危废焚烧的安全仪表系统（SIS）概况

周玉刚袁历

摘要：危险废物焚烧的安全仪表系统（SIS）包含燃烧器管理系统（BMS）和紧急停车系统系统（ESD）。控制目标是允许燃烧器安全启动、点火、进料，并在操作过程中连续监控燃烧器状态，在不安全状态下联锁跳车，或操作人员要求下正常停车。本文阐述其中的关键控制。

关键词：危险废物焚烧系统；安全仪表系统；BMS；ESD

Abstract:Hazardouswasteincinerationsafetyinstrumentedsystem(SIS)includesburnermanagementsystem(BMS)andemergencyshutdownsystem(ESD).Thecontrolobjectiveistoallowsafestart,ignitionburner,feed,andintheoperatingprocessofcontinuousmonitoringofcombustionstateinastateofinsecurity,thelockjumpedoutofthecar,ortheoperatorrequirementsundernormalparking.Thisarticledescribesthekeycontrol.

Keywords:HazardousWasteIncinerationSystemSISBMSESD

1.工艺流程介绍

工艺流程：固体废物经预处理和科学配比后，经SMP或者RamFeeder进入回转窑；液体废物经过喷雾器送入回转窑或二燃室。回转窑连续旋转，物料不停翻动、加热、干燥、气化和燃烧，燃烧温度约为900摄氏度。燃烧后的残渣自窑尾落入渣斗，有出渣系统排出。燃烧产生的烟气从窑尾进入二燃室高温燃烧，燃烧温度1000摄氏度，停留2秒以上。在二燃室充分燃烧的高温烟气经余热锅炉回收热量，将热能转换为热水和蒸汽，烟气温度降至450摄氏度，然后进入急冷塔，快速冷却至150摄氏度，再后进入布袋除尘系统，再经洗涤塔充分洗涤后降至80摄氏度，最后经过加热器、引风机、烟筒排入大气。

经过以上焚烧处理、危险废物被焚烧、汽化后，去除二恶英、HCL、HF、CO、NO2、NO、SO2等有害物质成分和粉尘，净化后的烟气向空中排放，少量固体残渣和污泥被填埋处理。

工艺流程概貌如图一所示。

2.控制系统总体设计

为了实现焚烧危废焚烧系统的连续稳定运行并保证装置及生产安全，配备了DCS与SIS两大控制系统：

1）分布式控制系统DCS：负责生产监控和优化过程的控制。

2）安全仪表系统SIS：实现各燃烧器及进料的安全启动；并在运行期间监测燃烧器的状态（火焰、压力、温度等），实现正常停车及联锁停车过程。

整个装置进入DCS系统进行监控的I/O测点共2500余点，采用浙江中控ECS700系统；进入SIS系统的I/O测点500余点，采用RAICSTursted系统。两套系统各采用一套独立的冗余控制网络，在VisualField软件平台上实现一体化控制，每个工程师站及操作员站均可实现对两套系统操作。SIS系统通过冗余ModbusRTU网络向DCS系统发送控制指令，并检测执行反馈，实现启动过程中的调节控制。系统整体网络图如图二所示。

3.关键控制的方案设计及实施

3.1主逻辑控制及厂级停车联锁

装置启用时应满足Pre-StartPermissives，操作员选择系统运行后进行复位操作，Master程序启动，依次检查RUNPermissives、SystemPurgeComplete。开车时没有火焰信号和燃烧器跳车信号，主程序启动各个燃烧器、喷枪进料程序。开车之后如果没有火焰并有装置发生跳车，启动系统吹扫程序。

如果RUNPermissives信号丢失Master程序停止并全厂联锁；如果SystemPurgeComplete未完成，启动SystemPurge程序，直至系统吹扫完成；RUNPermissives允许且系统吹扫完成，Master允许各燃烧器喷枪启动。

3.1.1系统吹扫

在两种情况下启动系统吹扫程序：主程序检测到系统吹扫未完成；燃烧器正常停车、安全停车后，如果满足条件启动系统吹扫程序。

燃烧器有火焰或温度高于760℃，无需系统吹扫。如不满足这两个条件，需要操作员确认后执行吹扫程序。

系统吹扫执行过程有三种情况会导致吹扫失败：吹扫前允许信号不满足，吹扫允许信号不满足，启动吹扫后未能达到最低吹扫流量。如果风机未能全部运行，BMS启动紧急吹扫程序：经发送指令给DCS锁定所有风机及调节阀的当前状态保持2分钟，之后全开助燃风调节阀到全开状态，进行15分钟吹扫。

3.2燃烧器控制及单元级停车联锁

3.2.1燃烧器控制主程序

每个燃烧器在Pre-FiringPermissives允许的情况下可以进行燃烧器的启动，燃烧器首先进行燃烧器吹扫，吹扫完成后点火，点火成成功后燃烧器进入正常运行状态。BMS释放对天燃气管线调节阀的控制，进入监测状态。

监测燃烧器的RUNPermissives及运行投切开关，如果RUNPermissives丢失启动本燃烧器的联锁停车程序；运行开关投切到停止状态启动正常停车程序；两钟停车程序启动20秒后执行系统吹扫，避免残留气体闪爆炸。

3.2.2燃烧器点火前吹扫控制

为防止点火时残留气体闪爆，每次点火前都需要对设备单体再次吹扫，吹扫期间检测吹扫允许信号，如果吹扫允许信号丢失则吹扫失败即启动燃烧器失败，需要人工确认后再次再次启动燃烧器。

3.2.3燃烧器点火控制

点火控制是燃烧器启动的关键，每个燃烧器的“吹扫完成”后，助燃空气调节阀将由吹扫状态，被调整到燃烧器点火位置，其它的点火条件满足，那么BMS将可以点小火。BMS系统将激发点火器，并打开点小火天然气阀门。如火焰探测器检测到火焰则点火成功。如果在10秒内没有检测到火焰，关闭点火变压器，关闭了天然气安全关闭阀，点小火失败，然后再进行第二次点小火尝试，在四次点小火失败后，暂停燃烧器点火程序，等待操作员调查点火故障的原因后重新启动燃烧器。

在燃烧器点小火成功并被检测到，BMS将启动燃烧器的主焰。为了启动燃烧器的主焰，BMS将检查所有主燃料条件满足，主火焰的调节阀被开到点火位置，然后打开燃料的安全切断阀。10秒后，通过关闭点小火天然气安全切断阀熄灭小火。如仍然能检测到火焰则点火成功，如果火焰探测器没有检测到火焰，则关闭主管线燃料切断阀门，并且显示“燃烧器点火失败”。操作人员需要手动复位，在此之后，燃烧器必须重新进行吹扫才能进行下一次燃烧器点火。

3.3燃烧器进料控制及进料设备级联锁

燃烧器运行稳定后，操作员可以选择进废液。启动进料程序，先开雾化空气阀门，然后将废液进料调节阀调节到点火位，并增加相应助燃风流量，之后开废液管线安全阀进废液。稳定火焰10秒钟后，将调节阀释放给DCS控制。

4.危废焚烧炉项目前景和展望

山东省“十三五”危险废物处置设施建设规划：十三五期间投资530亿元建设危废处理项目353项。由此可见全国范围内垃圾焚烧炉项目市场份额巨大，且2015年之前项目存在大量使用DCS、PLC代替BMS系统，新项目加之改造项目保守估计不下千余个。

目前中控在TCS900系统上编写标准化模块，这将为公司的业绩建立一个新的支撑点。