鍋爐除塵脫硫控制系統(tǒng)設(shè)計

齊祥明，鮑滿腔 （安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息系，安徽 安慶246003）

為保護大氣環(huán)境，對鍋爐煙氣進行除塵脫硫是一項非常重要的工作。在利用鍋爐除塵脫硫裝置進行工作時，經(jīng)常會出現(xiàn)因吸收池水位不正常和煙氣進入吸收池溫度不適當(dāng)而降低除塵脫硫效率的問題。針對該問題，筆者進行了鍋爐除塵脫硫控制系統(tǒng)設(shè)計。

1 系統(tǒng)設(shè)計要求

鍋爐除塵脫硫控制系統(tǒng)的控制對象是高效除塵脫硫一體機，該機不需要在液體內(nèi)部放置氣體噴射器，而是在其外部放置吸排氣機，這樣便于維修和降低成本［1-2］。為保證鍋爐除塵脫硫裝置吸收池正常水位正常溫度和煙氣進入吸收池溫度適當(dāng)，設(shè)計的系統(tǒng)應(yīng)能自動檢測和顯示吸收池水位和進入吸收池前的煙氣溫度狀態(tài)，自動控制水泵和降溫設(shè)備的運行，同時應(yīng)具有報警功能，具體要求如下：①正常水位區(qū)間在進水位電極和關(guān)水位電極之間；②報警水位位置由上限、上上限、下限和下下限電極的長度確定；③給水控制輸出容量為AC 220V5A的繼電器常開觸點。此外，系統(tǒng)采用目前性價比較高的單片機主流芯片AT89S5X為核心智能控制器，以熱敏電阻作為溫度傳感器并適配各類電極式水位傳感器，報警輸出采用100分貝變調(diào)蜂鳴器。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2．1 水位檢測和接口電路

圖1 水位檢測和接口電路圖

選用比較經(jīng)濟的電極式液位傳感器，對電極的探測頭要求為不銹鋼的材料。把AT89S5X的P2．0～P2．3共計4點作為可供用戶選擇的多點水位數(shù)據(jù)采集輸入端，其工作原理是當(dāng)電極與外殼間有水時，相當(dāng)于將外殼與電極短接，而外殼與地相接，此時可以從電極上采集一個低電信號送入CPU，由此識別出吸收池的水位狀態(tài)。水位檢測和接口電路圖如圖1所示。由于降溫裝置和水泵均為功率接口，所以設(shè)計選用12V的電源供電和12V的繼電器。同時巧妙的把發(fā)光二極管和繼電器線圈并聯(lián)作為繼電器的聯(lián)動指示信號。此外，系統(tǒng)設(shè)置了如下5個功能控制按鍵：①水泵啟／停鍵。手動狀態(tài)時，手動控制水泵的啟動和停止。②降溫裝置啟／停鍵。手動狀態(tài)時，手動控制降溫裝置的啟動和停止。③自動／手動轉(zhuǎn)換鍵。通過該鍵進行自動和手動工作模式轉(zhuǎn)換。④消音鍵。當(dāng)蜂鳴器報警時通過該鍵消除報警音。⑤復(fù)位鍵。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)死機等異常問題時，可通過本鍵進行復(fù)位，使其工作恢復(fù)正常。

2．2 A／D模數(shù)轉(zhuǎn)換器件的選擇及設(shè)計

該系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 A／D選用ADC0809，其可以進行8路模擬量到數(shù)字量的變換。熱敏電阻是一種新型半導(dǎo)體感溫元件，其具有靈敏度高、體積小、重量輕、熱慣性小、使用壽命長以及價格便宜等優(yōu)點，故首選熱敏電阻做為溫度采集器件。熱敏電阻RT串上一個普通電阻R再接到電源＋5V，取RT兩端的電壓經(jīng)INT0送ADC0809轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換啟動信號 （START）和地址鎖存信號（ALE）連接在一起，由外部數(shù)據(jù)寫信號（WR）控制地址寫入以便進行通道選擇。由于轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)以定時傳送方式送到AT89S5X，所以該處要運行一個100μs的延時子程序，以等待A／D轉(zhuǎn)換完成后進行數(shù)據(jù)的讀操作，為該口地址和外部數(shù)據(jù)讀信號 （RD）相與后送三態(tài)允許控制端OE。當(dāng)RD有效時，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，由AT89S5X接收。A／D轉(zhuǎn)換電路圖如圖2所示。

圖2 A／D轉(zhuǎn)換電路圖

2．3 顯示和復(fù)位電路的設(shè)計

由于設(shè)計的溫度測溫范圍為10～150℃，精度誤差不大于1℃。為了能直觀及時顯示吸收池中煙氣溫度，采用帶中文字符顯示的LCD1602來實現(xiàn)溫度顯示［3］。顯示和復(fù)位電路圖如圖3所示。

圖3 顯示和復(fù)位電路圖

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

控制器上電后，首先處于自動工作模式，程序開始掃描當(dāng)前吸收池的水位和溫度狀態(tài)，如果水位低于正常水位，發(fā)出報警信號后，同時啟動水泵上水，經(jīng)過一定時間后，如水位到達正常水位，報警將自動解除，同時如果溫度為低溫狀態(tài)則馬上自動關(guān)閉降溫裝置。如果水位達到最高水位和溫度超過設(shè)定溫度時自動報警，同時啟動降溫裝置。系統(tǒng)時刻跟蹤顯示水位和溫度狀態(tài)。可以通過手動／自動轉(zhuǎn)換鍵把系統(tǒng)置為手動工作模式，此時可由人工控制水泵和降溫裝置的運行，水位和溫度檢測由控制器自動完成，其中水位控制程序流程圖如圖4所示。

圖4 水位控制程序流程圖

4 應(yīng)用效果

采用熱電廠靜電除塵器收集的粉煤灰作為模擬粉塵，自行配置SO2氣體，處理風(fēng)量約100000Nm3／h燃煤煙氣規(guī)模。鍋爐除塵脫硫控制系統(tǒng)控制的高效除塵脫硫一體機利用吸排氣機將煙氣抽吸并直接壓入吸收液內(nèi)部。通過該系統(tǒng)控制吸收池中壓水深度約1．5m、進池前的煙氣溫度為50℃，最終除塵脫硫凈化效率可達到92%～100%。由于該系統(tǒng)能實現(xiàn)自動控制連續(xù)可靠脫硫功能，降低了生產(chǎn)成本，因而具有很好的應(yīng)用前景。

［1］鮑滿腔 ．高效率低成本除塵脫硫一體化創(chuàng)新技術(shù) ［J］．安慶師范學(xué)院學(xué)報，2009，15（4）：59-61．

［2］鐘秦 ．噴射鼓泡煙氣脫硫 （I）——化學(xué)吸收工藝的研究 ［J］．南京理工大學(xué)學(xué)報，1997，21（5）：419-422．

［3］魏慶濤 ．單片機在爐溫控制中的應(yīng)用 ［J］．現(xiàn)代電子技術(shù)，2006，29（7）：119-120．