蓄热式直接燃烧废气处理及供热方案.docx

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蓄热式直接燃烧废气处理及供热方案

蓄热式直接燃烧废气处理及供热方案

第一章主要参数及计算

1.1、基本参数

铝箔厚度：

0.17～0.48mm

宽度：

1600mm

线速度：

22-36m/min

底漆烘箱长度：

26m

加热段：

3段

温度点：

190℃、190℃、100℃

循环风机：

3台、5.5kw

面漆烘箱长度：

37m

加热段：

4段

温度点：

120℃、246℃、250℃、100℃

循环风机：

3台、5.5kw

干膜：

8～14μ

干湿膜比：

1：

45%

1.2、溶剂量计算

1、计算条件：

1：

线速度：

30m/min

2：

板材宽度：

1600

3：

涂层厚度：

干膜8-14μ

4：

干湿膜比：

1：

45%

5：

湿膜：

18~31.5

根据涂料干、湿体积比例确定可挥发溶剂量，

则可挥发溶剂量体积为：

1-45%=55%

2、板宽为1600时每小时溶剂用量计算

干膜：

8μ时，湿膜：

20μ

总涂料量（湿膜）每小时体积：

1.6×30m/min×60min×20÷106=0.0576m3/h

总溶剂量每小时体积：

0.0576m3/h×55%=0.03168m3/h

总溶剂量每小时质量：

（按0.85计算）

0.03168m3/h×0.85=0.024T/h=27.9kg/h

3、若干膜厚度为14μ则总溶剂量为：

48.8kg/h

1.3、固化烘箱所需排风量计算

按烘箱开口面积计算；

开口面积：

开口高300×宽2000×2=1.2m2

按2m/s计算：

2×1.2×3600=8640m3/h

按废气浓度计算：

按最多溶剂量：

48.8kg/h÷0.008=6100m3/h

按循环风量计算

烘箱体积：

37×1.9×1.4=98m3

换气次数：

20次/每分钟

总循环风量：

117600m3/h

排风量：

11760m3/h

取：

10000m3/h

底漆、面漆箔铝线废气设备处理量为20000m3/h

1.4、固化烘箱能耗计算

δ：

0.48，W=1600考核

烘箱尺寸：

长37000，宽1900，高1400

最高炉温：

280℃，炉温保证带温250℃。

（1）：

烘箱空气从20℃升温到280℃所需热量

98×0.31×260=7899kcal

（2）：

正常运行所需热量

A：

烘箱散热：

（环境温度20℃）,12400kcal/h

B：

板材带走热量（估算从60℃加热到250℃）：

148926kcal/h

C：

溶剂汽化热（按甲苯94.3cal/g）：

3961kcal/h

D：

废气排放热量：

（室温20℃、排气温度：

140℃计算）372000kcal/h

正常运行时总能耗：

537287kcal/h

设定供热量：

550,000kcal/h

供热换热器换热能力：

1,100,000kcal/h

1.5、浓度估算

最小浓度：

计算条件以底漆为例

处理风量：

10000m3/h

溶剂量：

27.9kg/h

则浓度：

2790mg/m3

最高浓度：

计算条件以底漆为例

处理风量：

10000m3/h

溶剂量：

48.8kg/h

则浓度：

4800mg/m3

第二章设计依据、规范和排放标准

2.1设计依据

1、《中华人民共和国大气污染防治法》

2、《中华人民共和国计量法实施细则》

3、《中华人民共和国环境噪声污染防治法》

2.2主要设计规范

1、《钢结构设计规范》GBJI7-88

2、《钢结构制造和安装施工规格》BZQ（TJ）0048-94

3、《钢结构非标设备管道涂装工程技术规格》BZQ（TJ）0048-94

4、《大气环境质量标准》GB3095

5、《建筑设计防火规范》GBJ16-87

6、《工业企业设计卫生标准》TJ36-79

7、《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996

2.3生产制造国家标准:

