咨詢電話：淺談RTO電氣總體設(shè)計：超溫處理
背景
隨著工業(yè)科技的迅速發(fā)展，大量的VOCs（volatile organic compounds）排放到環(huán)境中。為了減少這一污染物無組織地排放，提升環(huán)保的治理水平，越來越多的企業(yè)開始配套性地建設(shè)VOCs的治理設(shè)備。而RTO（Regenerative Thermal Oxidizer）目前已然成為VOCs（volatile organic compounds）焚燒處理的主流治理設(shè)備，這是因為蓄熱式熱力氧化裝置（RTO）處理濃度范圍廣，凈化效率高，但與此同時VOCs又具有可燃性，再加上運行中的高溫、明火等特點，當(dāng)濃度超過爆炸下限時，易發(fā)生爆炸。此外，氧化爐口內(nèi)熱量超過限值，也會發(fā)生超溫爆炸。系統(tǒng)中超壓系統(tǒng)中的儀表、閥門等設(shè)備出現(xiàn)故障或突發(fā)停電、停氣等，也會引發(fā)電氣系統(tǒng)安全自控。這些運行超限已然成為威脅RTO安全運行的“主力軍”，如何把控并控制這些超限已經(jīng)成為近年來一直在研究討論的問題。
問題及思路
對于運行超限，我們合肥義禾將其主要分為三個大類：超溫、超濃、超壓。這期淺談一下如何應(yīng)對超溫我們在電氣設(shè)計上的主要思路。
RTO（蓄熱式熱力氧化裝置），其原理是在高溫下將廢氣中的有機物（VOCs）氧化成對應(yīng)的二氧化碳和水，從而凈化廢氣，并回收廢氣分解時所釋放出來的熱量。其原理是把有機廢氣加熱到760攝氏度（具體需要看氣體成分）以上，使廢氣中的VOCs再氧化分解成二氧化碳和水，然后通過煙囪將分解的二氧化碳和水排放到空氣中去。而在分解這些揮發(fā)性有機物的同時會釋放出大量熱量，導(dǎo)致蓄熱式氧化爐和管道內(nèi)的溫度過高，溫度過高會降低內(nèi)部的蓄熱陶瓷的使用壽命，嚴(yán)重的會損害管道和RTO爐體以及附屬設(shè)備。進而增加了我們的成本支出。我們在電氣控制系統(tǒng)中對于超溫的設(shè)計，不僅提供穩(wěn)定的自控調(diào)節(jié)能力，而且降低超溫現(xiàn)象的出現(xiàn)很大程度上解決了陶瓷，管道以及附屬設(shè)備的使用年限長短的問題，為我們的合作方謀得了經(jīng)濟價值。
為了降低氧化爐溫度，疏排爐內(nèi)富余熱量；我們在以下幾個方面增加了電氣設(shè)計，降低出現(xiàn)超溫現(xiàn)象的頻率，使我們的設(shè)備更加穩(wěn)定和安全地運行。
一、調(diào)節(jié)頻率穩(wěn)定廢氣的流速
前置風(fēng)機和后置風(fēng)機對于不同運行狀態(tài)下采用不同輸出功率，同時利用風(fēng)機和燃燒器比例閥進行PID調(diào)節(jié)，使廢氣在RTO燃燒過程中有一個平穩(wěn)燃燒的狀態(tài)，進而使RTO內(nèi)部溫度達到穩(wěn)定的狀態(tài)，急劇的氣體聚集燃燒會引發(fā)超溫現(xiàn)象。設(shè)定不同的風(fēng)機頻率更好地引導(dǎo)廢氣的流速。如下圖所示，C101B和C105B分別是前置風(fēng)機和后置風(fēng)機，設(shè)定不同模式下的風(fēng)機頻率。
同時，我們在電氣設(shè)計中加入了風(fēng)機的PID調(diào)節(jié)也是為了調(diào)節(jié)廢氣的流速。防止廢氣管道中進來的廢氣流速，濃度不穩(wěn)，導(dǎo)致廢氣在燃燒過程中的釋放的能量過大，出現(xiàn)超溫的現(xiàn)象。
二、利用提升閥的循環(huán)周期，提高換熱速率
