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1 轉(zhuǎn)輪/蓄熱式（RTO）廢氣治理工程中電氣設(shè)計存在的問題

1.1 超溫保護程序不完善

轉(zhuǎn)輪是 VOCs 濃縮裝置中的核心部件，由耐熱、耐溶劑性的密封材料分割成 3 個區(qū)域，連續(xù)運轉(zhuǎn)處理時，有三種不同風(fēng)量、不同溫度的氣體同時通過，其中包含用于再生的高達(dá)180～220℃的高溫氣體。當(dāng)轉(zhuǎn)輪在高溫脫附時，若設(shè)備異常緊急停車，未經(jīng)過冷卻的孔道中，聚集的 VOCs 會和殘留的氧氣發(fā)生催化反應(yīng)，放熱形成燜燃，*終釀成火災(zāi)。目前轉(zhuǎn)輪控制主要采用PLC程序自動保護 ：當(dāng)轉(zhuǎn)輪內(nèi)部溫度超高時，PLC將進入停機降溫程序，利用吸附風(fēng)對轉(zhuǎn)輪進行冷卻降溫。然而一旦PLC程序失控，高溫可能會進入核心設(shè)備，導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪內(nèi)部溫度超高致使燒毀，存在設(shè)備的安全隱患。

1.2 儀表、連鎖設(shè)施和控制不到位

RTO設(shè)備的穩(wěn)定運行離不開風(fēng)機變頻器、控制儀表、設(shè)備檢測元件、執(zhí)行機構(gòu)等設(shè)備的正常運行，同時也包括燃燒室溫度與燃燒器連鎖控制、各組閥門之間的連鎖定時切換、燃燒室的壓力與風(fēng)機的連鎖、閥門故障連鎖保護、系統(tǒng)斷電的連鎖保護等。RTO設(shè)備電氣控制的難度顯而易見。

壓縮空氣作為 RTO運行必須資源，維持各閥組的正常運行。當(dāng)壓縮空氣故障時，現(xiàn)有程序主要由PLC程序立即執(zhí)行緊急停機，關(guān)閉高溫取熱閥，使 RTO處于封閉靜置狀態(tài)，自然冷卻。但未考慮到一旦壓縮空氣的壓力過低時，RTO切換閥門無法及時動作到位，而脫附系統(tǒng)風(fēng)機仍然運行，RTO爐膛內(nèi)部的高溫?zé)崃繜o法排除，存在內(nèi)部壓力過高泄爆危險。另外，RTO在正常工作狀態(tài)時溫度高達(dá) 800℃，當(dāng)出現(xiàn)廠區(qū)意外停電時，缺少備用電源情況下，PLC無法給執(zhí)行設(shè)備輸出保護指令，也會使RTO和催化燃燒室處于危險狀態(tài)。

1.3 自動化程度不夠

雖然目前的電氣自動化程度已經(jīng)很高，但還是存在有個別操作還沒有實現(xiàn)自動化。當(dāng) RTO設(shè)備運行出現(xiàn)故障或者設(shè)備必要參數(shù)不達(dá)標(biāo)，工作人員無法第*時間獲取信息、采取有效措施處理。如燃燒機的點火是 RTO運行控制中不可忽視的一部分，燃燒機點火過程中連續(xù)點火失敗，燃燒機口將會存積大量天然氣，再次點火將會引起燃燒機口悶爆的危險?，F(xiàn)有程序反應(yīng)是當(dāng)檢測到燃燒機點火失敗后，PLC將進入停機降溫程序，需要依賴人工進行復(fù)位重啟。