换热器应满足«GB151»（钢制管壳式换热器的标准）

焊缝形式按«GB985-88»标准执行

焊接标准按«GB5117-85»焊接规范执行

风机制造按«GB/T13275-91»的标准执行

«7691-87»劳动安全和劳动卫生管理

2.4排放标准与处理后指标

2.4.1国家排放标准

序号

污染物

最高允许排放浓度

（mg/m3）

最高允许排放速率

（kg/h）

无组织排放监控浓度限值

排气筒高度（m）

二级

三级

监控点

浓度mg/m3

15

苯

12

15

0.5

0.80

周边外浓度最高点

0.40

16

甲苯

40

15

3.1

4.7

周边外浓度最高点

2.4

17

二甲苯

70

15

1.0

1.5

周边外浓度最高点

1.2

24

甲醇

190

15

5.1

7.8

周边外浓度最高点

33

非甲烷总烃

120

15

10

16

周边外浓度最高点

2.4.2处理后排放指标

名称

参数

附注

甲苯

小于40.0mg/m3

乙酸乙酯

小于120.0mg/m3

非甲烷总烃

小于120.0mg/m3

噪声

小于Ⅱ

第三章RTO设备与技术

一、RTO原理

蓄热室热力焚化炉（RegenerativeThermalOxidiger）筒称RTO，其工作原理是：

有机废气经预热室吸热升温后，进入燃烧室高温焚化（升到800℃），使有机物氧化成二氧化碳和水，再经过另一个蓄热室蓄存热量后排放，蓄存的热量用于预热新进入的有机废气，经过周期性的改变气流方向从而保持炉膛温度的稳定。

二、流程及说明：

（废气处理及供热祥见流程图）

RTO设备有三个对称的蓄热室和二燃烧室，有机废气在鼓风机作用下先进入陶瓷蓄热室

（1），吸收热量后进入燃烧室，蓄热室

（1）因放热而降温，燃烧升温后的气体进入蓄热室

（2），通过热交换把热量贮存在蓄热室

（2）的陶瓷蓄热体中，然后排出。

同时蓄热室（3）空间中残留未处理有机废气被净化后的气体反吹回燃烧室进行焚化处理。

经过一定时间（比如2分钟）后，气流改变方向从蓄热室

（2）进入燃烧室，通过蓄热室

（2）吸收热量升温后，在炉膛内高温裂解，最后经蓄热室（3）热交换后排放，同时蓄热室

（1）处于反吹状态，经一断时间后，气流再改变方向，不断在交替循环，保证燃烧室温度在800℃以上，具有较高的去除率和换热效率。

RTO由三个蓄热室、二个燃烧室、六个主气流切换阀组成。

蓄热室内装满蜂窝陶瓷蓄热体，每个燃烧室装一个带比例调节燃烧器。

每个燃烧器的供热能力是通过炉膛内的温度反馈信号经过PID调节器自动进行调节，此外燃烧系统还带有点火前的自动预吹扫、熄火保护、超温报警和超温自动切断燃料供给等功能。

RTO炉共有预吹扫、点火、升温、裂解、保温、后吹扫停机六种状态，当RTO炉处于预吹扫、点火、升温、保温、后吹扫停机五种状态时，烘干室的废气全部直接排放。

本设备可根据各个烘干室的开停状态自动给出RTO炉的实际运行风量，再通过变频器自动调节RTO炉系统的鼓风机、引风机的转速和风量，以保证烘干室的正常工艺生产。

一旦RTO发生故障，RTO将向各烘干室发出信号，废气紧急排空，RTO转入故障吹扫状态。

三、RTO设备说明

炉体结构件

RTO设备由三个蓄热室及一个氧化室组成。

三个蓄热室分别执行蓄热、放热、反吹功能，三室轮流进行。

壳体材料6mm厚Q235A碳钢板折边满焊而成，内衬加强筋，壳体良好密封。

炉栅支撑陶瓷蓄热体，碳钢材料。

炉栅下装置挂篮，碳钢材料，作安装鞍。

外表涂耐热银灰色漆。

炉体内保温

炉体氧化室及蓄热室内保温采用耐火硅酸铝纤维，耐热1200℃，绒重220kg/m3，氧化室及蓄热室上部厚～250mm，蓄热室进出风区厚～150mm。

内保温共二层，一层硅酸铝纤维毡及一层硅酸铝纤维模块。

硅酸铝纤维模块内设置耐热钢骨架，用锚固件固定在炉体壳体上。

耐火硅酸铝纤维外表面涂敷耐高温抹面。

炉体外表温度环境温度+25℃且不大于60℃（热桥除外）。

陶瓷蓄热体

陶瓷蓄热体采用LANTECMLM180系列产品。

该陶瓷蓄热体其特点是比表面积大680M2/M3，阻力小，热容量大0.22BTU/lb℉，耐温高可达1200℃，耐酸度99.5%，吸水率小于0.5%，压碎力大于4kgf/cm3，热胀冷缩系数小，为4.7×10-8/℃，抗裂性能好，寿命长。

燃烧系统

采用美国MAXONKINEMAX燃气比例调节式燃烧器，其特点是可进行连续比例调节（调节范围约30:

1），高压点火，可适应多种情况。

系统含助燃风机、高压点火变压器、比例调节阀、UV火焰探测器等。

比例调节阀是根据炉膛所需的温度变化来调节其开度，节省燃料；燃料和助燃空气同步变化，稳定燃烧。

供燃料气管路含稳压阀，稳定供气压力；含高低压保护，假如燃烧器前管路燃料泄露等原因压力过低，低压保护作用，管路电磁阀自动切断燃料；假如燃烧器前管路稳压阀坏掉，或是堵塞管路至使压力超高，高压保护作用，管路电磁阀自动切断燃料；还含有燃气检漏电模块。

阀门组合外配不锈钢柜。

点火管路含稳压阀，稳定供气压力。

点火是高压打火与气路电磁阀同时动作，类似打火机原理。

UV火焰探测器时刻对燃烧器火焰进行感应，正常燃烧时，火焰信号显示，当无火焰时供燃料管路电磁阀关闭状态；燃烧火焰熄灭时，供燃料管路电磁阀自动关闭切断燃料，起安全保护作用。

控制系统

1控制系统能保证整套RTO设备的自动运行。

配有三菱10″彩色触摸屏，采用三菱的PLC可编程控制，可对系统的热风流向、炉膛温度、系统压力进行自动监控。

当炉膛温度超过850℃时，系统自动自动报警；当炉膛温度超过875℃时将自动报警并停机。

对主要设备故障进行声光报警。

2RT0控制系统PLC需配有三菱通讯模块，能与涂布机控制系统进行数据交换，两者之间的通讯方式待定。

3主风机由三菱变频器控制，以适应不同的运行工况。

4控制柜放置在临近的厂房内。

5现场电缆采用桥架+线管的方式敷设。

所有电缆两头要绑扎永久的电缆号牌。

6仪表设备电源采用24VDC。

报警、联锁的接点形式为断开报警、联锁。

7热电偶、压力变送器，压差开关等均采用优质产品。

风机

废气风机选用优质风机厂产品，含减振器。

气动阀

1快速切换阀：

由于风向快速切换阀性能的好坏对RTO设备的运行非常关键，因此系统中风向切换阀全部采用优质品牌气动元件。

选用的切换阀精度高，泄漏量小（≤1%），寿命长（可达100万次），启闭迅速（≤1s），运行可靠。

该系统需快速切换9只。

阀本体材质均为碳钢。

2辅助气动阀门：

RTO系统所需其他气动通风蝶阀，泄漏量小（≤1%），启闭迅速（≤1s），运行可靠。

阀本体材质均为碳钢。

3气动二联件采用SMC产品。

气动执行机构要求压缩空气压力为4-6bar。

4每一个气动阀均有阀位信号反馈。

5每一个气动阀压缩空气入口附近有一个铜球阀。

废气过滤器

采用中效过滤材料KLD987/G3。

大气层计数效率（≥1µm）80%，耐温250℃。

本体风管

本体风管采用δ2mm碳钢钢板。

δ1.5mm304膨胀节。

含管道支架。

烟囱

碳钢板制作，标高15m。

操作平台

平台、爬梯及栏杆力求安全可靠、美观大方。

四、主要技术参数

处理风量

20000Nm3/h

排放标准

按GB16297-1996

加热方式

天燃气

燃烧器

型号

KINEMAX4G

最大功率

1170kw（100,000kcal/h）

调节比

96：

1

数量

2台

进气温度

140℃

环境温度（平均）

20℃

保温厚度

250mm

蓄热体材料

型号

LML-180

装量

28.3m3

送风机

（防爆）

型号

Y5-48-12.5C

风量

27490-42760m3/h

全压

5350-4100Pa

转速

1250r/min

功率

75kw

供热风机

型号

Y5-48-10C

风量

6630-13260m3/h

全压

1640-1130Pa

转速

1700r/min

功率

22kw

反吹风机

型号

ZCF-450C

风量

3000m3/h

全压

2330Pa

转速

2500r/min

功率

4kw

供热换热能力

1,100,000kcal/h

涂装废气换热器换热能力

483,600kcal/h

热水换热器能力

120,000kcal/h

安全形式

防爆膜式

系统控制

PLC控制+人机界面

风机控制

变频器

系统操作模式

自动/手动

电动阀门操作模式

自动-软手动-手动

换向切换阀

气动

五、废气治理系统的安全及控制：

1、为了防止净化系统突然停电、系统故障保证生产设备安全，风管及RTO设备设置安全气动阀排空。

（压缩空气在停电时，还能保持一定的动力）

2、系统启动阀门开机自检程序。

3、燃烧器采用MAXON燃烧器。

具有燃烧安全检测程序。

点火失败后自锁报警。

4、具有系统安全启动程序；燃烧炉膛开机启动或中途停止再启动时，若可能存在较多可燃性挥发气体时，若此时直接开启燃烧机可能会出现回火、闪暴等不良现象。

