CN111189057A - 一种蓄热式氧化焚烧装置的温度连锁保护系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种蓄热式氧化焚烧装置的温度连锁保护系统及控制方法，通过改进现有的蓄热式氧化焚烧装置的结构，对燃烧器进行PID调控，增加提供新风的进风管道，并设置新风阀门进行控制，对燃烧气体的浓度进行控制，从而实现温度控制，同时设置了包含应急阀门的高温风管进行应急排气，当温度超过警戒位时，可以直接通过进风阀门和高温风管直接排气降温，实现缩短温度控制的反应时间，减少温度波动，延长设备的寿命。

Description

一种蓄热式氧化焚烧装置的温度连锁保护系统及控制方法

技术领域

本公开涉及废气处理领域相关技术领域，具体的说，是涉及一种蓄热式氧化焚烧装置的温度连锁保护系统及控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

当前,我国以雾霾为特征的区域大气污染仍很严重,而挥发性有机物(简称VOCs)是导致雾霾形成的主要物质，是PM2.5的重要前体物之一。为更有效地控制雾霾污染,国家近年来连续颁发了多项政策、法令、法规和标准,促进挥发性有机污染物的治理。

在有机废气净化诸方法中，蓄热燃烧法是目前一种很有发展前景的VOCs废气治理方法，其所用的装置蓄热式热力氧化器(Regenerative Thermal Oxidizer，简称RTO)，主体结构由燃烧器、蓄热室和切换阀等组成。把有机废气加热到760℃以上，使废气中的挥发性有机物在燃烧室中氧化分解成二氧化碳和水。氧化产生的高温气体流经特制的陶瓷蓄热体，使陶瓷体升温而“蓄热”，下个过程是废气从已经“蓄热”的陶瓷经过，将陶瓷的热量传递给废气，有机废气通过陶瓷作为换热器载体，反复进行热交换，从而节省废气升温的燃料消耗，降低运行成本。在中高浓度的条件下，RTO可以对外输出余热，通过蒸汽、热风、热水等形式加以利用，在满足环保目标的同时，实现经济效益。

RTO运行过程中，在进气浓度过高或特殊情况下，燃烧室温度高于工艺要求温度情况下，为保证RTO设备稳定安全运行，需要设置完善的温度连锁保护控制。发明人发现，现有的RTO设备温度控制主要是通过控制燃烧室的燃烧机进行控制，温度控制指令发出到温度开始变化的延时较长，温度控制的实时效应较差，不能实现设备工作在稳定的温度下，温度波动变化较大对设备的器件寿命有较大影响。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种蓄热式氧化焚烧装置的温度连锁保护系统及控制方法，通过改进现有的蓄热式氧化焚烧装置的结构，增加提供新风的进风管道，并设置新风阀门进行控制，对燃烧气体的浓度进行控制，从而实现温度控制，同时设置了包含应急阀门的高温风管进行应急排气，当温度超过警戒位时，可以直接通过进风阀门和高温风管直接排气降温，实现缩短温度控制的反应时间，减少温度波动，延长设备的寿命。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了一种蓄热式氧化焚烧装置的温度连锁保护系统，包括连接蓄热式氧化焚烧装置的废气进气管道上旁通的进风管道，设置在进风管道上的进风风机，设置在进风风机前的新风阀门，以及主控制器和PID控制器，所述燃烧室内设置燃烧器和温度传感器，所述燃烧器依次连接PID控制器与主控制器，所述主控制器分别连接新风阀门和温度传感器，所述主控制器根据温度传感器检测的温度将控制信号传输至PID控制器，通过PID控制器调节燃烧器的工作状态和新风阀门的开度。

一个或多个实施例提供了一种蓄热式氧化焚烧装置的温度连锁保护系统的控制方法，包括如下步骤：

按照温度控制范围设定从小到大的多个设定值；

获取燃烧室的温度；

当获取的温度小于最低的温度设定值，采用PID算法输出燃烧器4的控制信号，控制燃烧器的工作状态，同时控制新风阀门的开度大小，联合控制燃烧器和新风阀门，将温度控制在小于最低的温度设定值范围内。

进一步地，当温度升高时，分级控制应急阀门以及燃烧器的工作状态，实现快速降温，具体的：当获取的温度大于等于最低的温度设定值，控制燃烧器熄灭。

当温度上升至高温警戒值，控制新风阀门和应急阀门开启，同时保持燃烧器熄火；

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

(1)本公开的保护系统，通过改进现有的蓄热式氧化焚烧装置的结构，增加提供新风的进风管道，并设置新风阀门进行控制，对燃烧气体的浓度进行控制，从而实现温度控制，同时设置了包含应急阀门的高温风管进行应急排气，当温度超过警戒位时，可以直接通过新风阀门和高温风管直接排气降温，实现缩短温度控制的反应时间，减少温度波动，延长设备的寿命。

