rto有機廢氣處理
在保證較高的凈化效率,同時兼顧設(shè)備安裝的靈活性,天辰科技設(shè)計了新型的RTO設(shè)備——旋轉(zhuǎn)式RTO。旋轉(zhuǎn)式RTO的主體形狀是一個圓柱形,外觀上跟室式的RTO差別較大,室式的RTO主體部分是長方體,旋轉(zhuǎn)式RTO的陶瓷蓄熱體是一個圓柱體。
旋轉(zhuǎn)RTO設(shè)備使用12個(編號1-12#)裝有蜂窩陶瓷的固定蓄熱室,有機廢氣VOCs在5個(如1-5#蓄熱室為進(jìn)氣區(qū))蓄熱室預(yù)熱后進(jìn)入氧化室,氧化室內(nèi)燃?xì)馊紵故覂?nèi)溫度達(dá)到氧化溫度,廢氣氧化分解后的高溫氣體經(jīng)過另外五個(7-11#蓄熱室為排氣區(qū))蓄熱室冷卻排出,另外兩個,6#蓄熱室為吹掃區(qū),12#蓄熱室為隔離區(qū)。
rto廢氣處理工程
中國是印刷大國,據(jù)統(tǒng)計,具有較大規(guī)模的企業(yè)八萬多家,其中大部分油墨和涂布工業(yè)均采用油性涂料作為涂布液,因此導(dǎo)致每年產(chǎn)生的有機廢氣排放量高達(dá)幾十萬噸。這些VOCs的排放不僅對人的身體健康造成巨大的傷害,還是原料資源的極大浪費,導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)成本上升和經(jīng)濟效益下降。本文根據(jù)江蘇某材料包裝生產(chǎn)企業(yè)含VOCs廢氣的產(chǎn)排特征,采用了“三室RTO+熱能回收”處理工藝應(yīng)用于企業(yè)廢氣的末端處理,取得了良好的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。
1、產(chǎn)污環(huán)節(jié)
企業(yè)主要產(chǎn)品包括PET普通煙包轉(zhuǎn)移膜、OPP鐳射防偽轉(zhuǎn)移膜、PET鐳射防偽轉(zhuǎn)移膜等。項目涂布、烘干工段均在涂布機上進(jìn)行操作,該機由放卷、前放卷張力、糾偏系統(tǒng)、涂布頭、干燥箱(烘箱)、冷卻系統(tǒng)、后收卷糾偏、張力系統(tǒng)、收卷系統(tǒng)組成。涂布頭包括涂布網(wǎng)紋輥、背輥(壓輥)、刮刀、刮刀調(diào)節(jié)機構(gòu)。涂布頭是涂布機的核心部分,涂布機的技術(shù)能力取決于涂布頭。加熱采用5段式電加熱,GSN熱風(fēng)循環(huán),溫度140℃。安放在放卷裝置上的基膜(厚度12-18um)經(jīng)自動糾偏后進(jìn)入浮輥張力系統(tǒng),調(diào)整前放卷張力后進(jìn)入涂布頭,調(diào)配好的涂料按涂布系統(tǒng)的設(shè)定進(jìn)行連續(xù)涂布,涂布后濕膜進(jìn)入干燥箱(烘箱)由熱風(fēng)進(jìn)行干燥,干燥后帶信息涂層的塑料薄膜經(jīng)冷卻系統(tǒng)冷輥定型后調(diào)整系統(tǒng)控制好張力、同時控制好收卷速度(80-100m/min)、使它與涂布速度同步,冷卻后的膜由糾偏系統(tǒng)自動糾偏使其保持在中心位置由收卷裝置進(jìn)行收卷。
生產(chǎn)過程中會有調(diào)配廢氣、涂布廢氣,烘干廢氣產(chǎn)生,主要含有乙酸乙酯、醋酸正丁酯、丁酮、丙二醇甲醚等有機污染物。方案采用了蓄熱式熱氧化爐來治理生產(chǎn)過程中的有機廢氣,并結(jié)合余熱回收利用設(shè)備,為企業(yè)開辟一條既環(huán)保又節(jié)能的處理工藝路線。
2、設(shè)計要點
2.1風(fēng)量設(shè)計
車間調(diào)配區(qū)采用排風(fēng)罩收集進(jìn)行局部通風(fēng),排風(fēng)罩設(shè)置在污染物上方,根據(jù)公式計算:Q=kphvx;式中:P-排風(fēng)罩口敞開面的周長,m;H-罩口至污染源距離,m;vx-污染物邊緣控制風(fēng)速;k-安全系數(shù),一般取1.4。最終確定排放量Q1為1200m3/h。
項目對涂布機頭區(qū)域進(jìn)行密閉,并采用全面通風(fēng),全面通風(fēng)量可根據(jù)換氣次數(shù)確定,即Q=nV,式中:n-換氣次數(shù),1/h;V-通風(fēng)房間體積,m3。由于廠房內(nèi)空間潔凈度等級為7級,根據(jù)GB50073-2001規(guī)定,換氣次數(shù)為15~25次,方案選定n=20,排放量Q2為2400m3/h。
