基于PLC的一氧化碳焚燒爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　2．1 控制機(jī)理

　　CO在適當(dāng)?shù)母邷厍已鯕獬渥愕沫h(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(bǔ)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(jī)使燃燒室爐膛內(nèi)氧氣充足，然后由PLC根據(jù)熱電偶等溫控設(shè)備所檢測(cè)到的溫度范圍值，按預(yù)定程序啟動(dòng)燃?xì)饣蛉加涂刂茊卧?，將瓦斯氣或燃油送入燃燒室充分燃燒，燃燒室出?lái)的高溫?zé)煔馀c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關(guān)進(jìn)行溫度調(diào)控，令混合室溫度處在配以風(fēng)機(jī)單元提供的二次風(fēng)一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，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(jiān)控對(duì)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(jiān)測(cè)裝置。燃燒器本體采用擴(kuò)散式結(jié)構(gòu)，并配以旋流穩(wěn)燃器以增強(qiáng)燃燒效果。本燃燒器一共設(shè)有六個(gè)噴嘴，呈環(huán)狀排列，可根據(jù)工藝要求開啟任何一個(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(hào)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(cè)裝置是由紫外光進(jìn)行檢測(cè)的火焰監(jiān)視器、信號(hào)處理器、控制組件和冷卻閥組等構(gòu)成，用于監(jiān)測(cè)燃燒器火焰。

　　(3)燃料控制系統(tǒng)：分燃?xì)饪刂茊卧腿加涂刂茊卧?。燃?xì)饪刂茊卧ㄗ粤κ秸{(diào)壓閥、電動(dòng)快關(guān)閥、電磁放散閥、低壓蒸汽吹掃電磁閥、燃?xì)鈿鈩?dòng)調(diào)節(jié)閥、阻火器和燃?xì)飧摺⒌蛪毫﹂_關(guān)等儀器儀表；燃油控制單元包括自力式調(diào)壓閥、電磁快關(guān)閥、低壓蒸汽吹掃電磁閥、燃油氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、阻火器和燃油高、低壓力開關(guān)等設(shè)備。閥門儀器儀表均采用防爆型以確保安全。PLC根據(jù)焚燒爐燃燒室和混合室的溫度調(diào)節(jié)燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥開度和燃油閥組，以調(diào)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(jī)、電動(dòng)風(fēng)門、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(cè)器等設(shè)備冷卻吹掃，同時(shí)為PLC提供連鎖信號(hào)。

　　(5)安全保護(hù)單元由燃料高低壓報(bào)警開關(guān)，停機(jī)吹掃閥組、泄漏檢測(cè)組件和上位機(jī)DCS緊急控制組件等。

　　(6)操作控制柜用于現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)火、運(yùn)行和停機(jī)操作，火檢處理器、現(xiàn)場(chǎng)顯示報(bào)警，風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)及與上位機(jī)DCS與現(xiàn)場(chǎng)儀表轉(zhuǎn)接等。

　　2．3 控制系統(tǒng)

　　選用SIMATIC S7-300 PLC作為核心控制設(shè)備，是因?yàn)槠渚哂锌煽啃愿摺⒖垢蓴_能力強(qiáng)、硬件配套齊全、維修方便等特點(diǎn)。向上和上位機(jī)DCS通訊，接受上位機(jī)的命令，并將燃燒系統(tǒng)的工況如實(shí)傳送給上位機(jī)。向下接受各種模擬量、數(shù)字量和開關(guān)量信號(hào)，同時(shí)，控制燃燒器單元、燃料控制系統(tǒng)、一次、二次供風(fēng)單元和各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備等。為實(shí)現(xiàn)燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)控制功能，專門設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的軟硬件部分。其硬件包括檢測(cè)儀表、可控閥組、點(diǎn)火裝置、火焰監(jiān)視組件、風(fēng)機(jī)控制組件、安全保護(hù)裝置和控制柜內(nèi)的隔離單元，以及PLC控制中心。現(xiàn)場(chǎng)各種檢測(cè)裝置將監(jiān)測(cè)信號(hào)通過(guò)輸入輸出隔離單元將信號(hào)送入PLC控制中心，進(jìn)行邏輯運(yùn)算和相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)等。

　　PLC可同時(shí)接受燃燒現(xiàn)場(chǎng)操作人員和上位機(jī)DCS的操作指令，對(duì)燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。為保障燃燒系統(tǒng)的安全可靠和維護(hù)改造，PLC采用冗余配置。燃燒控制系統(tǒng)作為整個(gè)余熱鍋爐自動(dòng)控制的一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，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(tǒng)采用SIEMENS Step 7 V5．2軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)完成控制程序。PLC系統(tǒng)控制程序能完成對(duì)相應(yīng)硬件設(shè)備控制的同時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行安全連鎖檢查，確認(rèn)設(shè)備當(dāng)動(dòng)及運(yùn)行過(guò)程的安全條件，并自動(dòng)進(jìn)行安全自鎖并保護(hù)。