CN111059568A - 一种废气燃烧器的控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废气燃烧器的控制系统及其控制方法，控制系统包括PLC控制器、燃烧器、测温装置、天然气流量调节阀、天然气流量变送器、废气电磁阀和废气压力变送器，燃烧器的输出端与测温装置连接，燃烧器的输入端设有天然气输入端和废气输入端，天然气输入端与天然气流量调节阀的输出端连接，天然气流量调节阀的输出端还连接天然气流量变送器，废气输入端与废气电磁阀的输出端连接，废气电磁阀的输入端连接废气压力变送器，PLC控制器分别与所述测温装置、天然气流量调节阀、天然气流量变送器、废气电磁阀和废气压力变送器电连接。有益效果：本控制系统可实现燃烧器自动调节控制，既可以维持稳定燃烧保证废气充分燃烧，又可以充分回收利用能源。

Description

一种废气燃烧器的控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及热脱附处理技术领域，具体涉及一种废气燃烧器的控制系统及其控制方法。

背景技术

热脱附装置是对含油废弃物的间接加热处理过程，处理过程中会使大量挥发性VOCs、半挥发性SVOCs、非挥发性有机污染物以及挥发性重金属(Hg、As等)气化，气化后的气体混合物如果直接排入大气，会对空气造成二次污染。单独配置废气处理系统会大大增加设备成本，同时也不利于能源的回收利用。如果为混合废气配置燃烧器，将混合废气作为独立燃料燃烧，不仅可以将有机废气燃烧，达到国家排放标准，减少排放对环境的污染，还可以在一定程度上满足能源的回收利用需求。但是热脱附过程中产生的废气量以及废气中含有的可燃性成分不稳定，如果产生废气量过小或可燃性成分过少，燃烧器难以维持稳定燃烧，甚至会熄火，造成废气排入大气中污染环境；如果产生废气量过大，燃烧器会因为燃烧不充分，造成大量废气随烟气排入大气，存在二次污染的可能性。由此，亟需一种新型燃烧器既可以保证废气的连续稳定燃烧、充分燃烧又可以保证燃烧器热量的稳定输出。

发明内容

本发明的目的克服现有技术的不足，提供废气燃烧器的控制系统，可实现燃烧器的自动调节控制，单独燃烧天然气时，根据燃烧器的温度变化对燃烧器内天然气的通入量进行自动调节控制；根据燃烧器的温度变化以及废气压力、流量变化对燃烧器混合燃烧时，废气燃烧的启、停以及天然气的通入量进行自动调节控制。同时，根据天然气的进入量、废气燃烧的启、停以及废气的压力、流量变化对燃烧器内助燃空气的通入量进行自动调节控制。可实现单独燃烧天然气、混合燃烧天然气和废气以及单独燃烧废气三种燃烧状态的自动控制和调节。既可以维持稳定燃烧保证废气充分燃烧，减少排放污染，又可以充分回收利用能源，同时还可以维持燃烧器热量的稳定输出。

本发明的目的是通过以下技术措施达到的：一种废气燃烧器的控制系统，所述控制系统包括PLC控制器、燃烧器、测温装置、天然气流量调节阀、天然气流量变送器、废气电磁阀和废气压力变送器，所述燃烧器的输出端与所述测温装置连接，所述燃烧器的输入端设有天然气输入端和废气输入端，所述天然气输入端与所述天然气流量调节阀的输出端连接，所述天然气流量调节阀的输出端还连接所述天然气流量变送器，所述废气输入端与所述废气电磁阀的输出端连接，所述废气电磁阀的输入端连接所述废气压力变送器，所述PLC控制器分别与所述测温装置、天然气流量调节阀、天然气流量变送器、废气电磁阀和废气压力变送器电连接。

进一步地，所述控制系统还包括空气比例调节阀，所述燃烧器的输入端还设有空气输入端，所述空气输入端与所述空气比例调节阀的输出端连接，所述空气比例调节阀与所述PLC控制器电连接。

