锅炉除尘脱硫控制系统设计

齐祥明，鲍满腔 （安庆职业技术学院电子信息系，安徽 安庆246003）

为保护大气环境，对锅炉烟气进行除尘脱硫是一项非常重要的工作。在利用锅炉除尘脱硫装置进行工作时，经常会出现因吸收池水位不正常和烟气进入吸收池温度不适当而降低除尘脱硫效率的问题。针对该问题，笔者进行了锅炉除尘脱硫控制系统设计。

1 系统设计要求

锅炉除尘脱硫控制系统的控制对象是高效除尘脱硫一体机，该机不需要在液体内部放置气体喷射器，而是在其外部放置吸排气机，这样便于维修和降低成本［1-2］。为保证锅炉除尘脱硫装置吸收池正常水位正常温度和烟气进入吸收池温度适当，设计的系统应能自动检测和显示吸收池水位和进入吸收池前的烟气温度状态，自动控制水泵和降温设备的运行，同时应具有报警功能，具体要求如下：①正常水位区间在进水位电极和关水位电极之间；②报警水位位置由上限、上上限、下限和下下限电极的长度确定；③给水控制输出容量为AC 220V5A的继电器常开触点。此外，系统采用目前性价比较高的单片机主流芯片AT89S5X为核心智能控制器，以热敏电阻作为温度传感器并适配各类电极式水位传感器，报警输出采用100分贝变调蜂鸣器。

2 系统硬件设计

2．1 水位检测和接口电路

图1 水位检测和接口电路图

选用比较经济的电极式液位传感器，对电极的探测头要求为不锈钢的材料。把AT89S5X的P2．0～P2．3共计4点作为可供用户选择的多点水位数据采集输入端，其工作原理是当电极与外壳间有水时，相当于将外壳与电极短接，而外壳与地相接，此时可以从电极上采集一个低电信号送入CPU，由此识别出吸收池的水位状态。水位检测和接口电路图如图1所示。由于降温装置和水泵均为功率接口，所以设计选用12V的电源供电和12V的继电器。同时巧妙的把发光二极管和继电器线圈并联作为继电器的联动指示信号。此外，系统设置了如下5个功能控制按键：①水泵启／停键。手动状态时，手动控制水泵的启动和停止。②降温装置启／停键。手动状态时，手动控制降温装置的启动和停止。③自动／手动转换键。通过该键进行自动和手动工作模式转换。④消音键。当蜂鸣器报警时通过该键消除报警音。⑤复位键。当系统出现死机等异常问题时，可通过本键进行复位，使其工作恢复正常。

2．2 A／D模数转换器件的选择及设计

该系统的模数转换器 A／D选用ADC0809，其可以进行8路模拟量到数字量的变换。热敏电阻是一种新型半导体感温元件，其具有灵敏度高、体积小、重量轻、热惯性小、使用寿命长以及价格便宜等优点，故首选热敏电阻做为温度采集器件。热敏电阻RT串上一个普通电阻R再接到电源＋5V，取RT两端的电压经INT0送ADC0809转换。转换启动信号 （START）和地址锁存信号（ALE）连接在一起，由外部数据写信号（WR）控制地址写入以便进行通道选择。由于转换后的数据以定时传送方式送到AT89S5X，所以该处要运行一个100μs的延时子程序，以等待A／D转换完成后进行数据的读操作，为该口地址和外部数据读信号 （RD）相与后送三态允许控制端OE。当RD有效时，转换数据送上数据总线，由AT89S5X接收。A／D转换电路图如图2所示。

图2 A／D转换电路图

2．3 显示和复位电路的设计

由于设计的温度测温范围为10～150℃，精度误差不大于1℃。为了能直观及时显示吸收池中烟气温度，采用带中文字符显示的LCD1602来实现温度显示［3］。显示和复位电路图如图3所示。

图3 显示和复位电路图

3 系统实现

控制器上电后，首先处于自动工作模式，程序开始扫描当前吸收池的水位和温度状态，如果水位低于正常水位，发出报警信号后，同时启动水泵上水，经过一定时间后，如水位到达正常水位，报警将自动解除，同时如果温度为低温状态则马上自动关闭降温装置。如果水位达到最高水位和温度超过设定温度时自动报警，同时启动降温装置。系统时刻跟踪显示水位和温度状态。可以通过手动／自动转换键把系统置为手动工作模式，此时可由人工控制水泵和降温装置的运行，水位和温度检测由控制器自动完成，其中水位控制程序流程图如图4所示。

图4 水位控制程序流程图

4 应用效果

采用热电厂静电除尘器收集的粉煤灰作为模拟粉尘，自行配置SO2气体，处理风量约100000Nm3／h燃煤烟气规模。锅炉除尘脱硫控制系统控制的高效除尘脱硫一体机利用吸排气机将烟气抽吸并直接压入吸收液内部。通过该系统控制吸收池中压水深度约1．5m、进池前的烟气温度为50℃，最终除尘脱硫净化效率可达到92%～100%。由于该系统能实现自动控制连续可靠脱硫功能，降低了生产成本，因而具有很好的应用前景。

［1］鲍满腔 ．高效率低成本除尘脱硫一体化创新技术 ［J］．安庆师范学院学报，2009，15（4）：59-61．

［2］钟秦 ．喷射鼓泡烟气脱硫 （I）——化学吸收工艺的研究 ［J］．南京理工大学学报，1997，21（5）：419-422．

［3］魏庆涛 ．单片机在炉温控制中的应用 ［J］．现代电子技术，2006，29（7）：119-120．