【摘 要】 本文描述了含硫废水制酸焚烧炉的特点和组成，并结合吉化丙烯腈厂的应用实例，简单介绍燃烧控制系统的控制对象，系统功能。同时，对实现该控制系统的Siemens S7-400H PLC进行了详细介绍。
【关键词】 含硫废水制酸焚烧炉；S7-400H PLC；燃烧控制系统
引言：
化工生产丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯（MMA）等重要化工原料时会产生大量的含硫废水，成为制约丙烯腈发展的主要因素。利用含硫废水生产硫酸不但可以实现丙烯腈装置和MMA装置含硫废水的无害化处理，而且可以提供丙烯腈和MMA生产所必须的硫酸原料，符合国家“十二五”期间提出的绿色发展，建设资源节约型、环境友好型社会的目标。
1、含硫废水制酸焚烧炉的特点及组成
1.1焚烧流程简述
自原料工段经浓缩后的硫铵液和自MMA装置来的废酸水、轻组分、废气及合成氨装置的含硫化氢气体等，由泵（气体除外）通过特殊的雾化喷嘴喷入焚烧炉，有机物充分燃烧，在高温状态下分解成二氧化硫、氧气、二氧化碳、氮气和水蒸汽。有机物充分燃烧提供硫铵及硫酸分解以及废酸中水汽化所需的部分热量。
液硫作为补充能源由精硫泵加压后经硫磺喷枪机械雾化而喷入焚烧炉焚烧，以补充热量和调节SO2所需的浓度并控制在7.25～7.5%之间。同时通过燃烧天然气及渣油，补充必要的热量。
工艺空气经工艺空气鼓风机进入空气加热炉，加热至助燃所需的温度816℃后，进入燃烧器助燃。在空气加热炉内由天然气燃烧提供热源。
为了保持焚烧炉出口气体氧气含量在2.5%左右（折干计算），燃烧器烧嘴设置了控制系统控制燃料的流量，同时根据焚烧炉出口温度自动调节废酸、废水流量。
离开焚烧炉的温度为1065℃左右的炉气通过废热锅炉和高温过热器使温度降至310℃～316℃，并副产4.2MPa（G），344℃过热蒸汽。
1.2监控对象
焚烧炉根据功能可以分为以下几个系统：
1）焚烧炉单元：主要监控焚烧炉炉膛温度及焚烧炉出口的O2含量浓度。
2）燃烧器单元：焚烧炉共配有三台燃烧器X-202A/B/C，1200均匀分布。其中X-202A/B两台燃烧器为天然气燃烧器，另一台燃烧器X-202C有天然气-渣油混烧燃烧器。
天然气燃烧器主要由燃烧器本体、稳焰装置、点火烧嘴（长明灯）、主燃气喷口、火焰检测器、点火装置等组成；燃用天然气时，点火系统采用二级点火，点火时，由高能点火器点燃点火喷嘴，再由点火烧嘴点燃主燃气烧嘴；燃烧所用的助燃风为空气加热炉加热后的工艺空气。因工艺空气温度较高，故燃烧器外筒设有冷却风入口，冷却风由保护风机提供，用以对燃烧器内部设备进行冷却。
天然气-渣油混烧燃烧器中天然气系统及渣油系统均可独立运行和控制，在正常运行情况下，该燃烧器做天然气燃烧器使用，工艺需要时，可随时投运渣油油枪。渣油油枪为蒸汽雾化油枪，主要由压紧螺母、雾化片和接头等组成。渣油油枪投运时需保证天然气-渣油混烧燃烧器中天然气已稳定燃烧。
3）燃料控制单元：燃气控制单元包括燃气快关阀、燃气放散阀、燃气调节阀、流量计、压力变速器、和燃气压力开关（高、低）等仪器仪表；燃油管路设有燃油快关阀、回油快关阀、回油调节阀、蒸汽雾化快关阀、蒸汽吹扫快关阀、逆止阀、流量计、压力变速器、燃油调节阀和燃油压力开关（高、低）等仪器仪表，阀门仪器仪表均采用防爆型以确保安全。
4）助燃风单元：助燃风为空气加热炉加热后的工艺空气。
5）安全保护单元：由燃气压力开关，火焰检测器、燃油压力开关、紧停炉按等。
2、控制系统的特点和构成
2.1 S7-400H系统的优点
S7-400H是西门子提供的最新冗余PLC。它拥有所有SIMATIC S7具有的先进性。SIMATIC S7-400H是中高性能的PLC，适用于对可靠性要求极高的大型复杂的控制系统。西门子公司SIMATIC S7-400H可编程控制器采用模块化无风扇设计，在一块机架底板上可安装电源、CPU、各种信号模板、通信处理器等模块。CPU集成有标准化MPI和DP通信接口，它既是编程接口，又是数据通行接口；有PR0FIBUS-DP和工业以太网的通信模块，以及点对点通信模块。使用S7协议，通过通信接口和通信模块，PLC之间、PLC与上位机之间都可以周期性地自动交换I/0模块的数据，从而组成自动化系统。S7-400H通过I/0采集相关数据和发出控制信号，I/0通过PROFIBUS现场总线与CPU单元通信和软件组态。
2.2系统构成
2.2.1硬件构成
系统共配置1台控制站，2台工程师站组成。控制站为1对冗余CPU412-3H的控制器，I/O模块为S7-300系列，通过ET200M与控制器相连。所有I/O模块均具有完善的自诊断功能，断线监测功能和在线插拔功能，保证系统能长时间安全稳定的运行。系统配置的总I/O点数为500点左右。
上位机系统设置有2台工程师站ES，每台工程师站均可作操作员站使用。工程师站采用Dell公司的工控机T5500，配置为：Xeon E5506，2G内存，500G硬盘，22”液晶显示器。
2.2.2软件构成
ES站操作系统为Windows XP，每台ES站均安装有监控组态软件WINCC 7.0，编程组态Step7 V5.4和组网软件Simatic Net 2008。两台ES站均可独立使用，任意一台ES站出现故障对系统监控功能没有任何影响。因此，无论是上位监控系统还是PLC控制系统均实现冗余容错配置，使得整个系统具有较高的可靠性。
2.2.3网络架构
系统共配置4层ET200M机架，控制器与I/O站之间采用Profibus DP通讯，通讯速率为1.5Mbit/s。