
1 轉輪/蓄熱式(RTO)廢氣治理工程中電氣設計存在的問題
1.1 超溫保護程序不完善
轉輪是 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 個區域,連續運轉處理時,有三種不同風量、不同溫度的氣體同時通過,其中包含用于再生的高達180~220℃的高溫氣體。當轉輪在高溫脫附時,若設備異常緊急停車,未經過冷卻的孔道中,聚集的 VOCs 會和殘留的氧氣發生催化反應,放熱形成燜燃,*終釀成火災。目前轉輪控制主要采用PLC程序自動保護 :當轉輪內部溫度超高時,PLC將進入停機降溫程序,利用吸附風對轉輪進行冷卻降溫。然而一旦PLC程序失控,高溫可能會進入核心設備,導致轉輪內部溫度超高致使燒毀,存在設備的安全隱患。
1.2 儀表、連鎖設施和控制不到位
RTO設備的穩定運行離不開風機變頻器、控制儀表、設備檢測元件、執行機構等設備的正常運行,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、燃燒室的壓力與風機的連鎖、閥門故障連鎖保護、系統斷電的連鎖保護等。RTO設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。當壓縮空氣故障時,現有程序主要由PLC程序立即執行緊急停機,關閉高溫取熱閥,使 RTO處于封閉靜置狀態,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,而脫附系統風機仍然運行,RTO爐膛內部的高溫熱量無法排除,存在內部壓力過高泄爆危險。另外,RTO在正常工作狀態時溫度高達 800℃,當出現廠區意外停電時,缺少備用電源情況下,PLC無法給執行設備輸出保護指令,也會使RTO和催化燃燒室處于危險狀態。
1.3 自動化程度不夠
雖然目前的電氣自動化程度已經很高,但還是存在有個別操作還沒有實現自動化。當 RTO設備運行出現故障或者設備必要參數不達標,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有程序反應是當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位重啟。
2 電氣優化策略
2.1 完善超溫保護機制
為了防止高溫氣體對轉輪吸附材料的損毀,在原本單由PLC模塊保護轉輪的基礎上增加外部硬件實現雙重保護。轉輪配置一臺消防閥和一根帶開關量輸出觸點的溫度計,消防閥安裝在轉輪外殼頂部,介質采用氮氣做消防措施。當轉輪脫附溫度達到報警設定值 250℃時:關閉燃燒機加熱系統,程序自動進入停機降溫 ;當轉輪脫附溫度達到報警設定值 280℃時:關閉吸附閥門,停止吸附風機,防止轉輪空氣流通 ;當轉輪脫附溫度達到報警設定值 300℃時:溫度計自帶觸點吸合,打開消防閥,氮氣灌入轉輪降溫 ;PLC發出指令打開消防閥,氮氣灌入轉輪降溫。針對 RTO過來的熱源,在混流器出口至轉輪脫附區域段,新增一臺開關量 F3截止閥門(圖 1),在脫附入口管道增加配置一根帶開關觸點的限溫熱電阻。當 F1 高溫取熱閥出現故障后,PLC程序進入停機降溫,停止燃燒機,關閉 F3截止閥門,F2新風閥打開,利用新鮮空氣對 RTO冷卻降溫?;虍斆摳綔囟瘸^300℃時,觸點吸合,關閉 F3截止閥。

2.2 優化電氣配置
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“遠程復位模塊”,當檢測到點火失敗信號后,PLC會對遠程復位模塊執行一次復位輸出指令,燃燒機控制器得到指令后將會再次執行一次點火動作,如果連續點火失敗次數大于 5 次,PLC將進入停機降溫程序 :自動停止加熱系統,脫附管道閥門關閉,新風閥打開。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正常動作。程序將進入停機降溫 :自動停止加熱系統,脫附管道閥門關閉,新風閥打開 ;降溫 20min 后,如果仍然檢測到氣壓低故障,程序將進入緊急停機 :自動停止加熱系統,停止脫附系統風機,RTO切換閥組全部關閉。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,導致 RTO爐膛高溫熱量下泄至氣缸提升閥處,損壞 RTO切換閥氣缸連桿執行器件、RTO下部外殼及保溫材料。
加強保證控制系統正常運行的措施。配置容量不小于6kVA的UPS存儲電源,供電于PLC控制系統和外排系統,當檢測到停電信號后,程序進入緊急停機,自動停止燃燒器,停止脫附系統風機,RTO切換閥組全部關閉,RTO處于靜置冷卻狀態 ;系統的外排閥門由 UPS電源供電強制打開狀態 ;無外排閥系統的設備強制打開吸附管道的相關閥門,保證生產車間通風順暢。UPS電源在廠區意外停電后,可以維持PLC控制系統一段時間。PLC程序可以輸出保護動作指令,HMI系統仍然可以監視設備儀器狀態,幫助操作員做出反應判斷。
2.3 建立無線遠程監控
對觸摸屏進行更新換代,選擇帶有手機軟件的觸摸屏,運用手機 App 與現場觸摸屏進行連接,實現在手機上實時監控設備的運行情況?;蛘呃?Android 手機平臺和 C#服務器網絡通訊對廢氣治理設備電氣控制進行遠程無線測控。
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