(2)本公开的保护系统，通过分级控制方法，按照不同的温度范围合理的控制影响燃烧室温度的器件包括新风阀门、应急阀门及PID控制器控制的燃烧器，在保证满足RTO净化效率前提下，使燃烧室温度在工艺温度范围之内，自动控制器件的关闭和开启，在节能的基础上，保证设备安全正常运行。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的限定。

图1是本公开实施例1的温度连锁保护系统的结构示意图；

图2是本公开的实施例1温度连锁保护系统的控制框图。

其中：1、进风管道，2、进风风机，3、新风阀门，4、燃烧器，5、应急阀门，6、主控制器，7、PID控制器，8、高温风管，9、切换阀，10、排气管道。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图1和2所示，一种蓄热式氧化焚烧装置的温度连锁保护系统，包括连接蓄热式氧化焚烧装置废气进气管道上旁通的进风管道1，设置在进风管道1上的进风风机2，设置在进风风机2前的新风阀门3，以及主控制器6和PID控制器，所述燃烧室内设置燃烧器4和温度传感器，还包括主控制器6和PID控制器7，所述燃烧器4依次连接PID控制器7与主控制器6，所述主控制器6连接新风阀门3和温度传感器，所述主控制器6根据温度传感器检测的温度将控制信号传输至PID控制器7和新风阀门3，通过PID控制器7调节燃烧器4的工作状态，以及控制新风阀门3的开度，从而控制燃烧室的温度。

本实施例改进燃烧室的结构，设置了新风的进风管道1，通过进风管道1为燃烧室提供新风，补充冷空气，可以直接降低燃烧室的温度，同时燃烧气体的浓度，可以进一步的降低温度，实现温度控制的有效性。

可选的，所述蓄热式氧化焚烧装置可以采用所有类型的RTO,可以采用旋转RTO及两室、多室RTO等，本实施例可以采用旋转RTO，所述旋转RTO包括壳体和设置在壳体内依次连接的燃烧室、蓄热室和切换阀9，蓄热室为进入燃烧室的废气提供传输通道并交换热量，燃烧室为废气燃烧反应提供场所，切换阀9连接蓄热室将反应后的废气排出，切换阀9可以连接排气管道10以及烟囱将处理后的废气排放。废气通过蓄热室的进气通道加热后进入燃烧室，在燃烧室燃烧反应后经过蓄热室吸收蓄热后，通过切换阀9排出。燃烧室内设置燃烧机，控制燃烧机点燃废气，燃烧后的废气经过蓄热室，蓄热室将热能蓄热为后期进入的废气提供加热的热能。

作为进一步的技术方案，所述蓄热式氧化焚烧装置燃烧室上还设置有应急阀门5，所述应急阀门5连接高温风管8，通过高温风管8排气，所述应急阀门5与主控制器6电连接，主控制器6根据温度信号控制应急阀门5的开关，从而控制燃烧室的温度。

同时设置了进风管道1和应急阀门5，形成了应急的排气通道，减少了气体经过蓄热室管道的通气压力，可以实现快速通风降温，提高温度控制调节的实时性。

进一步地，为提高燃烧室温度检测的准确性，避免局部升温导致设备误操作，所述设置在燃烧室的温度传感器可以包括设置于蓄热式氧化焚烧系统(简称RTO)燃烧室上部的一处或多处的温度传感器。

可选的，所述温度传感器通过信号处理器连接主控制器6，信号处理器用于将接受的温度信号滤波、并转换为数字信号。主控制器6可采用PLC控制器，PLC控制器接收到信号处理器的温度数据，经分析处理后通过输出模块输出指令对新风风阀3、应急风阀5以及燃烧器4按照温度范围进行分级智能控制。

实施例2

本实施例提供实施例1中所述的一种蓄热式氧化焚烧装置的温度连锁保护系统的控制方法，用于实现蓄热式氧化焚烧装置燃烧室内的温度控制，通过设定不同的温度区间，在不同的温度区间内动作，在保证节能的基础上，实现蓄热式氧化焚烧装置的温度有效调节。具体可以包括如下步骤：

步骤1、按照温度控制范围设定从小到大的多个设定值，本实施例设定三个包括第一设定值A1、第二设定值A2和第三设定值A3，其中A1<A2<A3；

步骤2、获取燃烧室的温度；

步骤3、当获取的温度小于最低的温度设定值，采用PID算法输出燃烧器4的控制信号，控制燃烧器4的工作状态。

进一步地，所述步骤3中，当获取的温度小于最低的温度设定值，控制新风阀门3的开度大小，联合控制燃烧器4和新风阀门3，将温度控制在小于最低的温度设定值范围内。

本实施例的最低的温度设定值为第一设定值A1，可选的，第一设定值A1的温度可以为废气处理的正常温度的最高限值，可以设定为不大于835℃。

本实施例中，联合控制燃烧器4和新风阀门3的方法具体为：根据获取的燃烧室内的温度从低到高按正比例依次提高新风阀门的开度，同时通过PID控制器设定控制温度，控制燃烧器的工作状态，直到燃烧器熄灭。

