基于DCS控制危废焚烧线回转窑窑头点火系统的优化及应用.pdf

m 当 代 化 工 研 究 Modem Chemical Research 技术应用与研究 202 0 12 基 于DCS控 制 危 废 焚 烧 线 回 转 容 容 头 点 火 系 统 的 优化及应用 * 王建鑫1 蒋海鹤2张增朝1 刘凯1 余卫东1 林野1 王贵1安会彬 1.北 方 工 程 设 计 研 宄 院 有 限 公 司 河 北 050000 2.上 海 奕 茂 环 境 科 技 有 限 公 司 上 海 201703 搞要搞要本文介绍一套DCS控制系统模块，通过工艺要求和程序判断应用于危废焚烧线回转窑窑头点火系统的工艺逻辑控制，实现危废焚 烧线回转窑窑头点火系统的自动控制、安全点火，避免因人为误操作导致烘炉、起炉时引起安全事故，甚至闪爆危险. 关键词关键词危废焚烧线；点火系统；DCS; 优化；应用 中图分类号中图分类号TP273.5 文献标识码273.5 文献标识码A Optimization And Application Of Ignition System For Rotary Kiln Head Of Hazardous Waste Incineration Line Dased On DCS Control W a n g Jianxin1, Jiang Haihe2, Zhang Zengchao1, Liu Kai1 , Y u Weidong1, Lin Ye1, W a n g Gui1 , A n Huibin1 1. North Engineering Design and Research Institute C o. , Ltd. , Hebei, 050000 2. Shanghai Yimao Environmental Technology C o. , Ltd. , Shanghai, 201703 Abstract This paper introduces a set of DCS Control System Module, which is applied to the process logic control of the ignition system of rotary kiln head in hazardous waste incineration line, to realize automatic control and safe ignition of rotary kiln head ignition system in hazardous waste incineration line, to avoid the accidents of oven drying andjiirnace starting, and even the danger offlash explosion. Key wordsi hazardous waste incineration line； ignition system-, 前言 随着我国工业化进程加快，工业危废量逐年增加，目前 通过建造危废焚烧线实现危废处置。危废焚烧线在烘炉、起 炉工序中回转窑窑头燃烧器点火系统起到关键作用当开 窑及点火所需准备条件存在缺陷或人为工艺操作失误，燃烧 器自动点火会引起重大安全事故，国内多条焚烧线曾发生过 类似事件。 在2018年12月新疆吐鲁番市托克逊能化有限公司回转 石灰窑装置曾发生闪爆事故，造成7人死亡、14人受伤，直 接经济损失2198万元的惨痛教训。其直接原因是回转窑点火 前已通入煤气和空气，从窑头到窑尾整个回转系统形成混合 爆炸气体，当窑炉内燃烧器打火点燃时，迅速发生爆炸；同 时间接原因有编 制 的 开窑方案和 关于点火所需准备 的条件存在缺陷、安全生产监督管理的制度和责任流于形 式、现场管理混乱。为杜绝类似事故再次发生，现在通过 DCS系统对窑头燃烧器点火逻辑动作进行优化控制，避免因 程序缺失、方案不当、人为误操作或管理不到位，导致安全 事故的发生。 1.系统构成及配置 该DCS系统严格按照工艺生产流程进行设计、配置并组 态。从控制功能上，主要由模拟量控制系统（MCS 、炉膛 安全监控系统（FSSS 、顺序控制系统（SCS 、计算机监 控 系 统 （DAS 构成。该系统配置减少系统内控制信号的交 叉，满足各种运行工况的要求，提高机组的安全性、可靠性 和可用率 针对回转窑窑头燃烧器点火系统控制模块嵌入炉膛安 CS； optimize; application 全监控系统（FSSS ，DCS系统利用配置卡件的输入输出功 能，从现场检测模拟量信号、开关量信号，通过控制系统软 件进行逻辑程序判断，发出控制信号，控制调节阀的开度、 关断气动阀、停止电机、发出报警信息等。 2. 回转窑点火系统D CS安全联锁控制设计 该系统是焚烧炉的关键控制部分，该点火系统采用逻辑 程序语言自动控制，在程序运行的中间过程，出现任何不满 足的工艺要求，均会停止点火，同时在报警信息框中出现报 警信息，提醒操作人员及时发现问题，排除故障，避免事故 的扩大化。 工艺条件中回转窑内环境指标重点是氧含量和可燃气 体含量。氧含量控制是焚烧炉炉膛内的氧气含量控制[3]，为 达到正常的控制含量，在锅炉出口加设二套氧化锆分析仪表 检测氧气含量，作为前馈变量。可燃气体含量控制是焚烧炉 炉膛内的可燃气体含量控制，该控制指标是保证炉膛烘炉、 起炉安全运行的关键，在窑头、窑尾出、入口处各加设二套 可燃气体检测仪表检测可燃气体含量，作为前馈变量。