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摘 要：当前主要采用焚烧法处理有毒有害的废气，为此亟需进行废气焚烧炉系统的结构设计，可以采用上位机与下位机相结合的方式，设计焚烧炉炉体结构、燃烧器及配风管道系统的软冗余监控系统，并对其进行调试安装和后期维护，以較好地实现对废气的焚烧处理。
关键词：废气焚烧炉；软冗余监控系统；设计
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）35-0224-01
引 言
面对当前环保及节能减排的趋势，要重视对工业废气中有毒有害组分的处理，通常采用焚烧法进行处置，并大规模推广废气焚烧处理装置和技术，然而在实践中也暴露出一些缺陷和问题，诸如：废气喷嘴无法与燃烧器相匹配，导致废气由炉膛逃逸；燃烧不充分；焚烧炉出现余热锅炉积灰等，为此有必要加强对废气焚烧炉的设计，并基于PLC系统和技术设计研发废气焚烧炉的软冗余监控系统，使焚烧处理的高温烟气热量转化为可利用的热能，获得良好的节能环保效果。
1 废气焚烧炉系统与软冗余监控系统设计目标及思路
废气焚烧炉系统与软冗余监控系统设计旨在保证燃烧器结构、炉内配风布置结构、炉体结构的合理性，使之能够在合理的工艺系统流程条件下，进行现场PLC控制和配套软冗余监控，该系统主要是面对乙二醇装置废气处理的需求，处理有毒有害废气，体现出自动化程度高、余热回收效率高、运行安全稳定等特点。
废气焚烧炉系统与软冗余监控系统设计研发的总体思路主要为：明确系统输入参数、输出参数等指标，制定废气焚烧及余热回收装置的工作参数及工艺控制流程，使废气焚烧炉系统与软冗余监控系统的废气燃烧器具有高强度的有效燃烧旋流，排烟温度<250℃，余热回收率≥75%，实现废气焚烧炉系统与软冗余监控系统的PLC自动独立控制。
2 废气焚烧炉系统与软冗余监控系统的设计关键技术
（1）废气组合式燃烧器。废气焚烧炉系统与软冗余监控系统的组合式燃烧器要体现出良好的配风调节性能、点火性能和安全监测性能，其设计关键构件主要包括有：电点火器接口、长明枪、点火空气入口、点火风叶轮、网罩、看火孔、火焰监测器等。
（2）废气焚烧炉及配风装置。废气焚烧炉要保证良好的燃烧工况，并能够进行二次燃烧，在冷却风的配套应用下，较好地保持炉内的温度，通常将其控制在950～1050℃为宜。为了达到更好的运行效果，可以将燃烧器出口处设计成锥体结构，添加二次配风喷管，并设计采用钢板卷制、内衬耐火材料的炉膛结构，其长度为65m，废气在炉膛内的停留时间不低于1.3s。同时，考虑燃烧器废气入射角、配风比例调节等因素，计算废气在炉膛中焚烧的温度约为1000℃，以确保废气裂解的完全性。
（3）余热锅炉。废气焚烧炉系统与软冗余监控系统的余热锅炉主要设计如下构件：压力接口、放空口、安全阀门、蒸汽阀口、汽包入孔、下降管排污口、烟气进口等。可以设计采用薄管板，避免废气焚烧炉高温烟气与汽水混合物之间的热应力而引发的变形。还要设计磁套管，减少和规避管头及焊缝受高温烟气的冲刷和腐蚀。并且，在前管板要敷设高温耐火浇注料，规避高温烟气辐射对前管板、烟管的变形损坏现象[1]。
（4）软冗余监控系统。废气焚烧炉的软冗余监控系统要能够自动启动点火顺控制程序，并能够进行炉膛温度及升温自动控制，可以自动调节出口蒸汽压力、汽包液位，并对系统实施联锁保护和故障预警。其主要构成主要包括有以下内容：
