鍋爐除塵脫硫控制系統設計

齊祥明，鮑滿腔 （安慶職業技術學院電子信息系，安徽 安慶246003）

為保護大氣環境，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，經常會出現因吸收池水位不正常和煙氣進入吸收池溫度不適當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設計。

1 系統設計要求

鍋爐除塵脫硫控制系統的控制對象是高效除塵脫硫一體機，該機不需要在液體內部放置氣體噴射器，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，設計的系統應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，自動控制水泵和降溫設備的運行，同時應具有報警功能，具體要求如下：①正常水位區間在進水位電極和關水位電極之間；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分貝變調蜂鳴器。

2 系統硬件設計

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據采集輸入端，其工作原理是當電極與外殼間有水時，相當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。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，所以設計選用12V的電源供電和12V的繼電器。同時巧妙的把發光二極管和繼電器線圈并聯作為繼電器的聯動指示信號。此外，系統設置了如下5個功能控制按鍵：①水泵啟／停鍵。手動狀態時，手動控制水泵的啟動和停止。②降溫裝置啟／停鍵。手動狀態時，手動控制降溫裝置的啟動和停止。③自動／手動轉換鍵。通過該鍵進行自動和手動工作模式轉換。④消音鍵。當蜂鳴器報警時通過該鍵消除報警音。⑤復位鍵。當系統出現死機等異常問題時，可通過本鍵進行復位，使其工作恢復正常。

2．2 A／D模數轉換器件的選擇及設計

該系統的模數轉換器 A／D選用ADC0809，其可以進行8路模擬量到數字量的變換。熱敏電阻是一種新型半導體感溫元件，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INT0送ADC0809轉換。轉換啟動信號 （START）和地址鎖存信號（ALE）連接在一起，由外部數據寫信號（WR）控制地址寫入以便進行通道選擇。由于轉換后的數據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轉換完成后進行數據的讀操作，為該口地址和外部數據讀信號 （RD）相與后送三態允許控制端OE。當RD有效時，轉換數據送上數據總線，由AT89S5X接收。A／D轉換電路圖如圖2所示。

圖2 A／D轉換電路圖

2．3 顯示和復位電路的設計

由于設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來實現溫度顯示［3］。顯示和復位電路圖如圖3所示。

圖3 顯示和復位電路圖

3 系統實現

控制器上電后，首先處于自動工作模式，程序開始掃描當前吸收池的水位和溫度狀態，如果水位低于正常水位，發出報警信號后，同時啟動水泵上水，經過一定時間后，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則馬上自動關閉降溫裝置。如果水位達到最高水位和溫度超過設定溫度時自動報警，同時啟動降溫裝置。系統時刻跟蹤顯示水位和溫度狀態。可以通過手動／自動轉換鍵把系統置為手動工作模式，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，處理風量約100000Nm3／h燃煤煙氣規模。鍋爐除塵脫硫控制系統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部。通過該系統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%。由于該系統能實現自動控制連續可靠脫硫功能，降低了生產成本，因而具有很好的應用前景。

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

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

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