育鲲轮焚烧炉PLC控制原理及典型故障分
析
内容摘要
摘要：本文主要介绍了“育鲲”轮使用的丹麦阿特拉斯（ATLAS）公司生产的ATLAS 200
SL WS P型焚烧炉的控制系统，和典型故障及炉膛负压调整的改进。文章首先介绍了船舶焚烧炉的使用情况，其次介绍了“育鲲”轮焚烧炉系统组成和操作规程。再者根据焚烧炉的工作特点，总结焚烧炉相关控制参数，并结合电路图着重介绍了该焚烧炉PLC控制系统及其燃烧的控制流程；就焚烧炉的负压调整方法进行分析，提出了改进措施；就实习期间内加料门开启失效的故障进行分析，介绍了内加料门启闭的控制原理及特点，并采取有效措施消除了故障。最后叙述了焚烧炉日常管理注意事项和实习的收获。
关键词：焚烧炉 参数 炉膛负压 PLC控制 故障分析
ABSTRACT:
This paper has been mainly introduced \Danish Atlass (ATLAS) that the wheel uses ATLAS Model 200 SL WS P control system of incinerator that company produce, typical trouble and burner hearth improvement that negative pressure change. The article has introduced the operating position of the shipping incinerator at first, secondly has recommended \An incinerator system makes up and operational procedure. Moreover according to the working characteristic of the incinerator, summarize the relevant control parameters of the incinerator, have combined the circuit diagram and introduced this incinerator PLC control system and control procedure burnt emphatically; Adjust the method and analyze, have proposed improving the measure on the negative pressure of the incinerator; Open the invalid trouble to analyze on the reinforced door while practising, control principle and characteristic that the reinforced door opens and closes while introducing, take the effective measure to debug. Narrated the everyday control attentive matters of the incinerator and harvest practised finally.
目 录
1 前言?????????????????????????????????1 1.1背景
1.2 焚烧炉技术要求
1.3 国内外船用焚烧炉简介
2 ATLAS 200 SL WS P型焚烧炉?????????????1
2.1“育鲲”轮焚烧炉系统组成 ???????????????????1 2.2“育鲲”轮焚烧炉操作规程??????????????????6 3 焚烧炉控制系统 3.1 控制系统组成 3.2 控制参数 3.3 PLC控制原理 3.4 系统控制流程
4 焚烧炉炉膛负压调整方法的改进???????????????????14 4.1 炉膛压力相关参数分析
4.2 负压控制的改进方案???????????????·15 5 内加料门开启故障
