【正文】 ，而催化劑并未改變性質(zhì)。3)催化燃燒的工藝組成：不同的排放場合和不同的廢氣，有不同的工藝流程。但不論采取哪種工藝流程，都由如下工藝單元組成。: 為了避免催化劑床層的堵塞和催化劑中毒，廢氣在進入床層之前必須進行預(yù)處理，以除去廢氣中的粉塵、液滴及催化劑的毒物。: 預(yù)熱裝置包括廢氣預(yù)熱裝置和催化劑燃燒器預(yù)熱裝置。因為催化劑都有一個催化活性溫度，對催化燃燒來說催化劑是起燃溫度，必須使廢氣和床層的溫度達到起燃溫度才能進行催化燃燒，因此，必須設(shè)置預(yù)熱裝置。但對于排出的廢氣本身溫度就較高的場合，如漆包線、絕緣材料、烤漆等烘干排氣，溫度可達300℃以上，則不必設(shè)置預(yù)熱裝置。預(yù)熱裝置加熱后的熱氣可采用換熱器和床層內(nèi)布管的方式。預(yù)熱器的熱源可采用煙道氣或電加熱，目前采用電加熱較多。當催化反應(yīng)開始后，可盡量以回收的反應(yīng)熱來預(yù)熱廢氣。在反應(yīng)熱較大的場合，還應(yīng)設(shè)置廢熱回收裝置，以節(jié)約能源。預(yù)熱廢氣的熱源溫度一般都超過催化劑的活性溫度。為保護催化劑，加熱裝置應(yīng)與催化燃燒裝置保持一定距離，這樣還能使廢氣溫度分布均勻。影響化學(xué)反應(yīng)的擾動主要來自外部，因此控制外圍是反應(yīng)器控制的基本控制策略。穩(wěn)定外圍控制是盡可能使進入反應(yīng)器的每個過程變量保持在規(guī)定數(shù)值的控制，它使反應(yīng)器操作在所需操作條件，產(chǎn)品質(zhì)量滿足工藝要求。通常，穩(wěn)定外圍的控制一句物料平衡和能量平衡進行，采用的基本控制方法如下：1）反應(yīng)物流量的控制 為保證進入反應(yīng)器物料的恒定，可采用參加反應(yīng)物料的定值控制，同時，控制生成物流量，使由反應(yīng)物帶入反應(yīng)器的熱量和由生成物帶走的熱量也能夠平衡。反應(yīng)轉(zhuǎn)化率較低，反應(yīng)熱較小的絕熱反應(yīng)器或反應(yīng)溫度較高，反應(yīng)放熱較大的反應(yīng)器，采用這種控制策略有利于控制反應(yīng)的平穩(wěn)進行。2）流量的比值控制 多個反應(yīng)物料之間的配比恒定是保證反應(yīng)向正方向進行所必需的，因此，不僅要靜態(tài)保持相應(yīng)的比值關(guān)系，還需要在動態(tài)時保證相應(yīng)的比值關(guān)系，有時，需要根據(jù)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率或溫度等指標及時調(diào)整相應(yīng)的比值。為此，可采用單閉環(huán)，雙閉環(huán)比值控制，有時，可采用變比值控制系統(tǒng)。3）反應(yīng)器冷卻劑量或加熱劑量的控制 當反應(yīng)物量穩(wěn)定后，由反應(yīng)物帶入反應(yīng)器的熱量就基本恒定，如果能夠控制放熱反應(yīng)器的冷卻劑量或吸熱反應(yīng)器的加熱劑量，就能夠使反應(yīng)過程的熱量平衡，使副反應(yīng)減少，及時地移熱或加熱，有利于反映向正方向進行，因此，可采用對冷卻劑量或加熱劑量進行定值控制或?qū)⒎磻?yīng)物量作為前饋信號組成前饋反饋控制系統(tǒng)。4）化學(xué)反應(yīng)器的質(zhì)量指標是最主要的控制目標 對反應(yīng)器的控制，主要被控變量是反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率或反應(yīng)生成物的濃度等直接質(zhì)量指標，當直接質(zhì)量指標較難獲得時，可采用間接質(zhì)量指標。例如，溫度或帶壓力補償?shù)臏囟鹊茸鳛殚g接質(zhì)量指標，操縱變量可以采用進料量，冷卻劑量或加熱劑量，也可以采用進料溫度等進行外圍控制[1]。近十年來，隨著MATLAB語言和Simulink仿真環(huán)境在控制系統(tǒng)研究與教學(xué)中日益廣泛的應(yīng)用，在系統(tǒng)仿真、自動控制等領(lǐng)域，國外很多高校在教學(xué)與研究中都將MATLAB/Simulink語言作為首選的計算機工具。我國的科學(xué)工作者和教育工作者也逐漸認識到MATLAB語言的重要性，并且在很多高校的本科自動控制原理實驗教學(xué)中得到應(yīng)用[2,3,4]。在自動控制領(lǐng)域里的科學(xué)研究和工程應(yīng)用中有大量繁瑣的計算與仿真曲線繪制任務(wù)，給控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計帶來了巨大的工作量，為了解決海量計算的問題，各種控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真的軟件層出不窮，技術(shù)人員憑借這些產(chǎn)品強大的計算和繪 圖功能，使系統(tǒng)分析和設(shè)計的效率得以大大提高。然而在眾多控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真軟件中，MATLAB以其強大的計算功能、豐富方便的圖形功能、模塊化的計算方法，以及動態(tài)系統(tǒng)仿真工具Simulink，脫穎而出成為控制系統(tǒng)設(shè)計和仿真領(lǐng)域中的佼佼者，同時也成為了當今最流行的科學(xué)工程語言[5,6]。