进一步地，所述控制系统还包括天然气电磁阀，所述天然气电磁阀的输出端与所述天然气流量调节阀的输入端连接，所述天然气电磁阀与所述PLC控制器电连接。

进一步地，所述控制系统还包括废气流量变送器，所述废气流量变送器与所述废气电磁阀的输出端连接，所述废气流量变送器与所述PLC控制器电连接。

一种废气燃烧器的控制方法，所述控制方法包括如下：

(1)单独燃烧天然气阶段：PLC控制器接收到测温装置监测的燃烧器输出端的即时温度并与PLC控制器内设定温度进行比较，即时温度＜设定温度，PLC控制器启动天然气电磁阀，天然气通过管线进入燃烧器进行燃烧，天然气流量变送器将监测到的天然气流量信号输送至PLC控制器，PLC控制器根据即时温度和天然气流量信号调节天然气流量调节阀的开度，从而控制燃烧器输入端天然气的输入量，同时，PLC控制器根据天然气流量信号调节空气比例调节阀的开度，从而控制燃烧器输入端空气的输入量；

(2)混合燃烧天然气和废气阶段：PLC控制器打开废气电磁阀，废气进入燃烧器内进行燃烧，废气压力变送器将监测到的废气压力信号输送至PLC控制器，废气流量变送器将监测到的废气流量信号反馈至PLC控制器，此时，PLC控制器保证空气比例调节阀的开度不变，PLC控制器根据废气压力信号及废气流量信号减小天然气流量调节阀的开度，减少进入燃烧器的天然气的输入量；当废气的压力及流量达到稳定后，PLC控制器根据即时温度调节天然气流量调节阀的开度，若即时温度＜设定温度，则调大天然气流量调节阀的开度，若即时温度＞设定温度，则调小天然气流量调节阀的开度；同时，PLC控制器根据即时温度、天然气流量变化信号及废气压力和流量变化信号调节空气比例调节阀的开度，从而调节燃烧器输入端空气的输入量，保证天然气和废气的充分燃烧；

(3)单独燃烧废气阶段：PLC控制器将天然气电磁阀关闭，PLC控制器根据即时温度、废气压力和流量变化信号调节空气比例调节阀的开度，从而控制燃烧器输入端空气的输入量，保证废气的充分燃烧。

进一步地，所述PLC控制器内设有废气的压力设定值，所述废气压力变送器将监测到的废气的即时压力变化信号输送至PLC控制器，当废气的即时压力＞设定压力时，PLC控制器打开废气电磁阀。

进一步地，所述单独燃烧废气阶段，若测温装置监测的燃烧器的即时温度大于设定温度，则PLC控制器控制废气电磁阀关闭，燃烧器停止燃烧，进行降温处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本废气燃烧器的控制系统，可实现燃烧器的自动调节控制，单独燃烧天然气时，根据燃烧器的温度变化对燃烧器内天然气的通入量进行自动调节控制；根据燃烧器的温度变化以及废气压力、流量变化对燃烧器混合燃烧时，废气燃烧的启、停以及天然气的通入量进行自动调节控制。同时，根据天然气的进入量、废气燃烧的启、停以及废气的压力、流量变化对燃烧器内助燃空气的通入量进行自动调节控制。可实现单独燃烧天然气、混合燃烧天然气和废气以及单独燃烧废气三种燃烧状态的自动控制和调节。既可以维持稳定燃烧保证废气充分燃烧，减少排放污染，又可以充分回收利用能源，同时还可以维持燃烧器热量的稳定输出。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

附图说明

图1是本废气燃烧器的控制系统的结构示意图。

其中，1.燃烧器，2.测温装置，3.天然气流量调节阀，4.天然气电磁阀，5.天然气流量变送器，6.废气电磁阀，7.废气压力变送器，8.废气流量变送器，9.空气比例调节阀。