5.1故障现象? ?????????????????????????????15 5.2工作原理及特点???????????????????????????15 5.3故障原因分析及故障排除???????????????????????17 6 结论??????????????????????????????????··17
育鲲轮焚烧炉PLC控制原理及典型故障分析
1前言
1.1背景
目前环境问题日益受到人们的重视，海洋环境也毫不例外。随着全球经济的发展和船舶数量的增加，船舶对海洋环境的污染也越来越严重。由于船舶运输工作流动性大，特别是远洋运输船舶，存在着在这期间因工作、生活所产生的垃圾和污油，为减少污染和减轻船舶负担必须进行处理，相比之下焚烧法是比较理想的选择，因此焚烧炉作为船舶的重要防污染设备之一，被越来越多的船舶所使用，其重要性不言而喻，随着技术不断革新，PLC控制的焚烧炉已逐渐普及，其操作、使用及维修保养备受船舶轮机部人员的关注。 1.2 焚烧炉技术要求
现代船用焚烧炉结构相差较大，但燃烧原理基本类似，都是通过高温热处理技术焚烧垃圾及污油泥。其主要应满足以下要求：
1） 要使含有固体杂质和较多水分的污油能可靠地完全燃烧，要求能将污油水搅拌均匀并加
热到适当温度，最好油、水比例在一定范围内（一般不超过50%）且不含太多杂质，污油柜与焚烧炉不要太远；要选用对杂质不敏感且雾化良好的污油燃烧器。
2） 要有适当高的炉内温度，温度太低（＜600°C）不利于污油完全燃烧，并且使固体垃圾
燃烧困难，温度太高（＞900°C）会对炉体造成损害，所以系统应设有辅助燃烧器。 3） 工作时，要求炉内保持适当的负压，这样才能保证打开投料口投放固体垃圾时不致造成
高温燃气外泄而危及工作人员的安全，所有系统应设有引风设备。
4） 焚烧炉外壁温度不宜太高，排烟的温度也不宜太高（一般小于300～350℃），同时应尽
量减少排烟中有害物质的浓度，以防对大气造成二次污染。为此，焚烧炉除炉壁有良好的隔热材料外，还常设有由鼓风机送供风的空气冷却夹层，并在炉内设耐火隔墙，延长燃气在炉内的停留时间，以保证完全燃烧和减少带走的灰尘；同时应使排烟和部分供风混合后再排出，从而使排烟能够得到稀释和降温。 1.3 国内外船用焚烧炉技术发展现状
各种防止船舶垃圾污染的规定和法规促进了船用焚烧炉技术的不断发展，近年 来，世界各国研制的焚烧炉已有50多种，表1-1列举了一些。
表1-1 部分国内外船用焚烧炉一览表 技术参数 生产厂家 焚烧对象 焚烧能力 型号 污油 垃圾 HAMWORTHY ASWI-402 FREDRIKSSTAD VWM-75 OG120 英国哈姆污油 112 沃西公司 固体垃圾 L/h 丹麦阿特污油 37.5 拉斯公司 固体垃圾 L/h 挪威 日本 VOLCAND 中国中船公司 污油 60 固体垃圾 L/h 废油污水 78 固体垃圾 L/h 废油污油 4 固体垃圾 L/h 250 kg/h 139 kg/h 75 kg/次 75 kg/次 炉膛 造型 旋风式 多室式 旋风式 多室式 排烟 温度 功率 350℃ 22KW 350℃ 18KW 350℃ 4.9KW 350℃ 6.4KW 350℃ 1.5KW 200/4-6 旋风L/h 式
2 ATLAS 200 SL WS P型焚烧炉介绍
“育鲲”轮采用的是丹麦生产的ATLAS 200 SL WSP型多室式焚烧炉，配有1200 SP型污油柜。在标定工况下，该焚烧炉的污油处理量为24L/h，垃圾的处理量为40kg/h，热容量180kcal/h，排烟温度350℃，功率11KW。
2.1“育鲲”轮焚烧炉系统组成
如图1-1所示为“育鲲”轮ATLAS 200 SL WSP型焚烧炉的系统图，主要包括焚烧炉本体和各个系统，如污油系统、压缩空气系统、柴油系统、蒸汽加热系统和空气-烟气系统等。
1．焚烧炉本体
焚烧炉本体主要包括一级燃烧室、二级燃烧室、烟道、内/外加料门、出灰门等。炉体顶部装有一台鼓风机、污油燃烧器（自带风机）、污油计量泵、一级/二级燃烧器模块（包括燃烧器、风机、柴油泵）。一级燃烧室用于焚烧污油或固体垃圾，二级燃烧室用于焚烧来自一级燃烧室的未完全燃烧气体，以降低废气对大气污染的程度。固体垃圾先后经外、内加料门方可进入一级燃烧室，燃烧产生的灰渣从出灰门排出。
2．污油系统
污油系统是用于将污油柜的污油运送到焚烧炉进行焚烧，其管路主要有三台泵和污油燃烧器构成。
