一种基于PLC的一氧化碳焚烧炉控制系统的设计和应用
CO在适当的高温且氧气充足的环境下可迅速燃烧并彻底分解为无害气体，而在较低的温度或氧气不足的条件下，则可能无法完全分解。因此，利用焚烧炉的温度及氧气补充是控制的关键。CO焚烧炉先利用燃烧器将燃烧室炉膛温度升高，同时用风机使燃烧室炉膛内氧气充足，然后由PLC根据热电偶等温控设备所检测到的温度范围值，按预定程序启动燃气或燃油控制单元，将瓦斯气或燃油送入燃烧室充分燃烧，燃烧室出来的高温烟气与催化裂化再生烟气充分混合，引起CO烟气起燃和完全燃烧。在CO燃烧过程中会释放出热能，可令混合室温度进一步上升，此时PLC又可控制燃烧器火焰喷嘴的开关进行温度调控，令混合室温度处在配以风机单元提供的二次风一个适当的范围内，既保障混合室的安全又保证再生烟气中的CO等有害气体充分完全燃烧。
2．2 监控对象
(1)焚烧炉本体：包括燃烧室和混合室。工艺中的控制关键点是焚烧炉的温度，包括燃烧室温度、混合室温度、焚烧炉出口温度等。
(2)燃烧器单元：燃烧器单元包括燃烧器本体、点火装置和火焰监测装置。燃烧器本体采用扩散式结构，并配以旋流稳燃器以增强燃烧效果。本燃烧器一共设有六个喷嘴，呈环状排列，可根据工艺要求开启任何一个或多个。点火装置采用伸缩式直接点火方式，选用带信号反馈的高能点火装置，由伸缩式点火枪、点火器和阀组等组成。火焰检测装置是由紫外光进行检测的火焰监视器、信号处理器、控制组件和冷却阀组等构成，用于监测燃烧器火焰。
(3)燃料控制系统：分燃气控制单元和燃油控制单元。燃气控制单元包括自力式调压阀、电动快关阀、电磁放散阀、低压蒸汽吹扫电磁阀、燃气气动调节阀、阻火器和燃气高、低压力开关等仪器仪表；燃油控制单元包括自力式调压阀、电磁快关阀、低压蒸汽吹扫电磁阀、燃油气动调节阀、阻火器和燃油高、低压力开关等设备。阀门仪器仪表均采用防爆型以确保安全。PLC根据焚烧炉燃烧室和混合室的温度调节燃气调节阀开度和燃油阀组，以调整燃烧器的燃料量和二次供风量，最终修正混合室的温度。
(4)一次和二次助燃风单元：由鼓风机、电动风门、空气过滤器及风管道等组成，为燃烧器提供适宜的助燃风和火焰检测器等设备冷却吹扫，同时为PLC提供连锁信号。
(5)安全保护单元由燃料高低压报警开关，停机吹扫阀组、泄漏检测组件和上位机DCS紧急控制组件等。
(6)操作控制柜用于现场点火、运行和停机操作，火检处理器、现场显示报警，风机自动控制系统及与上位机DCS与现场仪表转接等。
2．3 控制系统
选用SIMATIC S7-300 PLC作为核心控制设备，是因为其具有可靠性高、抗干扰能力强、硬件配套齐全、维修方便等特点。向上和上位机DCS通讯，接受上位机的命令，并将燃烧系统的工况如实传送给上位机。向下接受各种模拟量、数字量和开关量信号，同时，控制燃烧器单元、燃料控制系统、一次、二次供风单元和各种现场设备等。为实现燃烧系统的自动控制功能，专门设计控制系统的软硬件部分。其硬件包括检测仪表、可控阀组、点火装置、火焰监视组件、风机控制组件、安全保护装置和控制柜内的隔离单元，以及PLC控制中心。现场各种检测装置将监测信号通过输入输出隔离单元将信号送入PLC控制中心，进行逻辑运算和相应的控制调节等。
PLC可同时接受燃烧现场操作人员和上位机DCS的操作指令，对燃烧系统的运行过程进行监控。为保障燃烧系统的安全可靠和维护改造，PLC采用冗余配置。燃烧控制系统作为整个余热锅炉自动控制的一个相对独立的子系统，完成自身功能的同时可受控于余热锅炉DCS控制中心。控制系统采用SIEMENS Step 7 V5．2软件平台设计完成控制程序。PLC系统控制程序能完成对相应硬件设备控制的同时，自动进行安全连锁检查，确认设备当动及运行过程的安全条件，并自动进行安全自锁并保护。
3 焚烧炉控制系统设计
3．1 燃烧过程及其控制
当本体设备工况和上下游工艺需启动焚烧炉，其燃烧过程框图如图2所示。当控制系统启动，由风机吹扫炉膛，目的是将炉膛内原有的气体吹扫干净，以防止炉内残留可燃气体，点火时引起爆燃损坏燃烧室，同时为燃烧室补充足够的氧气。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/191642.htm
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