RTO废气焚烧炉烟气余热的综合利用

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RTO废气焚烧炉烟气余热的综合利用
    当前石油化工、轻工、塑料、印刷等行业排放的有机废气处理为直燃式焚烧炉和蓄热式热氧化器(称RTO)。蓄热式热氧化器的蜂窝陶瓷能够将燃烧机的热量储存起来,当陶瓷的温度超过有机废气的着火点时,即使炉内无火,酷热的蜂窝陶瓷也能把有机废气点燃。蓄热式热氧化器具有能耗低、安全性好、应用范围广泛等优点,是一种很有进展前景的VOCs气体处理方法。本文针对汽车涂装自动生产线中RTO废气焚烧炉烟气的余热综合利用做了具体的陈述。
    在汽车涂装自动生产线中,烘干设备是主要耗能生产设备之一,通过RTO(蓄热式废气氧扮装置)烟气余热利用综合节能技术,对低温排放的烟气进行余热回收和利用,可以提高全厂的热效率,降低总体能耗,提高经济益;而且响应国家节能减排的政策,为社会环境爱护作出肯定贡献。
    汽车涂装自动生产线上的烘干设备,是主要耗能生产设备之一,所以在满意安全生产并符合环保法规的前提下,烘设备的节能技术改进,是其重要的进展方向。在实际生产中,烘干设备的供热系统和废气处理系统的烟气排放热损失,约占总能耗的25 %。虽然这些烟气的排
放温度降至200~250℃左右,就满意现在的环保法规要求,但这部分被排放的烟气仍旧存在着能量回收的契机。对低温排放的烟气进行余热回收和利用,是涉及烘干设备、公用动力系统、其他区域耗能设备等综合性很强的系统节能技术,是涂装车间能源综合利用的典型课题,本文重点争论RTO(蓄热式废气氧扮装置)烟气余热利用综合节能技术。
    1、RTO技术的机理
    RTO(蓄热式废气氧扮装置)烟气余热利用综合节能技术的机理如下:涂装车间各烘干设备在生产过程中产生的有机废气,通过废气管网集中被送到RTO装置中,进行750℃左右的高温焚烧处理;这些废气燃烧后产生的能量,被RTO内部的陶瓷蓄热体进行热量回用后,最终排入大气的烟气温度,被降到200~250℃之间。
    由于安全方面的因素,这部分最终排入大气的温度,必需在120℃以上,但从200~250℃到120℃,这部分依旧有能量回收的空间。采纳水作为这部分烟气能量回收的介质,利用这些低温烟气的余热来制备热水,烟气的温度被降到120℃左右后排入大气,而制备出的热水,可以输送到热水锅炉或其他需要热水的地方充分利用,从而实现烘干设备烟气排放余热回收利用的目的。
    2、排烟余热回收效益
    以60 JPH纲领的某汽车涂装线项目为例,RTO废气处理量为8万m 3 / h,废气处理后排烟温度约为200℃。在保证烟囱抽力(抽力取决于烟囱高度和气体密度差,高度肯定的状况下,排烟温度高抽力大)、防止凝聚(温度低,换热器、烟囱内壁简单凝聚物质,着火)的基本条件下,可以采纳换热器回收部分热量,使排烟温度降至120℃后放。其余热回收经济效益计算公式如下:
    80000(m3/h)×1.2×0.24×(200-120)×16(h/d)×250(d/a)×0.7(系统综合利用率)/ 8000(自然 气热值)= 645120(m3 /a)
    645 120(m3 /a)×2.86(元/ m3 )=185(万元/a)
    上面计算中,效益随生产线的实际工作时间(年时基数)变化而变化。
    这一节能技术,设计之初首先需把握车间用能设备的能量需求变化规律,以便合理计算水量和配置换热器,合理组织生产(RTO、锅炉与前处理等用能设备的联动),以提高系统能量综合利用率,最大化地回收能量。
    3、能量流淌结构图
    能量流淌结构图如图1所示。
   
    以60 JPH纲领的某汽车涂装线项目为例,车间锅炉房共有5台2.8 MW的燃气锅炉,主要供前处理、空调二次加热和少量其他生活需求见表1。
   
    表2中的设计数据显示,烟气回收的能量,占车间热水平均量夏季需求的29 %、冬季需求的41 %、其他季节需求的54 %,现场实际数据还受联动系统生产组织的影响。
   
    在这个能量体系中,RTO最终的排烟温度取决于水路的水量、进出口温差;而现场数据变化,主要取决于动力需求变化。例如:前处理或空调等工艺设备的升温状态、保温状态下不同用能量;生产纲领满负荷生产、不满负荷生产、休息时段的用能量;季节变化车间能量需
求不同等等,也就是说该联动系统存在一个综合利用率问题。
    4、余热回收系统组成
    整个余热利用系统,包括气路、水路、余热换热器和自动化系统等4部分组成(如图2)。
   
    烟气管路包括气动切换阀、及进出口烟气温度探头、压差开关等监测元件;水路系统包括水泵、手动蝶阀、气动三通调整阀、安全阀、压力表、流量开关和进出口水温探头等监测元件。
    其中,主体设备是热管换热器,其传热效率高(具有超强的导热性、良好的等温性、热流密度可变性等特质),节能效果显著;具有良好的防腐蚀力量;装置体积小,只是一般热交换器的1/3;使用寿命长,单根热管可拆卸更换,维护简洁成本低(如图3、图4)。
   
    热管由管壳、吸液芯和端盖组成,将管内抽成1.3×(10 -1~10 -4 )Pa的负压后,充以适
量的工作液体,使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中布满液体后加以密封。管的一端为蒸发段(加热段),另一端为冷凝段(冷却段),依据应用需要,在两段中间可布置绝热段(如图5)。
   
    热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件,具有超常的热活性和热敏感性,遇热而吸,遇冷而放。
    5、烟气余热利用系统的掌握要点
    由于系统涉及多个用能区域,一方面,各区域设备具有相对独立的自动化要求;另一方面,由于生产用能又相互联系,同时余热设备具有热水加热安全爱护特性,因此各区域电控柜之间的连锁关系比较简单,但完善的自动掌握,是安全生产的保障。系统掌握要留意如下要点:
    (1)基本状态。RTO原始状态,烟气管气动阀位置:烟气不经余热换热器;水路原始状态,三通调整阀位置:水始终经过余热换热器。水路系统,调试时水路阀门初始设定水流
量原则:排解烟温过低报警(水量过大)和水温过高报警(水量过小)的状况,选取相对合适的水量。

本文发布于:2023-05-07 08:51:03,感谢您对本站的认可!

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标签:烟气   余热   系统   设备   废气
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