MATLAB是MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的數(shù)值計算和可視化軟件。它集數(shù)值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示于一體，構(gòu)成了一個方便、界面友好的用戶環(huán)境。它還包括了ToolBox（工具箱）的各類問題的求解工具，可用來求解特定學(xué)科的問題。MATLAB所具備的強有力的計算功能和圖形表現(xiàn)，以及各種工具箱提供的豐富的專用函數(shù)，為設(shè)計研究人員避免重復(fù)繁瑣的計算和編程，更快、更好、更準確地進行控制系統(tǒng)分析和設(shè)計提供了極大的幫助。 MathWorks公司于2011年4月發(fā)布了MATLAB的最新版本——2011a(R2011a) 版MATLAB和Simulink產(chǎn)品系列。該版本的核心在于引入了新一代的代碼生成產(chǎn)品：MATLAB Coder、Simulink Coder和Embedded Coder。根據(jù)現(xiàn)有資料，Matlab和監(jiān)控組態(tài)軟件之間的數(shù)據(jù)交換方法有很多種，其中以動態(tài)數(shù)據(jù)交換DDE為主，動態(tài)數(shù)據(jù)交換是Windows系統(tǒng)中支持進程間的通信機制，它是以共享內(nèi)存來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的。大量的文獻表明了采用DDE數(shù)據(jù)交換技術(shù)實現(xiàn)組態(tài)軟件和MALAB的數(shù)據(jù)通信的有效性。但DDE存在的缺陷是：當通訊數(shù)據(jù)大時，數(shù)據(jù)刷新速度慢，容易出現(xiàn)死機現(xiàn)象；DDE本身的窄帶寬，并不非常適用于實時交換系統(tǒng)，而這種實時系統(tǒng)卻為自動化控制所必需。OPC以其獨有的開放性、互連性、高效性和產(chǎn)業(yè)性占據(jù)了主導(dǎo)地位。OPC是OLE for Process的縮寫，即把OLE應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，采用客戶/服務(wù)器體系。在工業(yè)過程的實際應(yīng)用中，大多數(shù)監(jiān)控組態(tài)軟件都擁有開發(fā)商自主開發(fā)的專有實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫。如果要訪問這些數(shù)據(jù)庫，以前必須要編寫相應(yīng)的代碼程序調(diào)用開發(fā)商提供的API函數(shù)或其他特殊方式來實現(xiàn)。隨著OPC技術(shù)的廣泛應(yīng)用，國內(nèi)流行的監(jiān)控組態(tài)軟件，如RSVIEW3Ifix、WinCC、MCGS、Kingview 等全面支持OPC技術(shù)，即這些組態(tài)軟件提供了可以訪問數(shù)據(jù)庫的OPC服務(wù)器，任一客戶端無需了解接口特性，只要按照OPC規(guī)范編寫客戶端服務(wù)程序即可讀取和寫入監(jiān)控組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，它可以用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。隨著工業(yè)自動化水平的提高，以及計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對工業(yè)監(jiān)控軟件的通用性和靈活性提出了更高的要求。組態(tài)軟件(configuration software)是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式提供良好的用戶開發(fā)界面和簡潔的使用方法，其設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易的實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，為自動化工程技術(shù)人員提供了一種設(shè)計控制策略及控制界面的工具。WinCC(windows control center)是由德國西門子公司與微軟公司共同開發(fā)的軟件系統(tǒng)，是結(jié)合西門子在過程自動化領(lǐng)域中的先進技術(shù)和計算機軟件強大功能的產(chǎn)物。WinCC是一個功能強大、接口豐富的監(jiān)控系統(tǒng)，既可以用來完成小規(guī)模、簡單的過程監(jiān)控應(yīng)用，也可以用來完成復(fù)雜的應(yīng)用。