（1）实时监控系统硬件。该系统采用可编程控制器（PLC）软件采用循环扫描的工作方式，实现了实时的数字化自动控制，并日趋集中分散化的自动控制模式，适用于高可靠性、恶劣环境的复杂应用控制。设计采用上位机（工控机PC）与下位机（PLC）相结合的方式，实现PLC自诊断、通讯、输入输出处理、程序执行等操作，具有极强的抗干扰性能。具体来说，上位机体现出如下功能：①实时监视和显示温度、流量、压力等参数，并对异常情况进行报警和响应。②监视并显示系统各组成部分的运行状态。③通讯过程。PLC采用通信技术，利用多种数据接口与上位计算机进行数据通信，并采用串行通信、分布式多级链接模式，实现对PLC的集中监视和管理[2]。
（2）实时监控系统的软件。①废气焚烧炉系统与软冗余监控系统的上位机主要采用STL、FBD、LAD等编程方式，它们各有其应用特点，可以通过混合编程的方式，实现复杂的运算。并采用Windows XP操作系统软件，体现出多线程的先进性和稳定性，还具有直观、可视化的人机交互功能。②废气焚烧炉系统与软冗余监控系统的下位机主要采用STEP7编程语言，通过调用语句形成结构化的用户程序，主要包括组织块、功能块和数据块，充分体现PLC结构化程序设计的清晰性和可修改性。
3 小 结
综上所述，废气燃烧炉系统与软冗余监控系统设计要基于运行需求进行合理的设计，可以研发设计大容量的废气组合式燃烧器、分级配风式焚烧炉、PLC技术下的软冗余自动监控系统，较好地实现对废气焚烧的自动点火控制、工艺流程控制和实时监控，通过设计相关的硬件和软件编程组态技术，实现对复杂工艺过程的自动监控和联锁报警等操作，提升废气焚烧及余热回收的效率，充分体现其环保、节能的应用优势和性能，有极其广阔的应用前景。
参考文献
[1]白 刚.基于DCS废气焚烧炉优化控制的研究[D].西安石油大学2014.
[2]陆文一.基于PLC的锅炉燃烧控制系统设计[D].上海交通大学2011.
收稿日期：2018-11-8
作者简介：王庆龙（1976-），男，汉族，江苏南京人，大专，从事废液废气焚烧处理方面电气及自动化方面的研究工作。
关键词：废气焚烧炉；软冗余监控系统；设计
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）35-0224-01
引 言
面对当前环保及节能减排的趋势，要重视对工业废气中有毒有害组分的处理，通常采用焚烧法进行处置，并大规模推广废气焚烧处理装置和技术，然而在实践中也暴露出一些缺陷和问题，诸如：废气喷嘴无法与燃烧器相匹配，导致废气由炉膛逃逸；燃烧不充分；焚烧炉出现余热锅炉积灰等，为此有必要加强对废气焚烧炉的设计，并基于PLC系统和技术设计研发废气焚烧炉的软冗余监控系统，使焚烧处理的高温烟气热量转化为可利用的热能，获得良好的节能环保效果。
1 废气焚烧炉系统与软冗余监控系统设计目标及思路
废气焚烧炉系统与软冗余监控系统设计旨在保证燃烧器结构、炉内配风布置结构、炉体结构的合理性，使之能够在合理的工艺系统流程条件下，进行现场PLC控制和配套软冗余监控，该系统主要是面对乙二醇装置废气处理的需求，处理有毒有害废气，体现出自动化程度高、余热回收效率高、运行安全稳定等特点。
废气焚烧炉系统与软冗余监控系统设计研发的总体思路主要为：明确系统输入参数、输出参数等指标，制定废气焚烧及余热回收装置的工作参数及工艺控制流程，使废气焚烧炉系统与软冗余监控系统的废气燃烧器具有高强度的有效燃烧旋流，排烟温度<250℃，余热回收率≥75%，实现废气焚烧炉系统与软冗余监控系统的PLC自动独立控制。
2 废气焚烧炉系统与软冗余监控系统的设计关键技术
