魏倩嵐

（華陸工程科技有限責(zé)任公司，西安710065）

1 危險廢物焚燒處理工藝流程

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

圖1 危險廢物焚燒處置流程

結(jié)合焚燒系統(tǒng)流程，當(dāng)危險廢物進(jìn)入到回轉(zhuǎn)窯以后，還需要經(jīng)過干燥處理、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)該是由自動化控制系統(tǒng)通過檢測獲取。這樣，能夠真實地展現(xiàn)出焚燒設(shè)備在作業(yè)過程中的變化狀況、設(shè)備自身運(yùn)行的情況以及各個組件的工作狀態(tài)，能夠為管理人員提供真實精準(zhǔn)的判斷依據(jù)。

2）在實際焚燒之前，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)計的處理流程、作業(yè)條件、具體的作業(yè)時間，對整個焚燒系統(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)的過程中不會對人身安全造成影響，且會保證焚燒設(shè)備能夠正常穩(wěn)定地運(yùn)行。

2 危險廢物焚燒自動儀表控制系統(tǒng)設(shè)計

增強(qiáng)危險廢物焚燒自動控制系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，該系統(tǒng)對于硬件設(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)計為100 ms，系統(tǒng)的負(fù)荷率保持在30%左右，確保危險廢物焚燒自動控制系統(tǒng)能夠高效地實現(xiàn)精準(zhǔn)控制[2]。

結(jié)合危險廢物焚燒系統(tǒng)對控制子系統(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）組件來收集數(shù)據(jù)，并利用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行的自動化控制。此次所選擇的PLC組件可靠性非常高，掃描頻率精細(xì)，對于數(shù)據(jù)的處理速度非常快，還具備通信功能。

結(jié)合圖2控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)來看，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、計算機(jī)都是通過以太網(wǎng)進(jìn)行連接，從而實現(xiàn)對自動化控制系統(tǒng)的監(jiān)管和調(diào)整。

圖2 自動儀表控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

3 自動化儀表選型設(shè)計

3.1 溫度儀表

溫度檢測點(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)待測設(shè)備的溫度達(dá)到300℃以上時，應(yīng)該使用K形熱電偶對測點(diǎn)的溫度進(jìn)行測量，假若待測點(diǎn)的溫度長時間超過1 000℃，則應(yīng)該使用S形熱電偶，對于300℃以下的待測點(diǎn)則應(yīng)該選擇使用Pt100鉑熱電阻。

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

部分危險物焚燒以后，會散發(fā)出有害氣體，這部分氣體必須要保證全部燃盡。由此看來，必須要保證二燃室的溫度控制在1 100℃以上，且焚燒的時間不得低于2 s，以此來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形熱電偶測量方式對其溫度進(jìn)行測量；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形熱電偶測量方式測量溫度；在經(jīng)過急冷處理以后的煙氣溫度必然會大幅度下降，可以使用熱電阻的方式進(jìn)行測量。當(dāng)回轉(zhuǎn)窯中的溫度下降以后，應(yīng)該停止輸送危險廢物。此外，由于煙氣可能會存在腐蝕性，所以，需要在溫度檢測組件外部包裹保護(hù)管。

3.2 壓力儀表

壓力檢測點(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對設(shè)備的壓力進(jìn)行測量。由于含有固體顆粒，測壓點(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的速度。

3.3 物位儀表

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

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

3.4 流量儀表

針對燃油、蒸汽等壓力比較高的介質(zhì)，應(yīng)該使用平衡孔板進(jìn)行測量，保證測量孔板的耐沖刷性能，面對特殊情況時，可以適當(dāng)降低對于筆直管道的測量要求。對于低壓力介質(zhì)，可以選擇孔板流量計進(jìn)行測量。對于廢液罐內(nèi)的廢物液體計量，應(yīng)該結(jié)合實際情況選擇使用質(zhì)量流量計或是電磁流量計等儀器設(shè)備。由于排風(fēng)管道的設(shè)計尺寸非常大，但在實際布置過程中，部分直管的長度則比較短，這類煙氣的測量可采用插入式文丘里流量計，盡可能地減少直管道的長度，提升測量的精準(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量儀器，該儀器主要是為了測量煙氣中的含氧量，結(jié)合實際測量的結(jié)果做出合理調(diào)整?？諝鈺?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)的氧氣量過低時，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)置煙氣排放檢測系統(tǒng)（CEMS）[3]。

3.6 自控閥

結(jié)合危險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。對于DN250 mm以上的管道，應(yīng)該使用蝶式控制閥，對于小管徑的管道應(yīng)該選擇使用球形閥門，控制閥的閥芯使用不銹鋼材料。

測量儀器應(yīng)該盡可能使用智能化的設(shè)備，保證這種測量儀器支持可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道開放通信（HART）協(xié)議。防護(hù)等級必須要滿足實際作業(yè)過程中對于可靠性的要求。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)計會涉及諸多的標(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）工藝過程接口。通常情況下，焚燒現(xiàn)場使用的儀表設(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。本項目使用的是法蘭連接，實際施工的過程中采用歐盟標(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)合本項目的實際情況而言，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閥門接口。

3）氣源接口。利用12路分配器實現(xiàn)對控制閥的供氣功能。分配器借助硬管將氣源輸送至氣動閥，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)計自控儀表的過程中，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。

危險廢物焚燒的過程中會產(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的計算機(jī)屏蔽電纜，焚燒處理的數(shù)字量信號使用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

綜上所述，針對這種危險廢物焚燒處理工程，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)識到，控制系統(tǒng)每個環(huán)節(jié)的設(shè)計質(zhì)量都會對焚燒作業(yè)造成一定的影響，情節(jié)嚴(yán)重的可能還會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的安全性受到影響。因此，必須要不斷地對控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，促進(jìn)智能化工廠的進(jìn)一步完善。