论文总字数：16761字

摘 要

: 工业在我们国家发展已经越来越快速，但是伴随着工业的快速发展，工业废气也越来越严重。蓄热式废气焚烧装置（Regenerative Thermal Oxidizer 简称RTO），能够有效的处理工业产生有毒、有害的有机气体（VOC）。本设计采用的是二室式RTO，烘干系统产生的有机废气（VOC），经过RTO系统处理后的烟气达到国家大气排放标准（执行大气污染物综合排放标准（Air pollutant Release Standard）——二类/GB16297-2015）。

本设计基于西门子PLC控制系统，系统采用最新1500系列的1511-2PN PLC，具有稳定性好、抗干扰性强、扩展能力比较强、处理能力更快等优点。

关键词：RTO，VOC，PLC

Abstract：With the rapid development of industry, the exhaust gas generated by industry is becoming more and more serious. Regenerative Thermal Oxidizer（RTO），the effective treatment of organic gases produced by industry. The design used in this design is two chamber RTO, Organic waste gas produced by the drying system(（VOC）) .The flue gas after RTO system is up to the national air discharge standard. (Implementation of Air pollutant Release Standard) -- the two kind of /GB16297-2015).

The design is based on the SIEMENS PLC control system. The system uses the latest 1511-2PN series of PLC, which has the advantages of good stability, strong anti-jamming performance, strong extension ability and faster processing ability.

Key words：rto，voc，plc

目 录

1 绪论 7

1.1 蓄热式废气焚烧的发展背景 7

1.2 蓄热式废气焚烧的简介 7

1.3 文章总体结构 8

2 系统总体设计方案 8

2.1 蓄热式废气焚烧系统的优缺点 8

2.2 系统方案设计 9

2.3 蓄热式废气焚烧系统组成 9

2.4 蓄热式废气焚烧系统结构说明 10

2.5 蓄热式废气焚烧工作原理 11

2.6 电气控制系统结构设计 12

2.7 电气控制系统PLC部分设计 13

2.8 温度传感器 14

2.9 通讯 15

3 蓄热式废气焚烧控制系统的硬件设计 15

3.1 蓄热陶瓷的优点 15

3.2 电源部分控制电路设计 16

3.3 点火部分设计 17

3.4 PLC、HMI模块的选型 17

3.5 ET200、 DI、DO、AI、AQ的选型 17

3.6 系统安全保护部分设计 18

3.6 监控组态部分设计 18

3.7 硬件系统结构图 18

4 蓄热式废气焚烧控制系统的软件设计 19

4.1 PLC控制系统设计 19

4.2 PLC输入、输出点分配 20

4.3 点火流程与检测 22

5 蓄热式废气焚烧系统的相关测试 22

5.1开发环境介绍 22

5.2仿真运行调试及其运行结果 23

5.3组态编译下载 24

5.4 HMI仿真 26

结 论 29

参 考 文 献 30

致 谢 31

附录：蓄热式废气焚烧系统部分PLC梯形图 32

1 绪论

自改革开放以来,中国经济迅速增长。在经济快速发展的同时不断推动各个行业的快速发展，中国工业的发展也发生了巨大的变化 ,工业发展能够给人们的生活带来极大的便利和财富,但是同时也给地球带来了很严重的环境污染。在环境受到怕破坏的过程中,工业废气污染问题极为严重。VOC排放的工业部门包括：喷涂，石化，精细化学品，制药和农药制造，半导体和电子产品制造，人造板和木制家具制造，皮革，漆包线，油墨，鞋类，涂料，粘合剂生产，金属铸造等。各种工业生产的VOCs的常见组分是胺，苯，酮，酚，醇，醛，酯，腈（氰），碳氢化合物等。。