当检测到RTO燃烧室温度到RTO燃烧室的温度值比较高时，即为大于第一设定值A1，自动打开新风阀门3并控制开度，通入适量新风对进入RTO的VOCs废气进行稀释，防止进入RTO的废气浓度超过设定界限，降低浓度后VOCs燃烧放出的热量就会减少，同时RTO燃烧室的温度就会降低；同时通过PID控制器设定控制温度，控制燃烧器4的工作状态，控制燃烧速度，降低燃烧室的温度。

作为进一步地改进，在温度上升至不小于最低的温度设定值，可以通过PID控制器7控制燃烧器4熄火，达到调节燃烧室温度的目的，可选的，第二设定值A2的温度超度废气处理的正常温度的最高限值一定比例的温度值，可以设定为不大于860℃。

本实施例中，当新风阀开度为100％，若燃烧室温度仍持续升高，当检测到RTO燃烧室温度到RTO燃烧室的第二设定值A2，PID控制燃烧器4熄火，达到调节燃烧室温度的目的。

作为进一步地改进，当温度上升至高温警戒值，可以控制新风阀门3和应急阀门5开启，同时保持燃烧器4熄火。

可选的，本实施例第三设定值A3为温度警戒值，可以设定为880℃左右。

本实施例中，即为新风阀开度100％，燃烧器4已熄火，若燃烧室温度仍持续升高，当RTO燃烧室温度检测达到第三设定值A3如880℃，PID控制应急排放阀打开，达到调节燃烧室温度的目的。

同时开启新风阀门3和应急阀门5可以使得燃烧室的热量通过通风带走，避免了通过后端的蓄热室的管路以及切换阀9的空气阻力，提高了空气流通速度，实现快速降温。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种蓄热式氧化焚烧装置的温度连锁保护系统，其特征是：包括连接蓄热式氧化焚烧装置废气进气管道上旁通的进风管道，设置在进风管道上的进风风机，设置在进风风机前的新风阀门，以及主控制器和PID控制器，所述燃烧室内设置燃烧器和温度传感器，所述燃烧器依次连接PID控制器与主控制器，所述主控制器分别连接新风阀门和温度传感器，所述主控制器根据温度传感器检测的温度将控制信号传输至PID控制器，通过PID控制器调节燃烧器的工作状态和新风阀门的开度。

2.如权利要求1所述的一种蓄热式氧化焚烧装置的温度连锁保护系统，其特征是：蓄热式氧化焚烧装置采用旋转RTO，所述旋转RTO包括壳体和设置在壳体内依次连接的燃烧器、蓄热室和切换阀，蓄热室为进入燃烧室的废气提供传输通道并交换热量，燃烧室为废气燃烧反应提供场所，切换阀连接蓄热室将反应后的废气排出。

3.如权利要求1所述的一种蓄热式氧化焚烧装置的温度连锁保护系统，其特征是：所述蓄热式氧化焚烧装置燃烧室上还设置有应急阀门，所述应急阀门连接高温风管，通过高温风管排气，所述应急阀门与主控制器电连接，主控制器根据温度信号控制应急阀门的开关。

4.如权利要求1所述的一种蓄热式氧化焚烧装置的温度连锁保护系统，其特征是：所述温度传感器通过信号处理器连接主控制器，信号处理器用于将接受的温度信号滤波，并将滤波后的信号转换为数字信号。

5.如权利要求4所述的一种蓄热式氧化焚烧装置的温度连锁保护系统，其特征是：主控制器采用PLC控制器，PLC控制器接收到信号处理器的温度数据，经分析处理后通过输出模块输出指令对新风风阀、应急风阀以及燃烧器按照温度范围进行分级智能控制。

6.如权利要求1所述的一种蓄热式氧化焚烧装置的温度连锁保护系统，其特征是：所述温度传感器设置在燃烧室上部的若干不同位置的温度传感器。

7.一种蓄热式氧化焚烧装置的温度连锁保护系统的控制方法，其特征是，包括如下步骤：

按照温度控制范围设定从小到大的多个设定值；

获取燃烧室的温度；

当获取的温度小于最低的温度设定值，采用PID算法输出燃烧器4的控制信号，控制燃烧器的工作状态，同时控制新风阀门的开度大小，联合控制燃烧器和新风阀门，将温度控制在小于最低的温度设定值范围内。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征是：联合控制燃烧器和新风阀门的方法具体为：

根据获取的燃烧室内的温度从低到高按正比例依次提高新风阀门的开度，同时通过PID控制器设定控制温度，控制燃烧器的工作状态，直到燃烧器熄灭。

9.如权利要求7所述的控制方法，其特征是：当获取的温度大于等于最低的温度设定值，控制燃烧器熄灭；

当温度上升至高温警戒值，控制新风阀门和应急阀门开启，同时保持燃烧器熄火。

10.如权利要求7所述的控制方法，其特征是：所述多个设定值包括第一设定值A1、第二设定值A2和第三设定值A3，其中A1<A2<A3，所述第一设定值A1为最低的温度设定值，第一设定值A1为不大于835℃；

或者所述第三设定值A3为温度警戒值，设定为不大于880℃。

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