基于PLC的热风炉烟气自动调节

郭凯++顾韬

摘要：针对重油热风炉在运行过程中会出现燃料供应困难，烟气量及烟气温度出现较大波动等问题。本文使用重油温度自动控制、炉温温度串级系统[1]、系统风量自动调节系统、安全联锁等综合调节系统，保证热风炉在运行过程中持续输出满足后续工况的热烟气。

关键词：重油；热风炉；炉尾温度串极系统

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）12-0005-01

本系统采用SIEMENS 200 SMART系列PLC，共配置1块CPUSR60、2块EM AE08、2块EM AQ04[2]、1块WEINVIEW 12”触摸屏构成独立控制系统，使用CPU本体上的串口，利用MODBUS-RTU协议将系统内各种仪表的参数通讯至DCS进行监控。热风炉系统共由燃料供应系统、温度调节系统、烟气量调节系统、安全联锁系统四大块组成，系统内所有的切断阀、调节阀、压力变送器、流量计、热电偶等儀表均连接至PLC内各个模块进行调节。

1 燃料供应系统

因为重油的特殊性，必须使重温始终维持在一定范围内时，才能保证油的粘度等特性满足燃烧要求。如图1所示。燃料供应系统由输送泵系统、加热器系统、管路仪表组成。输送泵系统配置两台油泵，由一台油泵控制柜控制，并能接收PLC信号。两台油泵一用一备，一台油泵故障，另一台油泵迅速自动启动，保证燃油正常供应。加热器系统由加热器、加热器控制柜、加热器内部热电阻，加热器出口热电阻组成，并能接收PLC信号。PLC通过加热器出口油温及加热器内部温度计算后，取得需要参数，通过PID回路设定输出温度，然后加热器控制柜收到温度信号后由控制器控制输出电流大小，最终调节加热器的加热量来控制油温。系统内部设置油温的高限、高高限；底限、低低限。在PID调节不能满足油温要求时，及时的报警，并启动，停止加热器。

2 温度调节系统

热风炉的最终目的是输出一定温度及流量的热烟气。所以温度调节尤为重要。因为烟气旋流的作用，所以炉尾共设置3只热电偶，交叉放置，测得数据取平均值，与燃油流量组成串极系统，同时燃烧所用助燃风与燃油流量组成串极系统。采集到的温度数据通过PLC内部转换后与燃油流量组成PID调节，控制燃油调节阀的开度，最终调节燃油的流量。燃油流量计测得实时燃油流量后乘以空燃比，取一定比例系数后得到燃烧所需助燃风流量。PLC内部通过助燃风流量计、助燃风机变频器做成PID回路，控制助燃风配风的输出。通过上述燃油量及配风的增减，可以迅速准确的调节热烟气的温度。

3 烟气量调节系统

常规的烟气量调节系统均为保证炉膛冷却风的风量，而忽略了助燃风在燃料量改变时的变化，从而造成了输出烟气总量的变化。这些微小的变化往往后导致后续工况需加热介质温度波动范围变大。所以在设计烟气量调节系统时，我们用用户设定的需要烟气量减去实时测到的助燃风量来调节冷却风机风量。冷却风机使用变频器控制，PLC内部通过计算得来的冷却风量，风流量计、冷却风机变频器做成PID回路，控制冷却风的输出。

4 安全联锁系统

热风炉在点火及运行过程中，很多设备的波动及工人的疏忽，均会造成较大的事故，造成经济损失，甚至是人员伤亡，所以安全联锁及其重要。如图2所示。本系统共设置燃油压力低联锁、火焰检测联锁、泵运行联锁、炉尾温度联锁、炉膛吹扫、DCS联锁停车。保证在油压意外降低，火焰突然熄灭，泵意外跳停，炉温温度过高等危险工况下及时将热风炉系统跳停。炉膛吹扫保证启动点火时，避免因炉内或后续管道中残留可燃物而导致的爆炸。系统接收DCS联锁停车信号，按中控要求及时跳停系统。

5 结语

热风炉系统以S7-200 SMART PLC为平台，采用PLC控制技术，对热风炉出口烟气温度，烟气流量、重油温度、重油流量等进行设定，解决以往烟气温度、流量不稳定等问题。保证后续产品的生产质量，降低了能耗。系统具有较好的经济效益、实用价值和借鉴意义。

参考文献

[1]王秉铨.工业炉设计手册[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2]韩相争.西门子S7-200SMART PLC编程技巧与案例[M].北京：化学工业出版社，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