魏倩嵐

（華陸工程科技有限責(zé)任公司，西安710065）

1 危險(xiǎn)廢物焚燒處理工藝流程

危險(xiǎn)廢物主要是指固體廢物與液體廢物。危險(xiǎn)廢物的焚燒處理應(yīng)該使用回轉(zhuǎn)窯與二燃室共同合作的方式進(jìn)行焚燒。對(duì)于體積較大的危險(xiǎn)廢物應(yīng)該先進(jìn)行預(yù)處理，破碎化處理以后存儲(chǔ)在料坑中，然后投入到回轉(zhuǎn)窯，而后輸送至二燃室進(jìn)行處理[1]。對(duì)于液體危險(xiǎn)廢物則應(yīng)該直接存儲(chǔ)在廢液罐中，然后，對(duì)其進(jìn)行焚燒處理。危險(xiǎn)廢物焚燒處置流程見(jiàn)圖1。

圖1 危險(xiǎn)廢物焚燒處置流程

結(jié)合焚燒系統(tǒng)流程，當(dāng)危險(xiǎn)廢物進(jìn)入到回轉(zhuǎn)窯以后，還需要經(jīng)過(guò)干燥處理、熱處理、焚燒處理等一系列流程，處理以后的廢渣應(yīng)該待其冷卻以后，放在冷渣機(jī)中，剩余未完全燃燒的廢物會(huì)隨著煙氣一起進(jìn)入到余熱鍋爐內(nèi)。

1）焚燒工程處理工藝的具體參數(shù)，應(yīng)該是由自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)獲取。這樣，能夠真實(shí)地展現(xiàn)出焚燒設(shè)備在作業(yè)過(guò)程中的變化狀況、設(shè)備自身運(yùn)行的情況以及各個(gè)組件的工作狀態(tài)，能夠?yàn)楣芾砣藛T提供真實(shí)精準(zhǔn)的判斷依據(jù)。

2）在實(shí)際焚燒之前，應(yīng)該先進(jìn)行試焚燒。模擬參數(shù)控制是指焚燒設(shè)備處于連續(xù)化調(diào)整、控制各個(gè)組件的具體狀態(tài)，保證焚燒裝置的運(yùn)行參數(shù)能夠保持在合理的范圍以內(nèi)。

3）順序控制則是指應(yīng)該嚴(yán)格按照預(yù)先設(shè)計(jì)的處理流程、作業(yè)條件、具體的作業(yè)時(shí)間，對(duì)整個(gè)焚燒系統(tǒng)進(jìn)行管理，確保焚燒設(shè)備始終能夠保持在正常的運(yùn)行狀態(tài)下。

4）系統(tǒng)保護(hù)是指焚燒設(shè)備作業(yè)的過(guò)程中不會(huì)對(duì)人身安全造成影響，且會(huì)保證焚燒設(shè)備能夠正常穩(wěn)定地運(yùn)行。

2 危險(xiǎn)廢物焚燒自動(dòng)儀表控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

增強(qiáng)危險(xiǎn)廢物焚燒自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，該系統(tǒng)對(duì)于硬件設(shè)備的要求非常多，結(jié)合焚燒處理的具體工藝特點(diǎn)以及系統(tǒng)控制的特征，再經(jīng)過(guò)全面分析后，將系統(tǒng)的掃描周期確定為50 ms，系統(tǒng)的中斷程序周期設(shè)計(jì)為100 ms，系統(tǒng)的負(fù)荷率保持在30%左右，確保危險(xiǎn)廢物焚燒自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠高效地實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制[2]。

結(jié)合危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)對(duì)控制子系統(tǒng)的具體要求，控制系統(tǒng)的上位機(jī)及下位機(jī)一般使用可編程控制器（PLC）組件來(lái)收集數(shù)據(jù)，并利用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化控制。此次所選擇的PLC組件可靠性非常高，掃描頻率精細(xì)，對(duì)于數(shù)據(jù)的處理速度非?？欤€具備通信功能。

結(jié)合圖2控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)來(lái)看，控制器、子站以及I/O都借助Profibus-DP總線進(jìn)行連接。其中，PLC組件、計(jì)算機(jī)都是通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的監(jiān)管和調(diào)整。

圖2 自動(dòng)儀表控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

3 自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)

3.1 溫度儀表

溫度檢測(cè)點(diǎn)分布在回轉(zhuǎn)窯的頭部、回轉(zhuǎn)窯的尾部、二燃室以及鍋爐等設(shè)備上。當(dāng)待測(cè)設(shè)備的溫度達(dá)到300℃以上時(shí)，應(yīng)該使用K形熱電偶對(duì)測(cè)點(diǎn)的溫度進(jìn)行測(cè)量，假若待測(cè)點(diǎn)的溫度長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)1 000℃，則應(yīng)該使用S形熱電偶，對(duì)于300℃以下的待測(cè)點(diǎn)則應(yīng)該選擇使用Pt100鉑熱電阻。