利用 DCS的先进控制模块与二次风流量回路组成串级控制，从而 达到控制氧含量和可燃气体含量。 3. 回转窑点火系统D CS安全控制系统程序设计 针对上述工艺控制要求及逻辑程序，设计并编制现场 手/ 自切换S0P操作程序及对应的逻辑控制程序语言[ 4 _，具 体步骤及程序语言如下 步骤一点火前确定回转窑检测器无火焰信号，相关的 阀门天然气进口电磁阀、废油电磁阀、雾化电磁阀、吹扫 电磁阀等均需处于关闭状态，否则程序无法启动； 202 0 12 技术应用与研究 当 代 化 工 研 究 Modem Chemical Research tJ J 对应程序语言IF HZYRS2_STR THEN CASE STEP1 OF 0 *准备* MS21； BZ20FF； SV07B11OFF； SV07B12OFF； SV07B13OFF； SV07B14 OFF; SV07B150FF; g_bsc[3]. MV0； IF BE07B110FF AND PS07B14 AND PS07B11 THEN timers[0]0； STEP11； END_IF； 步6 二当点火前工作预判完成后，吹扫风门挡板打开 到70,开始吹扫60秒后关闭到3准备点火； 对应程序语言1*吹扫* MS22； g_bsc[3]. MVPV07B11SD1 ； IF timers[0]60 THEN g_bsc[3].MVPV07BllSD2； IF PV07B11_FB7 THEN； BT07B110FF； IF BE07B110FF THEN BZ20N; *点火失败*SV07B110FF; HZYRS2_STR0FF; ELSE HZYRS2_STR0FF； END_IF;END_CASE； ELSE MS20； STEP10； END_IF;IF HZYRS2_RST THEN STEP10;BZ20F F; HZYRS2_STR0FF； END_IF； 步€四废油投入一当燃烧器火焰信号正常时，可以进 入 “ 投入废油”模式； 对应程序语言IF FY2_STR AND BE07B11 THEN*废油 投入* CASE STEP2 OF 0； SV07B140N； timers[1]0;STEP21 ； IF timers[1]3 THEN SV07B130N;g_bsc[3]. MVPV07B11SD4;FY2_STR0FF； ENDIF;ENDCASE; ELSE STEP20； END_IF； 步€五废油退出一当需要退出“ 废油”模式后，废油 管线用氮气吹扫15秒钟； 对应程序语言IF FY2_STP THEN*废油退出* CASE STEP3 OF 0 SV07B130FF； SV07B150N； timers[2]0;STEP31； 1IF timers [2]15 THEN SV07B140FF; SV07B15OFF; FY2STP0FF; END_IF； END_CASE； ELSE STEP30； END_IF； 步g六轻油投入/退出模式一当燃烧器火焰信号正常 时，可以进入“ 轻油投入”模式并启动对应的轻油泵运行。 对应程序语言IF QY2_STR AND BE07B11 THEN*轻油 投入* CASE STEP4 OF 0 PU07B11S00N;timers[3]0； STEP41； 1IF timers[3]20 AND BE07B11 THEN SV07B120N； QY2_STR0FF； END_IF； END_CASE;ELSE STEP40； ENDIF; 通过对回转窑点火系统的优化升级，合理增设检测仪 器及时提取前馈信号，按照工艺条件和逻辑要求，在DCS炉 膛安全监控系统（FSSS 中嵌入窑头燃烧器点火安全控制模 块，实现对回转窑点火系统的安全控制。经现场上百次离线 及在线调试运行，证明该系统安全、可靠、稳定、自动化程 度高。 4.结论4.结论 随着环保行业，尤其危废焚烧处置行业的发展，DCS控 制系统不仅大大降低安全生产的风险，而且大大提升生产自 动化水平，降低企业生产成本，减轻人工劳动强度，为生产 装置安全、稳定、长期运行奠定良好的基础m。因此，做好 DCS系统开发和应用，保证DCS系统完好、稳定运行对企业实 现安全效益和经济效益具有重要意义。 【 参考文献】【 参考文献】 [1] 中华人民共和国环境保护部.HJ2042-2014危险废物处置工 程技术导则[S].北京 中国环境科学出版社,2014. [2] 肖军.DCS及现场总线技术[M].北京清华大学出版社,2011 1 127-131. [3] 中华人民共和国环境保护总局.HJ176-2005危险废物集中 焚烧处置工程建设技术规范[S].北京 中国环境科学出版社,2014. [4] 胡寿松.自动控制原理[M]. 5版.北京科学出版社,2008. [5] 杜永生.试论DCS控制系统在煤化工企业生产中的应用及维 护[J] 中国新技术新产品,2015, 08 8-9. [6] 郭学良.浅谈DCS系统在煤化工企业的应用[J].科技与企 业， 2013, 05 77. [7] 陈华康， 刘海英,刘大鹏.基于DCS实现回转窑控制系统的优 化设计[J].齐鲁工业大学学报,2018, 32 6 57-63. 【 作者简介】【 作者简介】 王建鑫（ 1986-, 男，工程师，北方工程设计研究院有限公 司；研究方向机电自动化方面的研究和工程实施。