基于PLC的熱風爐煙氣自動調節

郭凱++顧韜

摘要：針對重油熱風爐在運行過程中會出現燃料供應困難，煙氣量及煙氣溫度出現較大波動等問題。本文使用重油溫度自動控制、爐溫溫度串級系統[1]、系統風量自動調節系統、安全聯鎖等綜合調節系統，保證熱風爐在運行過程中持續輸出滿足后續工況的熱煙氣。

關鍵詞：重油；熱風爐；爐尾溫度串極系統

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）12-0005-01

本系統采用SIEMENS 200 SMART系列PLC，共配置1塊CPUSR60、2塊EM AE08、2塊EM AQ04[2]、1塊WEINVIEW 12”觸摸屏構成獨立控制系統，使用CPU本體上的串口，利用MODBUS-RTU協議將系統內各種儀表的參數通訊至DCS進行監控。熱風爐系統共由燃料供應系統、溫度調節系統、煙氣量調節系統、安全聯鎖系統四大塊組成，系統內所有的切斷閥、調節閥、壓力變送器、流量計、熱電偶等儀表均連接至PLC內各個模塊進行調節。

1 燃料供應系統

因為重油的特殊性，必須使重溫始終維持在一定范圍內時，才能保證油的粘度等特性滿足燃燒要求。如圖1所示。燃料供應系統由輸送泵系統、加熱器系統、管路儀表組成。輸送泵系統配置兩臺油泵，由一臺油泵控制柜控制，并能接收PLC信號。兩臺油泵一用一備，一臺油泵故障，另一臺油泵迅速自動啟動，保證燃油正常供應。加熱器系統由加熱器、加熱器控制柜、加熱器內部熱電阻，加熱器出口熱電阻組成，并能接收PLC信號。PLC通過加熱器出口油溫及加熱器內部溫度計算后，取得需要參數，通過PID回路設定輸出溫度，然后加熱器控制柜收到溫度信號后由控制器控制輸出電流大小，最終調節加熱器的加熱量來控制油溫。系統內部設置油溫的高限、高高限；底限、低低限。在PID調節不能滿足油溫要求時，及時的報警，并啟動，停止加熱器。

2 溫度調節系統

熱風爐的最終目的是輸出一定溫度及流量的熱煙氣。所以溫度調節尤為重要。因為煙氣旋流的作用，所以爐尾共設置3只熱電偶，交叉放置，測得數據取平均值，與燃油流量組成串極系統，同時燃燒所用助燃風與燃油流量組成串極系統。采集到的溫度數據通過PLC內部轉換后與燃油流量組成PID調節，控制燃油調節閥的開度，最終調節燃油的流量。燃油流量計測得實時燃油流量后乘以空燃比，取一定比例系數后得到燃燒所需助燃風流量。PLC內部通過助燃風流量計、助燃風機變頻器做成PID回路，控制助燃風配風的輸出。通過上述燃油量及配風的增減，可以迅速準確的調節熱煙氣的溫度。

3 煙氣量調節系統

常規的煙氣量調節系統均為保證爐膛冷卻風的風量，而忽略了助燃風在燃料量改變時的變化，從而造成了輸出煙氣總量的變化。這些微小的變化往往后導致后續工況需加熱介質溫度波動范圍變大。所以在設計煙氣量調節系統時，我們用用戶設定的需要煙氣量減去實時測到的助燃風量來調節冷卻風機風量。冷卻風機使用變頻器控制，PLC內部通過計算得來的冷卻風量，風流量計、冷卻風機變頻器做成PID回路，控制冷卻風的輸出。

4 安全聯鎖系統

熱風爐在點火及運行過程中，很多設備的波動及工人的疏忽，均會造成較大的事故，造成經濟損失，甚至是人員傷亡，所以安全聯鎖及其重要。如圖2所示。本系統共設置燃油壓力低聯鎖、火焰檢測聯鎖、泵運行聯鎖、爐尾溫度聯鎖、爐膛吹掃、DCS聯鎖停車。保證在油壓意外降低，火焰突然熄滅，泵意外跳停，爐溫溫度過高等危險工況下及時將熱風爐系統跳停。爐膛吹掃保證啟動點火時，避免因爐內或后續管道中殘留可燃物而導致的爆炸。系統接收DCS聯鎖停車信號，按中控要求及時跳停系統。

5 結語

熱風爐系統以S7-200 SMART PLC為平臺，采用PLC控制技術，對熱風爐出口煙氣溫度，煙氣流量、重油溫度、重油流量等進行設定，解決以往煙氣溫度、流量不穩定等問題。保證后續產品的生產質量，降低了能耗。系統具有較好的經濟效益、實用價值和借鑒意義。

參考文獻

[1]王秉銓.工業爐設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2010.

[2]韓相爭.西門子S7-200SMART PLC編程技巧與案例[M].北京：化學工業出版社，2017.

Abstract：For fuel supply difficulties will appear in heavy oil hot blast stove ， big fluctuations will crop up on flow of the heat smoke and the temperature.We use the heavy oil temperature automatic control system， safety interlock system，furnace temperature cascade system[1]，air flow automatic adjustment system， to guarantee that the hot blast stove will continuous supply the heat smoke to meet the requirements of subsequent working conditions.

Key words：heavy oil；hot blast stove；furnace temperature cascade systemendprint