色的变化、电源电压的波动,都影响光通量的通过,这些占10%以下。因此,仪表显示的测量值与干净气体管道中灰尘浓度的对应关系为:

Y=K×X

Y为灰尘浓度,单位是mg/m3;X为测量显示值;K为修正系数:K=(0.9~1.0)(注:K值根据当时干净气体管道中的水蒸气的多少和气体颜色等而定)

此问题可通过大量的实测灰尘浓度数值,及统计分析反映出来。如要实时具体测量灰尘浓度的大小,可用固体激光器作光源,通过标准灰尘样品进行测尘仪的标定,这是我们下一步要研究的问题。

4 结论

布袋除尘器检漏仪可进行实时检测灰尘浓度并能显示出灰尘相对量的变化,这是国内外所没有的。我们还将研制灰尘浓度及各种化学成份实时在线检测仪。

有关更多布袋除尘器光电检漏仪的研制信息,请联系广州新瑞环保的工程师13322814846。