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一種基于PLC的一氧化碳焚燒爐控制系統的設計和應用
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時(shí)間：2010-07-19
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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2．1 控制機理
CO在適當的高溫且氧氣充足的環(huán)境下可迅速燃燒并徹底分解為無(wú)害氣體，而在較低的溫度或氧氣不足的條件下，則可能無(wú)法完全分解。因此，利用焚燒爐的溫度及氧氣補充是控制的關(guān)鍵。CO焚燒爐先利用燃燒器將燃燒室爐膛溫度升高，同時(shí)用風(fēng)機使燃燒室爐膛內氧氣充足，然后由PLC根據熱電偶等溫控設備所檢測到的溫度范圍值，按預定程序啟動(dòng)燃氣或燃油控制單元，將瓦斯氣或燃油送入燃燒室充分燃燒，燃燒室出來(lái)的高溫煙氣與催化裂化再生煙氣充分混合，引起CO煙氣起燃和完全燃燒。在CO燃燒過(guò)程中會(huì )釋放出熱能，可令混合室溫度進(jìn)一步上升，此時(shí)PLC又可控制燃燒器火焰噴嘴的開(kāi)關(guān)進(jìn)行溫度調控，令混合室溫度處在配以風(fēng)機單元提供的二次風(fēng)一個(gè)適當的范圍內，既保障混合室的安全又保證再生煙氣中的CO等有害氣體充分完全燃燒。
2．2 監控對象
(1)焚燒爐本體：包括燃燒室和混合室。工藝中的控制關(guān)鍵點(diǎn)是焚燒爐的溫度，包括燃燒室溫度、混合室溫度、焚燒爐出口溫度等。
(2)燃燒器單元：燃燒器單元包括燃燒器本體、點(diǎn)火裝置和火焰監測裝置。燃燒器本體采用擴散式結構，并配以旋流穩燃器以增強燃燒效果。本燃燒器一共設有六個(gè)噴嘴，呈環(huán)狀排列，可根據工藝要求開(kāi)啟任何一個(gè)或多個(gè)。點(diǎn)火裝置采用伸縮式直接點(diǎn)火方式，選用帶信號反饋的高能點(diǎn)火裝置，由伸縮式點(diǎn)火槍、點(diǎn)火器和閥組等組成?；鹧鏅z測裝置是由紫外光進(jìn)行檢測的火焰監視器、信號處理器、控制組件和冷卻閥組等構成，用于監測燃燒器火焰。
(3)燃料控制系統：分燃氣控制單元和燃油控制單元。燃氣控制單元包括自力式調壓閥、電動(dòng)快關(guān)閥、電磁放散閥、低壓蒸汽吹掃電磁閥、燃氣氣動(dòng)調節閥、阻火器和燃氣高、低壓力開(kāi)關(guān)等儀器儀表；燃油控制單元包括自力式調壓閥、電磁快關(guān)閥、低壓蒸汽吹掃電磁閥、燃油氣動(dòng)調節閥、阻火器和燃油高、低壓力開(kāi)關(guān)等設備。閥門(mén)儀器儀表均采用防爆型以確保安全。PLC根據焚燒爐燃燒室和混合室的溫度調節燃氣調節閥開(kāi)度和燃油閥組，以調整燃燒器的燃料量和二次供風(fēng)量，最終修正混合室的溫度。
(4)一次和二次助燃風(fēng)單元：由鼓風(fēng)機、電動(dòng)風(fēng)門(mén)、空氣過(guò)濾器及風(fēng)管道等組成，為燃燒器提供適宜的助燃風(fēng)和火焰檢測器等設備冷卻吹掃，同時(shí)為PLC提供連鎖信號。
(5)安全保護單元由燃料高低壓報警開(kāi)關(guān)，停機吹掃閥組、泄漏檢測組件和上位機DCS緊急控制組件等。
(6)操作控制柜用于現場(chǎng)點(diǎn)火、運行和停機操作，火檢處理器、現場(chǎng)顯示報警，風(fēng)機自動(dòng)控制系統及與上位機DCS與現場(chǎng)儀表轉接等。
2．3 控制系統
選用SIMATIC S7-300 PLC作為核心控制設備，是因為其具有可靠性高、抗干擾能力強、硬件配套齊全、維修方便等特點(diǎn)。向上和上位機DCS通訊，接受上位機的命令，并將燃燒系統的工況如實(shí)傳送給上位機。向下接受各種模擬量、數字量和開(kāi)關(guān)量信號，同時(shí)，控制燃燒器單元、燃料控制系統、一次、二次供風(fēng)單元和各種現場(chǎng)設備等。為實(shí)現燃燒系統的自動(dòng)控制功能，專(zhuān)門(mén)設計控制系統的軟硬件部分。其硬件包括檢測儀表、可控閥組、點(diǎn)火裝置、火焰監視組件、風(fēng)機控制組件、安全保護裝置和控制柜內的隔離單元，以及PLC控制中心?，F場(chǎng)各種檢測裝置將監測信號通過(guò)輸入輸出隔離單元將信號送入PLC控制中心，進(jìn)行邏輯運算和相應的控制調節等。
PLC可同時(shí)接受燃燒現場(chǎng)操作人員和上位機DCS的操作指令，對燃燒系統的運行過(guò)程進(jìn)行監控。為保障燃燒系統的安全可靠和維護改造，PLC采用冗余配置。燃燒控制系統作為整個(gè)余熱鍋爐自動(dòng)控制的一個(gè)相對獨立的子系統，完成自身功能的同時(shí)可受控于余熱鍋爐DCS控制中心?？刂葡到y采用SIEMENS Step 7 V5．2軟件平臺設計完成控制程序。PLC系統控制程序能完成對相應硬件設備控制的同時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行安全連鎖檢查，確認設備當動(dòng)及運行過(guò)程的安全條件，并自動(dòng)進(jìn)行安全自鎖并保護。
3 焚燒爐控制系統設計
3．1 燃燒過(guò)程及其控制
當本體設備工況和上下游工藝需啟動(dòng)焚燒爐，其燃燒過(guò)程框圖如圖2所示。當控制系統啟動(dòng)，由風(fēng)機吹掃爐膛，目的是將爐膛內原有的氣體吹掃干凈，以防止爐內殘留可燃氣體，點(diǎn)火時(shí)引起爆燃損壞燃燒室，同時(shí)為燃燒室補充足夠的氧氣。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/191642.htm
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