粉碎泵直接连接到电动马达上，是叶轮上装有刀片的离心泵，将污油从污油柜底部泵送到顶部，搅动粉碎污油中的颗粒，使其成分均匀。
循环泵将渣油从污油柜输送到焚烧炉，该泵为可自吸的容积式泵，它将来自粉碎泵出口的污油在污油柜至焚烧炉污油定量泵的管路中循环，一方面确保供给焚烧炉的污油的温度不会下降太低，以至影响燃烧质量。另一方面省去了这段管路的蒸汽伴热管。当通过焚烧炉控制面屏选择燃烧模式为污油，起动焚烧炉时，搅拌泵和循环泵同时投入使用。
污油计量泵安装于焚烧炉顶部，是可自吸的容积式泵，当焚烧炉选择燃烧污油泥时，该泵将循环管路中的污油泵送给污油燃烧器燃烧，并且可根据燃烧期间炉膛的温度，经焚烧炉PLC控制系统的一个速度控制单元自动调节泵变频电机的转速，从而调节供给燃烧器的污油量，例如炉膛温度低时，泵转速会上升使供油量增加，反之亦然。
污油燃烧器是压缩空气雾化型的特殊燃烧器，其特殊设计能使污油变为最大直径8mm的软颗粒，进而使污油燃烧更完全。另外粉碎泵前的速闭阀能使用压缩空气释放，可以在别处遥控关闭，也可以手动关闭，用于在紧急情况下切断污油供给，快速停止燃烧。
3．压缩空气系统
压缩空气系统供给7bar的压缩空气。有三个作用，即污油雾化，清洁污油管路和控制内外加料门（速闭阀的控制空气单独供给）。
如图1-1，一路压缩空气经减压阀组到电磁阀31Y10，焚烧炉燃烧停止后，电磁阀31Y10左路通，压缩空气进入污油电磁阀33Y10后的管路，将管内残留的污油泥吹干净，防止下次点火时由于残留的污油温度低而影响正常发火燃烧。正常燃烧污油时，电磁阀31Y10右路通，压缩空气进入污油燃烧器雾化污油。 另一路压缩空气直接分两路进入内、外加料门的电磁阀34Y5、34Y4。在燃烧固体垃圾期间：其中手按下加料按钮时，外加料门电磁阀34Y4断电，使压缩空气经阀左路到达气动门，锁
闭外加料门，确保内加料门打开时外加料门不会误开，高温烟气伤及人员。随后内加料门电磁阀34Y5通电，使压缩空气可以到达气动门开启内加料门，此动作期间外加料门的微动开关检测外加料门是否锁闭，与内投料门之间形成联锁，即微动开关若检测出外加料门没有锁闭，也就是处在可以开启的位置时，内加料门就无法开启。
diesel oil inletM231Y731Y8NV2PU2RV2Fuel oil inletdiesel tankinv2PM1inf2inv133Y433Y5NV1PU1RV1Max. 60 mm WGin funnel21B3RD24S95M48M625S2BKC224S8ILM424S7IG8M335B921B735B7B8M521B533Y1033Y924S6.1FIL1EF33Y36M4C3O34Y4SCV34Y531Y10C4CVSludge oilCompressed airdiesel oil 7M4T25S87M2QCVSludge oilmixing tankSteam 25S6M333Y824S5OLCompressed air inlet7-10 bar25S7TS4TRSteam inletSteam returnRVBDVVU 图1-1 “育鲲”轮焚烧炉系统图
21B3—热电阻；21B5、21B7--热电偶；24S5、24S9、25S2-压力开关；24S6.1、24S7、24S8-微动开关；31Y10、31Y7、31Y8、33Y10、33Y4、33Y5、33Y8、33Y9、34Y4、34Y5-电磁阀；33Y3-电动门；35B7、35B9-火焰探测器；5M4-鼓风机；6M4-定量泵；8M3-二级燃烧器；8M5-一级燃烧器；8M6-污油燃烧器风机；B-污油燃烧器；BK-混合室；C2-气动门；C3、C4-气动闸阀；CV-安全阀；EF-二级燃烧室；F-一级燃烧室；IG-内加料门；IL-外加料门；IL1-灰门；M1、M2、M3、M4-压力表；NV1、NV2-止回阀；O-滤器；OL-空气滤器；PU1、PU2-柴油泵；RD-调风门；RV1、RV2-调压阀；SCV-节流阀；TR-调压阀组
Sludge oil mixing tank-污油柜：25S6、25S7-液位开关；25S8-温度开关；7M2-粉碎泵；7M4-循环泵；DV-泄放阀；RVB-蒸汽调节阀；QCV-速闭阀；T-温度计；TS4-调温传感器；VU-蒸汽疏水器