1.1 蓄热式废气焚烧的发展背景

工业废气，是指企业在生产加工零件的过程中会产生对人体有毒有害气体的总称。这些废气有：二氧化碳、二硫化碳、硫化氢、氟化物、氮氧化物、氯、氯化氢、一氧化碳、硫酸（雾）铅汞、铍化物、烟尘及生产性粉尘，如果排入大气中，将会严重污染空气质量。这些废气对人体的伤害是非常大的，有的气体是直接具有刺激性气味，伤害人体的呼吸道，严重会产生休克的状态，还有一些气体是沉积在人的体内，这种危害是最为致命的，严重将会导致癌症的风险。不同的企业产生的废气也是不同的，应该有效的预防废气污染。

工业废气处理的原理有活性炭吸附法、催化燃烧法、催化氧化法、酸碱中和法、等离子法等多种原理。本套装置采用的是催化焚烧法，将车间排放的废气通过管道集中到一起经过RTO焚烧能将废气的污染物焚烧成对大自然无害的二氧化碳和水。

蓄热式废气焚烧装置，是目前国内能够有效处理有机废气的设备。相比较以前的催化焚烧式、废气直燃式，RTO具有更高的热效率运行，虽然前期投资大，但后期回报大，对于大风量低浓度的废气，可以有效的处理。

1.2 蓄热式废气焚烧的简介

蓄热式热氧化器（ Regenerative Thermal Oxidizer, 简称 RTO ）是一种通过高温将中低浓度、有毒、有害的有机废气焚烧裂解并具有节能环保的装置。将中低浓度的有机废气与氧气发生氧化反应，最终达到处理废气的功能。其结构包括：蓄热陶瓷床体、PLC控制系统、切换阀、蓄热燃烧室等组成。在蓄热陶瓷床体的下部具有4个管道，4个管道上安装自动切换阀，通过切换阀的交替打开与闭合，可将燃烧室的废气加热，并预热已经进入陶瓷体的废气。蓄热陶瓷吸收热量、释放高温，同时燃烧室还在不断燃烧升温，有机废气将会陶瓷床体发生氧化反应，产生对环境无害的水与二氧化碳。本套装置最大的优点就是使热能充分的回收，在处理废气时用到的燃料很少，降低了运行成本。

1.3 文章总体结构

本文共分五章，第一章为绪论部分，进行该设计的发展背景和意义的研究，对该设计的简介。第二章为系统设计部分，涉及系统总体结构，系统的优缺点，系统的组成，电气部分设计，系统设计要求等等。第三章为系统的硬件设计部分，包括模块设计，器件选择：为什么选择该器件，各个模块的电路连接图等。第四章为系统的软件设计，包括系统总体工作流程和程序工作流程等。第五章为系统测试部分，涵盖系统仿真与调试或出系统的仿真结果演示图片，并进行结果分析说明。

2 系统总体设计方案

2.1 蓄热式废气焚烧系统的优缺点

表1蓄热式废气焚烧的优缺点

优点	缺点
几乎可以处理所有含有机化合物的废气	装置重量大，因为采用陶瓷蓄热体
可以处理风量大、浓度低的有机废气	装置体积大，只能放在室外
处理有机废气流量的弹性很大（名义流量20%~120%）	要求尽可能连续操作
可以适应有机废气中VOC的组成和浓度的变化、波动	一次性投资费用相对较高
对废气中夹带少量灰尘、固体颗粒不敏感	不能彻底净化处理含硫含氮含卤素的有机物
在所有热力燃烧净化法中热效率最高（gt;95%）
在合适的废气浓度条件下无需添加辅助燃料而实现自供热操作
净化效率高（三室gt;99%）
维护工作量少、操作安全可靠
有机沉淀物可周期性的清除，蓄热体可更换
整个装置的压力损失较小
装置使用寿命长

2.2 系统方案设计

本套系统采用的是模块化的设计，现场安装方便，能够满足不同类型的工厂，尤其对汽车行业产生的废气处理效果最佳。本套装置可安装在室外，只需增加管道的长度，很好的解决了车间空间的不足；投资低，土建工程只需在前期投资；系统的集成化程度高，采用PLC控制，出错率低；废气焚烧的效率高有99%的分解率和高达95%以上的热回收率，达到国家的大气排放标准；系统运行平稳，安全可靠。蓄热式废气焚烧系统的控制示意图如下图所示。

蓄热式废气焚烧装置

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