咨詢電話：淺談RTO電氣總體設(shè)計(jì)：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(wú)組織地排放，提升環(huán)保的治理水平，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)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?yàn)樾顭崾綗崃ρ趸b置（RTO）處理濃度范圍廣，凈化效率高，但與此同時(shí)VOCs又具有可燃性，再加上運(yùn)行中的高溫、明火等特點(diǎn)，當(dāng)濃度超過(guò)爆炸下限時(shí)，易發(fā)生爆炸。此外，氧化爐口內(nèi)熱量超過(guò)限值，也會(huì)發(fā)生超溫爆炸。系統(tǒng)中超壓系統(tǒng)中的儀表、閥門(mén)等設(shè)備出現(xiàn)故障或突發(fā)停電、停氣等，也會(huì)引發(fā)電氣系統(tǒng)安全自控。這些運(yùn)行超限已然成為威脅RTO安全運(yùn)行的“主力軍”，如何把控并控制這些超限已經(jīng)成為近年來(lái)一直在研究討論的問(wèn)題。
問(wèn)題及思路
對(duì)于運(yùn)行超限，我們合肥義禾將其主要分為三個(gè)大類：超溫、超濃、超壓。這期淺談一下如何應(yīng)對(duì)超溫我們?cè)陔姎庠O(shè)計(jì)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(jī)物（VOCs）氧化成對(duì)應(yīng)的二氧化碳和水，從而凈化廢氣，并回收廢氣分解時(shí)所釋放出來(lái)的熱量。其原理是把有機(jī)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(guò)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(jī)物的同時(shí)會(huì)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(guò)高，溫度過(guò)高會(huì)降低內(nèi)部的蓄熱陶瓷的使用壽命，嚴(yán)重的會(huì)損害管道和RTO爐體以及附屬設(shè)備。進(jìn)而增加了我們的成本支出。我們?cè)陔姎饪刂葡到y(tǒng)中對(duì)于超溫的設(shè)計(jì)，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(zhǎng)短的問(wèn)題，為我們的合作方謀得了經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
為了降低氧化爐溫度，疏排爐內(nèi)富余熱量；我們?cè)谝韵聨讉€(gè)方面增加了電氣設(shè)計(jì)，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(yùn)行。
一、調(diào)節(jié)頻率穩(wěn)定廢氣的流速
前置風(fēng)機(jī)和后置風(fēng)機(jī)對(duì)于不同運(yùn)行狀態(tài)下采用不同輸出功率，同時(shí)利用風(fēng)機(jī)和燃燒器比例閥進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，使廢氣在RTO燃燒過(guò)程中有一個(gè)平穩(wěn)燃燒的狀態(tài)，進(jìn)而使RTO內(nèi)部溫度達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，急劇的氣體聚集燃燒會(huì)引發(fā)超溫現(xiàn)象。設(shè)定不同的風(fēng)機(jī)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(jī)和后置風(fēng)機(jī)，設(shè)定不同模式下的風(fēng)機(jī)頻率。
同時(shí)，我們?cè)陔姎庠O(shè)計(jì)中加入了風(fēng)機(jī)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(jìn)來(lái)的廢氣流速，濃度不穩(wěn)，導(dǎo)致廢氣在燃燒過(guò)程中的釋放的能量過(guò)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?cè)谕诘奈恼轮刑岬搅颂嵘y的應(yīng)用，以三塔式RTO為例，爐體包括燃燒室和3個(gè)蓄熱室A，B，C。每個(gè)蓄熱室都配備了進(jìn)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(yùn)行時(shí)，以蓄熱、放熱、吹掃的順序進(jìn)行周期循環(huán)；同一周期，各個(gè)蓄熱室工作狀態(tài)均不同，通過(guò)設(shè)定提升閥的換向模式，提升閥的換向動(dòng)作改為6周期一個(gè)循環(huán)，在進(jìn)氣和出氣的動(dòng)作中間加入吹掃周期。在提升閥周期上我們還設(shè)計(jì)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(gè)周期對(duì)應(yīng)不同的閥門(mén)打開(kāi)或者關(guān)閉，例如，周期1對(duì)應(yīng)的則是A蓄熱室的排氣提升閥打開(kāi)，B蓄熱室的進(jìn)氣提升閥打開(kāi)，B蓄熱室的反吹掃閥打開(kāi)。每個(gè)周期還設(shè)定了周期時(shí)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(guò)高溫閥的調(diào)節(jié)送至余熱回收裝置。通過(guò)控制燃燒室的平均溫度來(lái)調(diào)節(jié)高溫閥開(kāi)度，當(dāng)燃燒室的平均溫度升高時(shí)，開(kāi)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(shí)，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(shí)時(shí)監(jiān)控。實(shí)際調(diào)試時(shí)，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(guò)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(bào)警，設(shè)備無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)、設(shè)備必然需要故障聯(lián)鎖停機(jī)。
當(dāng)進(jìn)入RTO的富余熱量無(wú)法釋放或設(shè)備故障無(wú)法運(yùn)行時(shí)，觸發(fā)系統(tǒng)聯(lián)鎖停機(jī)。停機(jī)時(shí)，立即關(guān)閉氧化爐進(jìn)氣閥，打開(kāi)緊急旁通閥，禁止廢氣進(jìn)入氧化爐，將廢氣通過(guò)活性炭箱進(jìn)行吸附。同時(shí)關(guān)閉所有切換閥口，保持旁通閥開(kāi)度，將氧化爐內(nèi)的熱量通過(guò)余熱回收裝置緩慢排放。廢氣出口管道溫度超過(guò)上限或故障，判定為系統(tǒng)故障報(bào)警，觸發(fā)聯(lián)鎖停機(jī)。此外，儀表、閥門(mén)故障或突發(fā)停電、停氣的狀況下也會(huì)觸發(fā)設(shè)備停機(jī)，為了降低風(fēng)險(xiǎn)及系統(tǒng)防爆與控制響應(yīng)快速性的要求，系統(tǒng)閥門(mén)選用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，氧化爐入口閥、切換閥選用氣開(kāi)型閥門(mén)，緊急旁通閥選用氣關(guān)型閥門(mén)。以燃燒室高溫、低溫報(bào)警為例：
綜上所述，就是我們對(duì)于RTO設(shè)備中超溫時(shí)，電氣設(shè)計(jì)上的簡(jiǎn)單分析。在電氣設(shè)計(jì)方面，我們?cè)诳紤]以上幾個(gè)方面的同時(shí)，需要再更加細(xì)致、健全地考慮整個(gè)系統(tǒng)安全自控設(shè)計(jì)，進(jìn)而建造一個(gè)完整的、高質(zhì)量的、高效率的電氣系統(tǒng)自控設(shè)計(jì)。以至于我們?cè)诿鎸?duì)廢氣時(shí)，有一套完善的電氣設(shè)計(jì)體系去應(yīng)對(duì)。
以上是分析面對(duì)超溫這一運(yùn)行超限時(shí)的電氣設(shè)計(jì)的技術(shù)分享，對(duì)于超壓，超濃，我們后期會(huì)不定時(shí)地更新，若您針對(duì)以上問(wèn)題有更好的設(shè)計(jì)思路，我們歡迎您的指導(dǎo)。若您在工作中有遇到電氣運(yùn)行故障，我們也可以進(jìn)一步技術(shù)交流、協(xié)助解決、共同進(jìn)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(hào)，查看更多RTO技術(shù)資訊，同時(shí)歡迎您的留言分享。