設(shè)備烘箱配有熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)及排放裝置,其排風(fēng)機額定風(fēng)量Q=5000m3/h,故兩套生產(chǎn)線合計風(fēng)量Q3=10000m3/h。綜上所述,Q總=Q1+Q2+Q3=13600m3/h??紤]處理系統(tǒng)留有10%的操作余量,確定進(jìn)入RTO裝置的廢氣處理能力Q=15000m3/h。
2.2余熱回收系統(tǒng)
根據(jù)項目的實際運行情況,收集廢氣的主要污染物為乙酸乙酯溶劑,其濃度為4000mg/ m3,計算可知該股廢氣的熱值為365640kcal/h,維持RTO設(shè)備的自運行所需的能量為176023kcal/h,因此可通過換熱器等形式回收VOC氧化后的余熱用于涂布干燥用熱,從而實現(xiàn)設(shè)備煙氣排放余熱回收利用的目的,熱量平衡方程式如下:
其余熱回收經(jīng)濟效益計算公式如下:
189617(富余熱量)×0.7(系統(tǒng)綜合利用率)×24(h/d)×300(d/a)/8500(天然氣熱值)=112432(m3/a);112432(m3/a)×3.65(元/ m3)=41(萬元/a)
上面計算中,效益將隨生產(chǎn)線的實際工作時間(年時基數(shù))變化而變化。
2.3主體設(shè)備參數(shù)
該企業(yè)廢氣中不含鹵素、氮、硫等元素,腐蝕性不強,因此焚燒爐殼體采用6mm厚的Q235B鋼板密封滿焊;蓄熱陶瓷體選用采用LANTECMLM180產(chǎn)品及抗硅填料混合而成,該填料在急熱急冷時具有很好的化學(xué)和物理穩(wěn)定性,還可以改善氣流分布。RTO燃燒室的設(shè)計溫度需要燃燒器來維持,項目采用進(jìn)口品牌霍尼韋爾低壓頭比例調(diào)節(jié)式天然氣燃燒器,雙電磁閥避免燃料不燃燒而進(jìn)入爐膛,同時其具有自動吹掃、自動點火、紫外線掃描儀火焰檢測、火焰燃燒狀況監(jiān)視等功能。設(shè)計主要參數(shù)如表2所示。
2.4控制系統(tǒng)
完善的自動控制,是安全生產(chǎn)的保障。項目采用DCS系統(tǒng)對RTO本體及熱能回收系統(tǒng)進(jìn)行自動控制。由于涉及多個功能區(qū),一方面,各區(qū)域設(shè)備由于生產(chǎn)用能相互關(guān)聯(lián);另一方面,設(shè)備又具有相對獨立的要求,導(dǎo)致各區(qū)域電控連鎖關(guān)系較為復(fù)雜,其控制要點如下:
(1)停機狀態(tài)。RTO原始狀態(tài),超溫安全自動閥位置:密閉,煙氣不經(jīng)余熱換熱器;新風(fēng)系統(tǒng)原始狀態(tài),新風(fēng)管路氣動閥:打開,新風(fēng)風(fēng)機啟動,新風(fēng)始終經(jīng)過余熱換熱器。
(2)運行狀態(tài)。RTO爐內(nèi)溫度<850℃,超溫安全自動閥密閉;RTO爐內(nèi)溫度≥850℃,向DCS系統(tǒng)提供高溫信號,超溫安全自動閥(耐溫960℃)打開,高溫?zé)煔饨?jīng)過余熱換熱器。
(3)熱風(fēng)溫度過高(>120℃)報警信號。出余熱換熱器后,熱風(fēng)回風(fēng)管上設(shè)一個溫度探頭。當(dāng)熱風(fēng)溫度高于120℃時,給RTO提供高溫報警信號,RTO超溫安全自動閥進(jìn)行調(diào)節(jié),減小經(jīng)過余熱換熱器的高溫?zé)煔饬俊?/p>
3、運行效果
項目于2017年通過由環(huán)保三同時驗收,廢氣凈化系統(tǒng)出口的檢測結(jié)果見表3,結(jié)果表明經(jīng)處理后的各類廢氣污染因子均能達(dá)標(biāo)排放。
4、經(jīng)濟分析
(1)RTO系統(tǒng)(包括爐體、余熱回收設(shè)備、新風(fēng)風(fēng)機等)總投資共計160萬元。
(2)RTO系統(tǒng)有新風(fēng)風(fēng)機一臺11kW/h,主引風(fēng)機一臺37kW/h,助燃風(fēng)機一臺3kW/h,吹掃風(fēng)機一臺5.5kW/h,控制柜耗電量為1.5kW/h;按每年工作7200h計算,每度電0.75元計算,共計:(58+11)kW/h×7200h×0.75元=37萬元/年。
(3)系統(tǒng)正常運行后,余熱回收經(jīng)濟效益約為41萬元/年。