2 電氣優(yōu)化策略

2.1 完善超溫保護機制

為了防止高溫氣體對轉(zhuǎn)輪吸附材料的損毀，在原本單由PLC模塊保護轉(zhuǎn)輪的基礎(chǔ)上增加外部硬件實現(xiàn)雙重保護。轉(zhuǎn)輪配置一臺消防閥和一根帶開關(guān)量輸出觸點的溫度計，消防閥安裝在轉(zhuǎn)輪外殼頂部，介質(zhì)采用氮氣做消防措施。當(dāng)轉(zhuǎn)輪脫附溫度達(dá)到報警設(shè)定值 250℃時：關(guān)閉燃燒機加熱系統(tǒng)，程序自動進入停機降溫 ；當(dāng)轉(zhuǎn)輪脫附溫度達(dá)到報警設(shè)定值 280℃時：關(guān)閉吸附閥門，停止吸附風(fēng)機，防止轉(zhuǎn)輪空氣流通 ；當(dāng)轉(zhuǎn)輪脫附溫度達(dá)到報警設(shè)定值 300℃時：溫度計自帶觸點吸合，打開消防閥，氮氣灌入轉(zhuǎn)輪降溫 ；PLC發(fā)出指令打開消防閥，氮氣灌入轉(zhuǎn)輪降溫。針對 RTO過來的熱源，在混流器出口至轉(zhuǎn)輪脫附區(qū)域段，新增一臺開關(guān)量 F3截止閥門（圖 1），在脫附入口管道增加配置一根帶開關(guān)觸點的限溫?zé)犭娮?。?dāng) F1 高溫取熱閥出現(xiàn)故障后，PLC程序進入停機降溫，停止燃燒機，關(guān)閉 F3截止閥門，F(xiàn)2新風(fēng)閥打開，利用新鮮空氣對 RTO冷卻降溫?；虍?dāng)脫附溫度超過300℃時，觸點吸合，關(guān)閉 F3截止閥。

2.2  優(yōu)化電氣配置

增加電氣模塊，提高自動化水平。在燃燒機控制器的配置上增加“遠(yuǎn)程復(fù)位模塊”，當(dāng)檢測到點火失敗信號后，PLC會對遠(yuǎn)程復(fù)位模塊執(zhí)行一次復(fù)位輸出指令，燃燒機控制器得到指令后將會再次執(zhí)行一次點火動作，如果連續(xù)點火失敗次數(shù)大于 5 次，PLC將進入停機降溫程序 ：自動停止加熱系統(tǒng)，脫附管道閥門關(guān)閉，新風(fēng)閥打開。增加連鎖控制，保證異常停機是閥門的正常動作。配置容量不小于 1m³的儲氣罐，供氣給 RTO切換閥組和其它氣動閥門。當(dāng)前檢測到儲氣罐前端氣壓低故障信號后，儲氣罐仍然可以保證 RTO切換閥組能夠在一定時間內(nèi)正常動作。程序?qū)⑦M入停機降溫 ：自動停止加熱系統(tǒng)，脫附管道閥門關(guān)閉，新風(fēng)閥打開 ；降溫 20min 后，如果仍然檢測到氣壓低故障，程序?qū)⑦M入緊急停機 ：自動停止加熱系統(tǒng)，停止脫附系統(tǒng)風(fēng)機，RTO切換閥組全部關(guān)閉。防止因壓縮空氣的壓力過低時，RTO切換閥門無法及時動作到位，導(dǎo)致 RTO爐膛高溫?zé)崃肯滦怪翚飧滋嵘y處，損壞 RTO切換閥氣缸連桿執(zhí)行器件、RTO下部外殼及保溫材料。

加強保證控制系統(tǒng)正常運行的措施。配置容量不小于6kVA的UPS存儲電源，供電于PLC控制系統(tǒng)和外排系統(tǒng)，當(dāng)檢測到停電信號后，程序進入緊急停機，自動停止燃燒器，停止脫附系統(tǒng)風(fēng)機，RTO切換閥組全部關(guān)閉，RTO處于靜置冷卻狀態(tài) ；系統(tǒng)的外排閥門由 UPS電源供電強制打開狀態(tài) ；無外排閥系統(tǒng)的設(shè)備強制打開吸附管道的相關(guān)閥門，保證生產(chǎn)車間通風(fēng)順暢。UPS電源在廠區(qū)意外停電后，可以維持PLC控制系統(tǒng)一段時間。PLC程序可以輸出保護動作指令，HMI系統(tǒng)仍然可以監(jiān)視設(shè)備儀器狀態(tài)，幫助操作員做出反應(yīng)判斷。

2.3  建立無線遠(yuǎn)程監(jiān)控

對觸摸屏進行更新?lián)Q代，選擇帶有手機軟件的觸摸屏，運用手機 App 與現(xiàn)場觸摸屏進行連接，實現(xiàn)在手機上實時監(jiān)控設(shè)備的運行情況。或者利用 Android 手機平臺和 C#服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通訊對廢氣治理設(shè)備電氣控制進行遠(yuǎn)程無線測控。