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

1.1 超溫保護(hù)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(gè)區(qū)域，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)處理時(shí)，有三種不同風(fēng)量、不同溫度的氣體同時(shí)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(shí)，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(huì)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(dòng)保護(hù) ：當(dāng)轉(zhuǎn)輪內(nèi)部溫度超高時(shí)，PLC將進(jìn)入停機(jī)降溫程序，利用吸附風(fēng)對(duì)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行冷卻降溫。然而一旦PLC程序失控，高溫可能會(huì)進(jìn)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(yùn)行離不開風(fēng)機(jī)變頻器、控制儀表、設(shè)備檢測(cè)元件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等設(shè)備的正常運(yùn)行，同時(shí)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(shí)切換、燃燒室的壓力與風(fēng)機(jī)的連鎖、閥門故障連鎖保護(hù)、系統(tǒng)斷電的連鎖保護(hù)等。RTO設(shè)備電氣控制的難度顯而易見。

壓縮空氣作為 RTO運(yùn)行必須資源，維持各閥組的正常運(yùn)行。當(dāng)壓縮空氣故障時(shí)，現(xiàn)有程序主要由PLC程序立即執(zhí)行緊急停機(jī)，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(shí)，RTO切換閥門無(wú)法及時(shí)動(dòng)作到位，而脫附系統(tǒng)風(fēng)機(jī)仍然運(yùn)行，RTO爐膛內(nèi)部的高溫?zé)崃繜o(wú)法排除，存在內(nèi)部壓力過高泄爆危險(xiǎn)。另外，RTO在正常工作狀態(tài)時(shí)溫度高達(dá) 800℃，當(dāng)出現(xiàn)廠區(qū)意外停電時(shí)，缺少備用電源情況下，PLC無(wú)法給執(zhí)行設(shè)備輸出保護(hù)指令，也會(huì)使RTO和催化燃燒室處于危險(xiǎn)狀態(tài)。

1.3 自動(dòng)化程度不夠

雖然目前的電氣自動(dòng)化程度已經(jīng)很高，但還是存在有個(gè)別操作還沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。當(dāng) RTO設(shè)備運(yùn)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(wú)法第*時(shí)間獲取信息、采取有效措施處理。如燃燒機(jī)的點(diǎn)火是 RTO運(yùn)行控制中不可忽視的一部分，燃燒機(jī)點(diǎn)火過程中連續(xù)點(diǎn)火失敗，燃燒機(jī)口將會(huì)存積大量天然氣，再次點(diǎn)火將會(huì)引起燃燒機(jī)口悶爆的危險(xiǎn)?，F(xiàn)有程序反應(yīng)是當(dāng)檢測(cè)到燃燒機(jī)點(diǎn)火失敗后，PLC將進(jìn)入停機(jī)降溫程序，需要依賴人工進(jìn)行復(fù)位重啟。

2 電氣優(yōu)化策略

2.1 完善超溫保護(hù)機(jī)制

為了防止高溫氣體對(duì)轉(zhuǎn)輪吸附材料的損毀，在原本單由PLC模塊保護(hù)轉(zhuǎn)輪的基礎(chǔ)上增加外部硬件實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)。轉(zhuǎn)輪配置一臺(tái)消防閥和一根帶開關(guān)量輸出觸點(diǎn)的溫度計(jì)，消防閥安裝在轉(zhuǎn)輪外殼頂部，介質(zhì)采用氮?dú)庾鱿来胧?。?dāng)轉(zhuǎn)輪脫附溫度達(dá)到報(bào)警設(shè)定值 250℃時(shí)：關(guān)閉燃燒機(jī)加熱系統(tǒng)，程序自動(dòng)進(jìn)入停機(jī)降溫 ；當(dāng)轉(zhuǎn)輪脫附溫度達(dá)到報(bào)警設(shè)定值 280℃時(shí)：關(guān)閉吸附閥門，停止吸附風(fēng)機(jī)，防止轉(zhuǎn)輪空氣流通 ；當(dāng)轉(zhuǎn)輪脫附溫度達(dá)到報(bào)警設(shè)定值 300℃時(shí)：溫度計(jì)自帶觸點(diǎn)吸合，打開消防閥，氮?dú)夤嗳朕D(zhuǎn)輪降溫 ；PLC發(fā)出指令打開消防閥，氮?dú)夤嗳朕D(zhuǎn)輪降溫。針對(duì) RTO過來(lái)的熱源，在混流器出口至轉(zhuǎn)輪脫附區(qū)域段，新增一臺(tái)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(diǎn)的限溫?zé)犭娮?。?dāng) F1 高溫取熱閥出現(xiàn)故障后，PLC程序進(jìn)入停機(jī)降溫，停止燃燒機(jī)，關(guān)閉 F3截止閥門，F(xiàn)2新風(fēng)閥打開，利用新鮮空氣對(duì) RTO冷卻降溫?；虍?dāng)脫附溫度超過300℃時(shí)，觸點(diǎn)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(dòng)化水平。在燃燒機(jī)控制器的配置上增加“遠(yuǎn)程復(fù)位模塊”，當(dāng)檢測(cè)到點(diǎn)火失敗信號(hào)后，PLC會(huì)對(duì)遠(yuǎn)程復(fù)位模塊執(zhí)行一次復(fù)位輸出指令，燃燒機(jī)控制器得到指令后將會(huì)再次執(zhí)行一次點(diǎn)火動(dòng)作，如果連續(xù)點(diǎn)火失敗次數(shù)大于 5 次，PLC將進(jìn)入停機(jī)降溫程序 ：自動(dòng)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(jī)是閥門的正常動(dòng)作。配置容量不小于 1m³的儲(chǔ)氣罐，供氣給 RTO切換閥組和其它氣動(dòng)閥門。當(dāng)前檢測(cè)到儲(chǔ)氣罐前端氣壓低故障信號(hào)后，儲(chǔ)氣罐仍然可以保證 RTO切換閥組能夠在一定時(shí)間內(nèi)正常動(dòng)作。程序?qū)⑦M(jìn)入停機(jī)降溫 ：自動(dòng)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(cè)到氣壓低故障，程序?qū)⑦M(jìn)入緊急停機(jī) ：自動(dòng)停止加熱系統(tǒng)，停止脫附系統(tǒng)風(fēng)機(jī)，RTO切換閥組全部關(guān)閉。防止因壓縮空氣的壓力過低時(shí)，RTO切換閥門無(wú)法及時(shí)動(dòng)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(qiáng)保證控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的措施。配置容量不小于6kVA的UPS存儲(chǔ)電源，供電于PLC控制系統(tǒng)和外排系統(tǒng)，當(dāng)檢測(cè)到停電信號(hào)后，程序進(jìn)入緊急停機(jī)，自動(dòng)停止燃燒器，停止脫附系統(tǒng)風(fēng)機(jī)，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(qiáng)制打開狀態(tài) ；無(wú)外排閥系統(tǒng)的設(shè)備強(qiáng)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(shí)間。PLC程序可以輸出保護(hù)動(dòng)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(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控

對(duì)觸摸屏進(jìn)行更新?lián)Q代，選擇帶有手機(jī)軟件的觸摸屏，運(yùn)用手機(jī) App 與現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)在手機(jī)上實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行情況。或者利用 Android 手機(jī)平臺(tái)和 C#服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通訊對(duì)廢氣治理設(shè)備電氣控制進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線測(cè)控。