因此必须在废气送、引风机启动延时排气一定时间后才允许燃烧机启动；并且还应以压力检测确认。

启动时对系统实行自检确认。

5、燃烧炉膛系统运行采用压力——燃烧温度连锁控制。

当风机未启动时，禁止燃烧机启动。

只有当风机启动，启动延时压力传感器检测到风压，燃烧炉膛压力在许可的范围内时，并延时一定吹扫时间后，才允许燃烧机启动。

压力检测采用静压传感器并配用2次数显调节仪，能直观显示压力，并能方便调节设定压力值。

为了使燃烧机能正常压力范围内工作，因此采用炉膛压力控制；当引风机皮带较松风机转速较低时或阀门出现故障全部关闭时，则引起炉膛风压过高，可能引起燃烧不完全燃烧产生碳黑，仍至回火，所以当炉膛压力过高时，停止燃烧机、工作，阀门为切换为排空状态，并声光报警及输出报警信号。

当炉膛压力过低时，将使燃烧机点火启动困难或火焰不稳定以及歇火出现燃烧机故障报警。

当燃烧炉膛温度超过设备许可温度时，停止燃烧机工作，并声光报警及输出报警信号。

6、设置安全防暴口。

7、系统阀门具有全自动、软手动、2种操作模式。

8、系统停机时，燃烧机首先停止（若燃烧机在工作），风机仍继续延时吹扫工作，当设备降低到一定温度后才自动停止。

9、具有多种故障报警功能；即同时具有声音报警功能及各故障状况信号灯闪烁指示。

设备超温声光报警；

燃烧机异常声光报警；

燃烧炉膛压力异常声光报警；

废气送风机、反吹风机过载声光报警

阀门异常声光报警；

压缩空气欠压声光报警；

导热油泵采用一用一备，导热油泵异常声光报警；自动切换到备用导热油泵工作。

综合故障报警输出功能。

六、20000m3/h能耗估算

1、浓度为2790mg/m3

估算条件

1g/m3反应温升按30℃

折合热能：

518940kcal/h

天然气热值：

8000kcal/m3

设定裂解温度为800℃

202℃770℃

232℃800℃

设计蓄热体换热效率95%，进出气体温差：

30℃

30℃温差能耗：

0.31×20000×30=186000kcal/h

考虑到散热，则RTO所需能耗：

186000×1.1=204600kcal/h

设计供热换热器换热能力1100000kcal/h，

估运行时烘箱能耗：

1100000×70%=770000kcal/h

RTO正常运行及烘箱所需能耗：

770000+204600=974600kcal/h

需要补充能量

Q=974600-518940=455660kcal/h

折合天然气：

57m3/h

2、浓度为4880mg/m3

估算条件

1g/m3反应温升按30℃

折合热能：

907680kcal/h

天然气热值：

8000kcal/m3

需要补充能量

Q=974600-907680=66920kcal/h

折合天然气：

8.4m3/h

3、设备升温估算

蓄热体重26吨

Q1=0.24×26000×（800-140）/2=2059200kcal

气体加热（设定加热风量4000m3）

Q2=0.31×4000×（800-20）×（1-0.95）=48360kcal

内保温材料吸热（每平方50kcal）

Q3=270×500=135000kcal

Q=Q1+Q2+Q3=2242560kcal

折合天然气：

280m3

注：

以上为理论计算，实际工程中数值有一定偏差

第四章废气处理及供热方案说明

4.1、固化烘箱废气处理设备采用蓄热式直接燃烧（RTO）,涂布烘箱的供热通过间壁换热的形式。

换热器装机功率为1100000kcal/h即1279kw/h。

4.2、涂装室的废气做为固化烘箱的新风补充，每个涂装室排气为6000m3/h，（涂装室溶剂味道重则通过原排风机排空）由于涂装废气为常温若直接进入供热换热器，则能耗较高，因此在RTO排出气体管路中增设新风换热器，使涂装废气通过热交换后温度提高到150℃。

新风换热器装机功率为483600kcal/h即562kw/h。

4.3、由于每个烘箱温度段温度设定点不同，且温差较大，特别是最后一区温控制精度误差较高。

为此采用同步反向多叶阀来控制最后一区温度精度。

通过供热热风与吸风口的冷风以一定的比例分配来达到最后一区的设定温度。

4.4、根据产品要求的不同，底漆、面漆涂布并非同时工作。

因此，排废气管道、供热管道、涂装室排气管道都设置了气动阀。

面漆烘箱需预热而无废气时，为使面漆烘箱热气不往外泄，设置了废气管道气动排空阀。

4.5、为了节省投资费用，将原有可利用的风机都利用起来，并对固化烘箱循环风机的叶轮做动平衡测试，对混流箱检查及修补。