我們在往期的文章中提到了提升閥的應(yīng)用，以三塔式RTO為例，爐體包括燃燒室和3個蓄熱室A，B，C。每個蓄熱室都配備了進氣提升閥，出氣提升閥和吹掃閥。蓄熱室有蓄熱、放熱和吹掃3種工作狀態(tài)，正常運行時，以蓄熱、放熱、吹掃的順序進行周期循環(huán)；同一周期，各個蓄熱室工作狀態(tài)均不同，通過設(shè)定提升閥的換向模式，提升閥的換向動作改為6周期一個循環(huán)，在進氣和出氣的動作中間加入吹掃周期。在提升閥周期上我們還設(shè)計周期和溫度的綁定，當(dāng)A燃燒室的溫度高，C燃燒室的溫度低，設(shè)定為周期1，當(dāng)A燃燒室的溫度高，B燃燒室的溫度低，設(shè)定為周期2，當(dāng)C燃燒室的溫度高，B燃燒室的溫度低，設(shè)定為周期3，當(dāng)C燃燒室的溫度高，A燃燒室的溫度低，設(shè)定為周期4，當(dāng)B燃燒室的溫度高，A燃燒室的溫度低，設(shè)定為周期5，當(dāng)B燃燒室的溫度高，C燃燒室的溫度低，設(shè)定為周期6，每個周期對應(yīng)不同的閥門打開或者關(guān)閉，例如，周期1對應(yīng)的則是A蓄熱室的排氣提升閥打開，B蓄熱室的進氣提升閥打開，B蓄熱室的反吹掃閥打開。每個周期還設(shè)定了周期時間，為了更好地控制爐體的溫度平衡，減少爐體超溫的現(xiàn)象出現(xiàn)。
三、利用燃燒室的平均溫度去調(diào)控高溫閥
氧化爐內(nèi)的富余熱量通過高溫閥的調(diào)節(jié)送至余熱回收裝置。通過控制燃燒室的平均溫度來調(diào)節(jié)高溫閥開度，當(dāng)燃燒室的平均溫度升高時，開大高溫閥口，增加送至余熱回收裝置的熱量；當(dāng)燃燒室的溫度降低時，關(guān)小高溫閥，減少送至余熱回收裝置的熱量。主要控制燃燒室溫度在不低于760 °C，一般設(shè)定在900°C并實時監(jiān)控。實際調(diào)試時，為避免系統(tǒng)的外部干擾，加入混合廢氣LEL作為前饋。若RTO系統(tǒng)未設(shè)置余熱回收裝置，可通過高溫閥將富余的熱量直接排至煙囪。
總結(jié)
當(dāng)超溫出現(xiàn)，觸發(fā)溫度的高高報警，設(shè)備無法自動調(diào)節(jié)時、設(shè)備必然需要故障聯(lián)鎖停機。
當(dāng)進入RTO的富余熱量無法釋放或設(shè)備故障無法運行時，觸發(fā)系統(tǒng)聯(lián)鎖停機。停機時，立即關(guān)閉氧化爐進氣閥，打開緊急旁通閥，禁止廢氣進入氧化爐，將廢氣通過活性炭箱進行吸附。同時關(guān)閉所有切換閥口，保持旁通閥開度，將氧化爐內(nèi)的熱量通過余熱回收裝置緩慢排放。廢氣出口管道溫度超過上限或故障，判定為系統(tǒng)故障報警，觸發(fā)聯(lián)鎖停機。此外，儀表、閥門故障或突發(fā)停電、停氣的狀況下也會觸發(fā)設(shè)備停機，為了降低風(fēng)險及系統(tǒng)防爆與控制響應(yīng)快速性的要求，系統(tǒng)閥門選用氣動執(zhí)行機構(gòu)，氧化爐入口閥、切換閥選用氣開型閥門，緊急旁通閥選用氣關(guān)型閥門。以燃燒室高溫、低溫報警為例：
綜上所述，就是我們對于RTO設(shè)備中超溫時，電氣設(shè)計上的簡單分析。在電氣設(shè)計方面，我們在考慮以上幾個方面的同時，需要再更加細(xì)致、健全地考慮整個系統(tǒng)安全自控設(shè)計，進而建造一個完整的、高質(zhì)量的、高效率的電氣系統(tǒng)自控設(shè)計。以至于我們在面對廢氣時，有一套完善的電氣設(shè)計體系去應(yīng)對。
以上是分析面對超溫這一運行超限時的電氣設(shè)計的技術(shù)分享，對于超壓，超濃，我們后期會不定時地更新，若您針對以上問題有更好的設(shè)計思路，我們歡迎您的指導(dǎo)。若您在工作中有遇到電氣運行故障，我們也可以進一步技術(shù)交流、協(xié)助解決、共同進步。我們真心愿意同您一起探討難題，您也可以關(guān)注“合肥義禾YIHEAC”微信公眾號，查看更多RTO技術(shù)資訊，同時歡迎您的留言分享。