各個(gè)設(shè)備溫度檢測(cè)點(diǎn)的連接方式選擇：回轉(zhuǎn)窯、二燃室以及鍋爐設(shè)備的溫度檢測(cè)點(diǎn)連接，應(yīng)該選擇法蘭連接方式。對(duì)于煙氣、風(fēng)等依附于管道上的檢測(cè)點(diǎn)，應(yīng)該使用螺紋方式進(jìn)行連接。對(duì)于高溫高壓裝置的檢測(cè)點(diǎn)連接，應(yīng)該采用焊接方式進(jìn)行連接。

部分危險(xiǎn)物焚燒以后，會(huì)散發(fā)出有害氣體，這部分氣體必須要保證全部燃盡。由此看來(lái)，必須要保證二燃室的溫度控制在1 100℃以上，且焚燒的時(shí)間不得低于2 s，以此來(lái)保證氣體中的有害物質(zhì)全部被燃燒分解。常規(guī)情況下，二燃室的溫度應(yīng)該保持在100～1 200℃，選擇使用S形熱電偶測(cè)量方式對(duì)其溫度進(jìn)行測(cè)量；回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的溫度應(yīng)該嚴(yán)格控制在850～1 000℃，選擇使用K形熱電偶測(cè)量方式測(cè)量溫度；在經(jīng)過(guò)急冷處理以后的煙氣溫度必然會(huì)大幅度下降，可以使用熱電阻的方式進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)回轉(zhuǎn)窯中的溫度下降以后，應(yīng)該停止輸送危險(xiǎn)廢物。此外，由于煙氣可能會(huì)存在腐蝕性，所以，需要在溫度檢測(cè)組件外部包裹保護(hù)管。

3.2 壓力儀表

壓力檢測(cè)點(diǎn)主要分布在回轉(zhuǎn)窯頭部、回轉(zhuǎn)窯尾部、二燃室及鍋爐等設(shè)備上，通常情況下，焚燒系統(tǒng)都是處于負(fù)壓狀態(tài)，應(yīng)該使用引壓管式的變送器來(lái)對(duì)設(shè)備的壓力進(jìn)行測(cè)量。由于含有固體顆粒，測(cè)壓點(diǎn)應(yīng)配置防堵取樣器。

回轉(zhuǎn)窯出料部位的壓力保持在-30～100 Pa，回轉(zhuǎn)窯的壓力主要是由引風(fēng)機(jī)進(jìn)行掌控，盡可能選擇使用變頻風(fēng)機(jī)。這樣能夠有效提升引風(fēng)機(jī)的工作效率，促使焚燒系統(tǒng)內(nèi)部的壓力不斷地減小，且還能夠有效減緩煙氣流動(dòng)的速度。

3.3 物位儀表

常規(guī)介質(zhì)的物位測(cè)量，應(yīng)該使用變送器進(jìn)行測(cè)量，變送器應(yīng)該使用法蘭式靜壓類型的變送器。面對(duì)氣液混合的物位，應(yīng)該使用平衡器、液位計(jì)等先進(jìn)的儀器進(jìn)行測(cè)量；對(duì)加料槽、進(jìn)料槽進(jìn)行物位測(cè)量時(shí)，則應(yīng)該使用雷達(dá)設(shè)備對(duì)物位進(jìn)行測(cè)量。

在面對(duì)液位出現(xiàn)虛擬液位的現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)該使用液位變送器與其他物位的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

3.4 流量?jī)x表

針對(duì)燃油、蒸汽等壓力比較高的介質(zhì)，應(yīng)該使用平衡孔板進(jìn)行測(cè)量，保證測(cè)量孔板的耐沖刷性能，面對(duì)特殊情況時(shí)，可以適當(dāng)降低對(duì)于筆直管道的測(cè)量要求。對(duì)于低壓力介質(zhì)，可以選擇孔板流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于廢液罐內(nèi)的廢物液體計(jì)量，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況選擇使用質(zhì)量流量計(jì)或是電磁流量計(jì)等儀器設(shè)備。由于排風(fēng)管道的設(shè)計(jì)尺寸非常大，但在實(shí)際布置過(guò)程中，部分直管的長(zhǎng)度則比較短，這類煙氣的測(cè)量可采用插入式文丘里流量計(jì)，盡可能地減少直管道的長(zhǎng)度，提升測(cè)量的精準(zhǔn)性及管道安裝空間。