具体实施方式

如图1所示，一种废气燃烧器的控制系统，所述控制系统包括PLC控制器、燃烧器1、测温装置2、天然气流量调节阀3、天然气流量变送器5、废气电磁阀6和废气压力变送器7，所述燃烧器1的输出端与所述测温装置2连接，所述测温装置2用于监测燃烧器1输出烟气的温度，并将温度参数信号传送至PLC控制器。所述燃烧器1的输入端设有天然气输入端和废气输入端，所述天然气输入端与所述天然气流量调节阀3的输出端连接，所述天然气流量调节阀3的输出端还连接所述天然气流量变送器5。通过天然气流量调节阀3对天然气通入量进行调节，同时天然气流量调节阀3输出端的天然气流量变送器5可将天然气的流量变化信号输送至PLC控制器。所述废气输入端与所述废气电磁阀6的输出端连接，所述废气电磁阀6的输入端连接所述废气压力变送器7。通过废气电磁阀6控制废气输入的启、停，同时废气压力变送器7可将废气的压力变化信号输送至PLC控制器。所述PLC控制器分别与所述测温装置2、天然气流量调节阀3、天然气流量变送器5、废气电磁阀6和废气压力变送器7电连接。当单独燃烧天然气时，PLC控制器通过测温装置2监测的燃烧器1的温度变化信号控制天然气流量调节阀3的开度；当混合燃烧天然气和废气时，PLC控制器通过废气压力变送器7输送的压力变化信号控制废气电磁阀6的启、停，通过温度变化信号以及天然气流量变化信号调节天然气流量调节阀3的开度；当单独燃烧废气时，PLC控制器通过温度变化信号、废气的压力变化信号控制废气电磁阀6的开启或关闭。

所述控制系统还包括空气比例调节阀9，所述燃烧器1的输入端还设有空气输入端，所述空气输入端与所述空气比例调节阀9的输出端连接，所述空气比例调节阀9与所述PLC控制器电连接。通过调节空气比例调节阀9的开度调节控制系统内空气的通入量，PLC控制器通过天然气的流量变化信号或废气的流量变化信号调节空气比例调节阀9的开度，进而调节控制系统内空气的通入量，保证天然气和废气充分燃烧，减少排放污染。

所述控制系统还包括天然气电磁阀4，所述天然气电磁阀4的输出端与所述天然气流量调节阀3的输入端连接，所述天然气电磁阀4与所述PLC控制器电连接。通过天然气电磁阀4的启、停实现控制系统内天然气的通入和断开，PLC控制器通过温度变化信号控制天然气电磁阀4的启、停。

所述控制系统还包括废气流量变送器8，所述废气流量变送器8与所述废气电磁阀6的输出端连接，所述废气流量变送器8与所述PLC控制器电连接。通过废气流量变送器8对管线内废气的流量进行监测，并将废气流量变化信号反馈至PLC控制器。

一种废气燃烧器的控制方法，所述控制方法包括如下：

(1)单独燃烧天然气阶段：PLC控制器接收到测温装置2监测的燃烧器1输出端的即时温度并与PLC控制器内设定温度进行比较，即时温度＜设定温度，PLC控制器启动天然气电磁阀4，天然气通过管线进入燃烧器1进行燃烧，天然气流量变送器5将监测到的天然气流量信号输送至PLC控制器，PLC控制器根据即时温度和天然气流量信号调节天然气流量调节阀3的开度，从而控制燃烧器1输入端天然气的输入量，同时，PLC控制器根据天然气流量信号调节空气比例调节阀的开度，从而控制燃烧器1输入端空气的输入量；

(2)混合燃烧天然气和废气阶段：PLC控制器打开废气电磁阀6，废气进入燃烧器1内进行燃烧，废气压力变送器7将监测到的废气压力信号输送至PLC控制器，废气流量变送器8将监测到的废气流量信号反馈至PLC控制器，此时，PLC控制器保证空气比例调节阀9的开度不变，PLC控制器根据废气压力信号及废气流量信号减小天然气流量调节阀3的开度，减少进入燃烧器1的天然气的输入量；当废气的压力及流量达到稳定后，PLC控制器根据即时温度调节天然气流量调节阀3的开度，若即时温度＜设定温度，则调大天然气流量调节阀3的开度，若即时温度＞设定温度，则调小天然气流量调节阀3的开度；同时，PLC控制器根据即时温度、天然气流量变化信号及废气压力和流量变化信号调节空气比例调节阀9的开度，从而调节燃烧器1输入端空气的输入量，保证天然气和废气的充分燃烧；