（1）废气组合式燃烧器。废气焚烧炉系统与软冗余监控系统的组合式燃烧器要体现出良好的配风调节性能、点火性能和安全监测性能，其设计关键构件主要包括有：电点火器接口、长明枪、点火空气入口、点火风叶轮、网罩、看火孔、火焰监测器等。
（2）废气焚烧炉及配风装置。废气焚烧炉要保证良好的燃烧工况，并能够进行二次燃烧，在冷却风的配套应用下，较好地保持炉内的温度，通常将其控制在950～1050℃为宜。为了达到更好的运行效果，可以将燃烧器出口处设计成锥体结构，添加二次配风喷管，并设计采用钢板卷制、内衬耐火材料的炉膛结构，其长度为65m，废气在炉膛内的停留时间不低于1.3s。同时，考虑燃烧器废气入射角、配风比例调节等因素，计算废气在炉膛中焚烧的温度约为1000℃，以确保废气裂解的完全性。
（3）余热锅炉。废气焚烧炉系统与软冗余监控系统的余热锅炉主要设计如下构件：压力接口、放空口、安全阀门、蒸汽阀口、汽包入孔、下降管排污口、烟气进口等。可以设计采用薄管板，避免废气焚烧炉高温烟气与汽水混合物之间的热应力而引发的变形。还要设计磁套管，减少和规避管头及焊缝受高温烟气的冲刷和腐蚀。并且，在前管板要敷设高温耐火浇注料，规避高温烟气辐射对前管板、烟管的变形损坏现象[1]。
（4）软冗余监控系统。废气焚烧炉的软冗余监控系统要能够自动启动点火顺控制程序，并能够进行炉膛温度及升温自动控制，可以自动调节出口蒸汽压力、汽包液位，并对系统实施联锁保护和故障预警。其主要构成主要包括有以下内容：
（1）实时监控系统硬件。该系统采用可编程控制器（PLC）软件采用循环扫描的工作方式，实现了实时的数字化自动控制，并日趋集中分散化的自动控制模式，适用于高可靠性、恶劣环境的复杂应用控制。设计采用上位机（工控机PC）与下位机（PLC）相结合的方式，实现PLC自诊断、通讯、输入输出处理、程序执行等操作，具有极强的抗干扰性能。具体来说，上位机体现出如下功能：①实时监视和显示温度、流量、压力等参数，并对异常情况进行报警和响应。②监视并显示系统各组成部分的运行状态。③通讯过程。PLC采用通信技术，利用多种数据接口与上位计算机进行数据通信，并采用串行通信、分布式多级链接模式，实现对PLC的集中监视和管理[2]。
（2）实时监控系统的软件。①废气焚烧炉系统与软冗余监控系统的上位机主要采用STL、FBD、LAD等编程方式，它们各有其应用特点，可以通过混合编程的方式，实现复杂的运算。并采用Windows XP操作系统软件，体现出多线程的先进性和稳定性，还具有直观、可视化的人机交互功能。②废气焚烧炉系统与软冗余监控系统的下位机主要采用STEP7编程语言，通过调用语句形成结构化的用户程序，主要包括组织块、功能块和数据块，充分体现PLC结构化程序设计的清晰性和可修改性。
3 小 结
综上所述，废气燃烧炉系统与软冗余监控系统设计要基于运行需求进行合理的设计，可以研发设计大容量的废气组合式燃烧器、分级配风式焚烧炉、PLC技术下的软冗余自动监控系统，较好地实现对废气焚烧的自动点火控制、工艺流程控制和实时监控，通过设计相关的硬件和软件编程组态技术，实现对复杂工艺过程的自动监控和联锁报警等操作，提升废气焚烧及余热回收的效率，充分体现其环保、节能的应用优势和性能，有极其广阔的应用前景。
参考文献
[1]白 刚.基于DCS废气焚烧炉优化控制的研究[D].西安石油大学2014.
[2]陆文一.基于PLC的锅炉燃烧控制系统设计[D].上海交通大学2011.
收稿日期：2018-11-8
作者简介：王庆龙（1976-），男，汉族，江苏南京人，大专，从事废液废气焚烧处理方面电气及自动化方面的研究工作。