SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Применение датчиков температуры ОВЕН в системе управления комплексом по утилизации ТБО

АСУ ТП, разработанная для автоматизированного управления комплексом по утилизации мусора в Московской области, построена на основе оборудования ОВЕН: от устройств управления всей установкой и панелей визуализации (ПЛК160, СП307 и СП310) до первичных преобразователей. Контроль и поддержание необходимых температур на всех стадиях процесса осуществляется с помощью высокотемпературных термопар ОВЕН.

Компания ОВЕН, г. Москва

OWEN.png

В XXI веке перед человечеством встала серьезная проблема – что делать с твердыми бытовыми отходами (ТБО)? И этот вопрос становится все острее и острее во всем мире. Россия – не исключение. По сравнению с Европой ситуация у нас еще тяжелее: долгое время мусор, не сортируя и не перерабатывая, просто складировали на полигонах ТБО, и это в лучшем случае. Но если лет двадцать назад такое решение, возможно, было оправданно, то сейчас поток мусора вырос в десятки раз – по данным Росприроднадзора, только Москва производит за год 7 млн тонн мусора. Всего в России на свалках накоплено 35 млрд тонн мусора, а под его хранение отведено 4 млн га земли. Емкости имеющихся полигонов хватит только на 3 года [1].

Путей решения проблемы несколько, но основных два: сортировка мусора с его дальнейшей вторичной переработкой и сжигание мусора для получения тепловой энергии, которую, в свою очередь, можно превратить в электроэнергию. Второй путь наиболее массовый. На Западе от 30 до 50 % ТБО утилизируется на мусоросжигательных заводах. Сжигание отходов производится под воздействием очень высоких температур. Этот способ требует тщательной проработки температурного режима на всех этапах термического обезвреживания мусора, так как необходимо нейтрализовать токсичные газы, выделяющиеся при сжигании мусора: диоксины и фураны, а также оксиды серы и азота.

Краткое описание технологии термического обезвреживания ТБО

Сырье из дозаторов накопления поступает в бункер приема, откуда по загрузочному конвейеру – в термопечь, которая представляет собой горизонтально расположенный цилиндрический реактор, установленный на виброопорах и наклоненный под углом 8–12°. Для продвижения ТБО вдоль оси термопечи используется шнек. В одном цилиндрическом объеме термопечи происходит процесс быстрого пиролиза при 450–650 °C с улавливанием отходящих пиролизных газов, которые возвращаются в зону высоких температур (выше 1100 °C), где осуществляется их дожиг и сжигание угольного остатка. Это исключает образование токсичных отходов в дымовых газах.

Vrezka_ris.jpg

Рис. Комплекс термического обезвреживания ТБО

Дожиговые камеры ТБП представляют собой вертикальные металлические трубы. Одна дожиговая камера снижает температуру до 750–950 °C, другая – до 260–450 °C. Дымовые газы температурой не более 260 °C подаются на рукавный фильтр, где осуществляется удаление диоксинов, фуранов и других вредных составляющих.
Рекуператоры большой и малый служат для отбора тепловой мощности от дымовых газов. Эта мощность может использоваться в технологических целях и для внутреннего потребления (горячая вода, отопление административно-хозяйственных зданий и пр.). Для улавливания золы уноса перед дымососом устанавливается рукавный фильтр и фильтр-«полицейский». Для контроля концентрации взрывоопасных и отравляющих веществ используется газоанализатор.

Сделать утилизацию безопасной для окружающей среды могут только современные линии по переработке отходов с системами газоочистки при наличии автоматизированных систем мониторинга и контроля. При утилизации критически важна точность поддержания температуры, поэтому при выборе автоматики и построении всей АСУ ТП термических установок мусоросжигательных заводов определяющими критериями становятся точность, быстродействие, надежность.

Особые требования предъявляются к первичным преобразователям температуры, которые непосредственно взаимодействуют с высокотемпературными агрессивными дымовыми газами. Они должны быть коррозионно-стойкими, надежными, способными измерять высокую температуру рабочей среды. Оборудование для автоматизации, производимое компанией ОВЕН, позволяет успешно решать задачи такого рода.