(3)单独燃烧废气阶段：PLC控制器将天然气电磁阀4关闭，PLC控制器根据即时温度、废气压力和流量变化信号调节空气比例调节阀9的开度，从而控制燃烧器1输入端空气的输入量，保证废气的充分燃烧。

所述PLC控制器内设有废气的压力设定值，所述废气压力变送器7将监测到的废气的即时压力变化信号输送至PLC控制器，当废气的即时压力＞设定压力时，PLC控制器打开废气电磁阀6。

所述单独燃烧废气阶段，若测温装置2监测的燃烧器1的即时温度大于设定温度，则PLC控制器控制废气电磁阀6关闭，燃烧器1停止燃烧，进行降温处理。

工作原理：

热脱附处理过程中，废气的产生是从无到有，由少到多的过程，废气量以及废气中含有的可燃性成分不稳定，由此废气的燃烧处理过程可能包括单独燃烧天然气、混合燃烧天然气和废气、单独燃烧废气中的一个或多个过程。下面以包括3个过程的燃烧处理过程为例进行说明。

开启系统，首先PLC控制器接收到测温装置2监测的燃烧器1输出端的即时温度，并与PLC控制器内设定温度进行比较，即时温度＜设定温度，PLC控制器启动天然气电磁阀4，同时废气压力变送器7将监测到的废气即时压力输送至PLC控制器，并与PLC控制器内废气的设定压力进行比较，即时压力＜设定压力，此时废气电磁阀6保持关闭。天然气通过管线进入燃烧器1进行燃烧，此时天然气流量变送器5将监测到的天然气流量信号输送至PLC控制器，PLC控制器则根据即时温度以及天然气流量信号调节天然气流量调节阀3的开度，从而控制燃烧器1输入端天然气的进入量，与此同时，PLC控制器根据天然气流量信号调节空气比例调节阀9的开度，从而控制燃烧器1输入端空气的输入量。此时燃烧器1为单独燃烧天然气的阶段。

热脱附处理过程随着废气的产生，当废气的即时压力＞设定压力时，PLC控制器打开废气电磁阀6，废气进入燃烧器1内进行燃烧，同时废气压力变送器7将监测到的废气压力信号输送至PLC控制器，废气流量变送器8将监测到的废气流量信号反馈至PLC控制器。燃烧器1进入混合燃烧天然气和废气的阶段。此时，PLC控制器保证空气比例调节阀9的开度不变，即进入燃烧器1内的空气量不变，PLC控制器根据废气压力信号及废气流量信号减小天然气流量调节阀3的开度，减少进入燃烧器1的天然气的输入量，保证废气和天然气的充分燃烧。当废气的压力及流量达到稳定后，PLC控制器根据即时温度调节天然气流量调节阀3的开度，若即时温度＜设定温度，则调大天然气流量调节阀3的开度，若即时温度＞设定温度，则调小天然气流量调节阀3的开度。与此同时，PLC控制器根据即时温度、天然气流量变化信号及废气压力和流量变化信号调节空气比例调节阀9的开度，从而调节燃烧器1输入端空气的输入量，保证天然气和废气的充分燃烧。