3.5 分析儀表

應(yīng)該在二燃室與鍋爐的出口位置裝置含氧量測(cè)量?jī)x器，該儀器主要是為了測(cè)量煙氣中的含氧量，結(jié)合實(shí)際測(cè)量的結(jié)果做出合理調(diào)整。空氣會(huì)經(jīng)由變頻風(fēng)機(jī)輸送至二燃室與回轉(zhuǎn)窯中，確保爐內(nèi)焚燒擁有足夠的氧氣。當(dāng)燃燒室內(nèi)的氧氣量過(guò)低時(shí)，則應(yīng)該提升引風(fēng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速；假若燃燒室內(nèi)的氧氣量過(guò)高，則應(yīng)該降低引風(fēng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速。通常情況下，二燃室出口部位的煙氣氧氣含量應(yīng)該保持在8%～12%。在煙氣排放處，設(shè)置煙氣排放檢測(cè)系統(tǒng)（CEMS）[3]。

3.6 自控閥

結(jié)合危險(xiǎn)物焚燒處理工藝的介質(zhì)特點(diǎn)以及管道的材料，合理選擇控制閥的類型與材料。對(duì)于DN250 mm以上的管道，應(yīng)該使用蝶式控制閥，對(duì)于小管徑的管道應(yīng)該選擇使用球形閥門，控制閥的閥芯使用不銹鋼材料。

測(cè)量?jī)x器應(yīng)該盡可能使用智能化的設(shè)備，保證這種測(cè)量?jī)x器支持可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道開(kāi)放通信（HART）協(xié)議。防護(hù)等級(jí)必須要滿足實(shí)際作業(yè)過(guò)程中對(duì)于可靠性的要求。通常情況下，處于室外環(huán)境下的儀表設(shè)備的防護(hù)等級(jí)可以完全防止灰塵及水的侵入。

4 自控儀表安裝

4.1 接口

自控儀表的設(shè)計(jì)會(huì)涉及諸多的標(biāo)準(zhǔn)，確保不同的供應(yīng)商所生產(chǎn)的設(shè)備能夠相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一，能夠高效地達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的管理要求。這其中涉及以下4點(diǎn)：

1）工藝過(guò)程接口。通常情況下，焚燒現(xiàn)場(chǎng)使用的儀表設(shè)備與閥門之間的連接方式有法蘭連接、螺紋連接、焊接等多種方式。本項(xiàng)目使用的是法蘭連接，實(shí)際施工的過(guò)程中采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)（EN）系列的法蘭標(biāo)準(zhǔn)，密封面選擇使用凸面（RF）型式；螺紋連接使用的是圓錐螺紋；焊接方式主要是運(yùn)用在高溫高壓介質(zhì)場(chǎng)景中。

2）電氣接口。這主要是指電纜接口的標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋M螺紋、G螺紋、NPT（60°錐管）螺紋等。結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況而言，螺紋使用的是米制管螺紋，也就是M螺紋，局部位置使用的是電動(dòng)閥門接口。

3）氣源接口。利用12路分配器實(shí)現(xiàn)對(duì)控制閥的供氣功能。分配器借助硬管將氣源輸送至氣動(dòng)閥，閥門1 m范圍以內(nèi)應(yīng)該使用管件，閥門與接口應(yīng)該使用φ8 mm的快插接頭進(jìn)行連接。

4）通信接口。各個(gè)子系統(tǒng)之間利用Profuibus-DP方式進(jìn)行通信，各系統(tǒng)Profibus-DP接口則是使用高清數(shù)字顯示接口（Display Port，DP）通信電纜或光纖連接。

4.2 材料

在設(shè)計(jì)自控儀表的過(guò)程中，各類儀表組件的安裝涉及引壓管、氣源管、電纜、接口及橋架等組件。

危險(xiǎn)廢物焚燒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣，這部分煙氣有一定的腐蝕性，應(yīng)該使用不銹鋼引壓管，連接時(shí)可以采用焊接或是螺紋連接；選擇使用DN10 mm閥門作為排污閥門，高溫高壓處的閥門應(yīng)該使用焊接方式進(jìn)行連接，其他部位則應(yīng)該選擇螺紋連接方式進(jìn)行連接。

控制電纜按照標(biāo)準(zhǔn)使用阻燃電纜，試焚燒單芯電纜采用1.5 mm2的計(jì)算機(jī)屏蔽電纜，焚燒處理的數(shù)字量信號(hào)使用1.5 mm2的控制電纜，通信連接則選擇Profibus-DP通信電纜或光纖。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)這種危險(xiǎn)廢物焚燒處理工程，必須要掌握控制系統(tǒng)的性能，提高控制系統(tǒng)的可靠性，以保證工程能夠正常運(yùn)行。應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)到，控制系統(tǒng)每個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)質(zhì)量都會(huì)對(duì)焚燒作業(yè)造成一定的影響，情節(jié)嚴(yán)重的可能還會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的安全性受到影響。因此，必須要不斷地對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，促進(jìn)智能化工廠的進(jìn)一步完善。