В первой половине 2017 года компания ПО «АЭЛИТА» (г. Электросталь Московской области) по заказу ООО «Термотехнологии» осуществила разработку системы управления и контроля для комплекса ТБП‑5000, строящегося в селе Рахманово Пушкинского района Московской области и предназначенного для термического обезвреживания ТБО. Перед специалистами стояла задача реализовать автоматизированное управление комплексом, осуществляющим утилизацию мусора до 5 тонн в час, в целях его бесперебойной работы. Также необходимо было обеспечить удаленную диспетчеризацию, передачу данных в SCADА-систему, непрерывный контроль технологических параметров и аварийных ситуаций, их архивирование и отображение на панели оператора.

АСУ ТП построена на основе оборудования ОВЕН: от устройств управления всей установкой и панелей визуализации (ПЛК160, СП307 и СП310) до первичных преобразователей – термопар хромель-алюмель (ХА) и хромель-копель (ХК). Предварительные пуски опытной установки были проведены летом и осенью 2017 года. В настоящее время продолжаются пробные пуски, идет отладка и отработка технологии с целью достичь максимально чистых выбросов. АСУ ТП осуществляет контроль и поддержание необходимых температур на всех стадиях процесса c помощью смонтированных на установке термопар ОВЕН. Функциональная схема управления установки и расположения датчиков температуры представлена на рис. 1.

Ris_1_small.jpg

Рис. 1. Функциональная схема управления комплексом утилизации твердых бытовых отходов ТБП‑5000 с применением датчиков температуры ОВЕН (увеличить изображение)

В зонах высоких температур используются высокотемпературные термопары ДТПК (ХА) на основе КТМС (кабель термопарный с минеральной изоляцией в стальной оболочке). Такое исполнение термопар признано оптимальным из-за высоких эксплуатационных характеристик, низкой тепловой инерции и достаточно доступной цены. Защитные чехлы из жаростойкой стали, а также керамики позволяют продлить срок службы термопар за счет защиты КТМС от агрессивных газов и механических воздействий пыли и золы, находящихся в продуктах сгорания ТБО. Штуцеры с наружной резьбой, расположенные на монтажных частях датчиков, позволили надежно и удобно закрепить термопары на технологических аппаратах ТБП‑5000 (рис. 2).

Ris_2.jpg

Рис. 2. Термопара ДТПК: модель 135, диапазон температур –40…+1100 °C

При отсутствии сильных вибраций и резких перепадов температуры в месте установки термопар рекомендуется использовать термопары на основе КТМС в керамических чехлах. Керамика из высокочистого оксида алюминия (Al2O3) – корунда – отличается высокой прочностью, твердостью, коррозионной и износостойкостью. Кроме того, компания ОВЕН начинает производство термопар моделей 145, 155 и 165 (рис. 3), а также бескорпусных термопар (модели 021 и 031) с чехлами из корунда, которые заменяют использовавшуюся ранее в этих моделях керамику МКРц.

Ris_3.jpg

Рис. 3. Термопара ДТП, модель 155, диапазон температур –40…+1250 °C

В зонах относительно низких температур установки по утилизации – после рукавного фильтра и перед дымовой трубой – установлены датчики температуры типа ДТПL, термопары хромель-копель в массивных защитных чехлах из стали 12Х18Н10Т. Эта нержавеющая сталь имеет самое широкое распространение в измерительной технике – она недорога, прочна, коррозионно-стойка и надежна, вплоть до температуры 800 °C. Чехол из этой стали позволяет увеличить срок службы термопар. В целом весь технологический процесс в системе утилизации ТБО контролируется с помощью 8 высокотемпературных термопар ОВЕН.

Широкий ассортимент датчиков температуры ОВЕН – термосопротивлений и термопар на диапазоны от –196 °C (термосопротивления типа ДТС с платиновым проволочным чувствительным элементом 100П) до 1300 °C (платинородий-платиновые термопары типа ДТПS в корундовых чехлах) – позволяет подобрать устройство к каждому конкретному применению, исходя из рабочих температур объекта измерения, способа крепления датчика, состава атмосферы внутри рабочего пространства и других особенностей.

Литература

Мереминская Е. Чем опасна история со свалкой в Балашихе? // Ведомости: [сайт]. URL: https://www.vedomosti.ru/realty/articles/2017/06/26/695900‑svalkoi-balashihe (дата обращения: 11.12.2017).

Статья опубликована в журнале "ИСУП" № 6(72)_2017

Компания ОВЕН, г. Москва,
тел.: +7 (495) 641-1156,
e‑mail: sales@owen.ru,
сайт: owen.ru



ООО "РЕОН-ТЕХНО"
Комбинированные реле максимального тока РСТ-42ВО, РСТ-40ВДУ, РСТ-80АВ
www.reon.ru