当天然气流量调节阀3的开度减小至关闭时，PLC控制器即将天然气电磁阀4关闭，此时进入单独燃烧废气的阶段。PLC控制器则根据即时温度、废气压力和流量信号调节空气比例调节阀9的开度，从而控制燃烧器1输入端空气的输入量，保证废气的充分燃烧。若关闭天然气电磁阀4，即燃烧器1内停止通入天然气后，即时温度仍然大于设定温度，则PLC控制器控制废气电磁阀6关闭，燃烧器1停止燃烧，进行降温处理。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种废气燃烧器的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括PLC控制器、燃烧器、测温装置、天然气流量调节阀、天然气流量变送器、废气电磁阀和废气压力变送器，所述燃烧器的输出端与所述测温装置连接，所述燃烧器的输入端设有天然气输入端和废气输入端，所述天然气输入端与所述天然气流量调节阀的输出端连接，所述天然气流量调节阀的输出端还连接所述天然气流量变送器，所述废气输入端与所述废气电磁阀的输出端连接，所述废气电磁阀的输入端连接所述废气压力变送器，所述PLC控制器分别与所述测温装置、天然气流量调节阀、天然气流量变送器、废气电磁阀和废气压力变送器电连接。

2.根据权利要求1所述的废气燃烧器的控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括空气比例调节阀，所述燃烧器的输入端还设有空气输入端，所述空气输入端与所述空气比例调节阀的输出端连接，所述空气比例调节阀与所述PLC控制器电连接。

3.根据权利要求1或2所述的废气燃烧器的控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括天然气电磁阀，所述天然气电磁阀的输出端与所述天然气流量调节阀的输入端连接，所述天然气电磁阀与所述PLC控制器电连接。

4.根据权利要求3所述的废气燃烧器的控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括废气流量变送器，所述废气流量变送器与所述废气电磁阀的输出端连接，所述废气流量变送器与所述PLC控制器电连接。

5.一种废气燃烧器的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括如下：

(1)单独燃烧天然气阶段：PLC控制器接收到测温装置监测的燃烧器输出端的即时温度并与PLC控制器内设定温度进行比较，即时温度＜设定温度，PLC控制器启动天然气电磁阀，天然气通过管线进入燃烧器进行燃烧，天然气流量变送器将监测到的天然气流量信号输送至PLC控制器，PLC控制器根据即时温度和天然气流量信号调节天然气流量调节阀的开度，从而控制燃烧器输入端天然气的输入量，同时，PLC控制器根据天然气流量信号调节空气比例调节阀的开度，从而控制燃烧器输入端空气的输入量；

(2)混合燃烧天然气和废气阶段：PLC控制器打开废气电磁阀，废气进入燃烧器内进行燃烧，废气压力变送器将监测到的废气压力信号输送至PLC控制器，废气流量变送器将监测到的废气流量信号反馈至PLC控制器，此时，PLC控制器保证空气比例调节阀的开度不变，PLC控制器根据废气压力信号及废气流量信号减小天然气流量调节阀的开度，减少进入燃烧器的天然气的输入量；当废气的压力及流量达到稳定后，PLC控制器根据即时温度调节天然气流量调节阀的开度，若即时温度＜设定温度，则调大天然气流量调节阀的开度，若即时温度＞设定温度，则调小天然气流量调节阀的开度；同时，PLC控制器根据即时温度、天然气流量变化信号及废气压力和流量变化信号调节空气比例调节阀的开度，从而调节燃烧器输入端空气的输入量，保证天然气和废气的充分燃烧；

(3)单独燃烧废气阶段：PLC控制器将天然气电磁阀关闭，PLC控制器根据即时温度、废气压力和流量变化信号调节空气比例调节阀的开度，从而控制燃烧器输入端空气的输入量，保证废气的充分燃烧。

6.根据权利要求5所述的废气燃烧器的控制方法，其特征在于：所述PLC控制器内设有废气的压力设定值，所述废气压力变送器将监测到的废气的即时压力变化信号输送至PLC控制器，当废气的即时压力＞设定压力时，PLC控制器打开废气电磁阀。

7.根据权利要求5所述的废气燃烧器的控制方法，其特征在于：所述单独燃烧废气阶段，若测温装置监测的燃烧器的即时温度大于设定温度，则PLC控制器控制废气电磁阀关闭，燃烧器停止燃烧，进行降温处理。

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