WinCC將Windows NT應(yīng)用程序的現(xiàn)代體系結(jié)構(gòu)與使用方便的圖形設(shè)計程序結(jié)合在一起，可以很方便地生成人機界面，建立完整的過程監(jiān)控解決方案。WinCC監(jiān)控平臺設(shè)計軟件有著通用的應(yīng)用程序，適合所有工業(yè)領(lǐng)域的解決方案；擁有多語言支持，全球通用 ；它可以集成到所有自動化解決方案內(nèi)，內(nèi)置所有操作和管理功能，可簡單、有效地進行組態(tài)，可基于Web持續(xù)延展，采用開放性標準，集成簡便；而且它集成的Historian 系統(tǒng)可以作為IT 和商務(wù)集成的平臺，可用選件和附加件進行擴展，適用于所有工業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域的解決方案。 WinCC監(jiān)控平臺設(shè)計軟件集生產(chǎn)自動化和過程自動化于一體，實現(xiàn)了相互之間的整合，這在大量應(yīng)用和各種工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用實例中業(yè)已證明，包括：汽車工業(yè)、化工和制藥行業(yè)、印刷行業(yè)、能源供應(yīng)和分配、貿(mào)易和服務(wù)行業(yè)、塑料和橡膠行業(yè)、機械和設(shè)備成套工程、金屬加工業(yè)、食品、飲料和煙草行業(yè)、造紙和紙品加工、鋼鐵行業(yè)、運輸行業(yè)、水處理和污水凈化。WinCC提供了所有最重要的通訊通道，用于連接到SIMATIC S5/S7/505控制器(例如通過S7協(xié)議集)的通訊，以及如PROFIBUSDP/ FMS、DDE(動態(tài)數(shù)據(jù)交換)和OPC，(用于過程控制的OLE)等非專用通道；亦能以附加件的形式獲得其它通訊通道。 WinCC在其基本系統(tǒng)內(nèi)集成了基于Microsoft SQL Server 2000的功能強大、可延展的“Historian”系統(tǒng)，并以跨公司“Historian”服務(wù)器的形式用作中央信息交換系統(tǒng)。不同的評估用客戶機、開放性接口(開放性數(shù)據(jù)庫接口：ADO，OLEDB，SQL；編程接口：VBScript和有訪問COM對象模型和API功能的ANS I C)以及各種任選件(WinCC/Dat @Monitor, WinCC/Connectivity Pack，WinCC, Industrial Data Bridge)構(gòu)成了靈活而高效的集成監(jiān)控平臺的基礎(chǔ)，這樣就可以與生產(chǎn)和公司管理層軟件(MES和ERP)相連接。第二章 低濃度有機廢氣催化燃燒的工藝簡介與特性分析第二章 低濃度有機廢氣催化燃燒的工藝簡介與特性分析 低濃度有機廢氣催化燃燒工藝流程透平后待處理的低溫尾氣與催化燃燒處理后高溫尾氣在換熱器中進行熱量交換，待處理的低溫尾氣升溫后再經(jīng)電加熱器加熱到320℃左右，加熱后的尾氣送入催化燃燒反應(yīng)器，去除尾氣中的有機組分。催化燃燒處理后高溫尾氣將熱量傳遞給處理的低溫尾氣后，經(jīng)尾氣洗滌塔洗滌后由尾氣洗滌塔放空煙囪排入大氣。其中，PTA尾氣處理規(guī)模為1000kg/h，乙酸甲酯處理效率99%，苯及其同系物處理效率99%，溴化物處理效率95%。其主要設(shè)備為：催化燃燒反應(yīng)器1個，板式換熱器1個，電加熱器1個。 低濃度有機廢氣催化燃燒工藝裝置特性催化燃燒過程是一個具有干擾、非線性、時變、多變量的復(fù)雜過程，在進行控制系統(tǒng)設(shè)計之前有必要針對對象進行特性分析。整個裝置主要涉及到的工藝參數(shù)為：溫度，流量，壓力等。根據(jù)各對象的不同動態(tài)特性，我們采用不同的控制方法。在此工藝裝置中，溫度檢測包括進出廢氣出電加熱器的溫度，催化燃燒反應(yīng)器的溫度。就檢測手段來說，包括接觸式檢測與非接觸式檢測。一般來說，溫度的慣性很大，容量滯后大，有的過程時間常數(shù)能達十幾分鐘。再者，各溫度被控對象之間的耦合性很強，往往控制某一溫度對象時會引起其它溫度對象的變化[7]。因此，征對溫度遲滯大的特性，我們要在溫度控制系統(tǒng)中增加微分作用。在該對象中，主要的控制要求是保持電加熱器出料溫度與反應(yīng)器溫度的恒定。在此裝置中，壓力的檢測包括各個泵口的壓力以及反應(yīng)器的壓力。此對象中包括了兩類常見的類型：一是管道壓力；二是具有一定容量的氣罐壓力。對于前者而言，管道容積較小，時間常數(shù)較小，控制比較靈敏，一般不需要加入微分作用。對于后者而言，雖然體積和容量較大，動態(tài)特性的時間常數(shù)較大，但相對溫度對象而言還是有一定得靈敏性，所以一般也不需要加入微分作用[7]。在此工藝裝置中，流量檢測包括廢氣進料濃度，廢氣進催化燃燒反應(yīng)器流量等。流量的測量容易受到噪聲的干擾，流量本身可能是平穩(wěn)的，平均流量沒有什么變化，但是測量信號常常是頻繁的變動。這是由于管道中的流動正常時都呈現(xiàn)湍流狀態(tài)，流量雖然平穩(wěn)，流體內(nèi)部卻在騷動。特別是流體通過截流裝置時，此種騷動程度比較大，產(chǎn)生的噪聲也較大。噪聲是一種頻率很高，變化無常的流體流動。這是流量控制系統(tǒng)不能加微分的原因。