最新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1
第一章主要参数及计算
2
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1.1、基本参数
4
铝箔厚度：0.17～0.48mm
5
宽度：1600mm
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线速度：22-36m/min
7
底漆烘箱长度：26m
8
加热段：3段
9
温度点：190℃、190℃、100℃
10
循环风机：3台、5.5kw
11
面漆烘箱长度：37m
12
加热段：4段
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温度点：120℃、246℃、250℃、100℃
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循环风机：3台、5.5kw
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干膜：8～14μ
16
干湿膜比：1：45%
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1.2、溶剂量计算
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1、计算条件：1：线速度：30m/min
2：板材宽度：1600
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3：涂层厚度：干膜8-14μ
21
4：干湿膜比：1：45%
22
5：湿膜：18~31.5
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根据涂料干、湿体积比例确定可挥发溶剂量，
24
则可挥发溶剂量体积为：1-45%=55%
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2、板宽为1600时每小时溶剂用量计算
26
干膜：8μ时，湿膜：20μ
27
总涂料量（湿膜）每小时体积：
28
1.6×30m/min×60min×20÷106=0.0576m3/h 29
总溶剂量每小时体积：
30
0.0576m3/h×55%=0.03168 m3/h
31
总溶剂量每小时质量：（按0.85计算）
32
0.03168 m3/h×0.85=0.024T/h=27.9kg/h
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3、若干膜厚度为14μ则总溶剂量为：48.8kg/h 35
1.3、固化烘箱所需排风量计算
36
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按烘箱开口面积计算；
开口面积：开口高300×宽2000×2=1.2m2
38
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按2m/s计算：2×1.2×3600=8640m3/h
40
按废气浓度计算：
41
按最多溶剂量：48.8kg/h÷0.008=6100 m3/h 42
按循环风量计算
43
烘箱体积：37×1.9×1.4=98m3
44
换气次数：20次/每分钟
45
总循环风量：117600m3/h
46
排风量：11760m3/h
47
取：10000m3/h
48
底漆、面漆箔铝线废气设备处理量为20000m3/h 49
1.4、固化烘箱能耗计算
50
δ：0.48，W=1600考核
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烘箱尺寸：长37000，宽1900，高1400 52
最高炉温：280℃，炉温保证带温250℃。

53
（1）：烘箱空气从20℃升温到280℃所需热量54
98×0.31×260=7899kcal
55
（2）：正常运行所需热量
A：烘箱散热：（环境温度20℃）,12400kcal/h
56
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B：板材带走热量（估算从60℃加热到250℃）：148926kcal/h
58
C：溶剂汽化热（按甲苯94.3cal/g）：3961kcal/h
59
D：废气排放热量：（室温20℃、排气温度：140℃计算）372000kcal/h 60
正常运行时总能耗：537287kcal/h
61
设定供热量：550,000kcal/h
62
供热换热器换热能力：1,100,000kcal/h
63
1.5、浓度估算
64
最小浓度：
65
计算条件以底漆为例
66
处理风量：10000m3/h
67
溶剂量：27.9kg/h
68
则浓度：2790mg/m3
69
最高浓度：
70
计算条件以底漆为例
71
处理风量：10000m3/h
72
溶剂量：48.8kg/h
73
则浓度：4800mg/m3
74
75
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80
第二章设计依据、规范和排放标准
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2.1设计依据
1、《中华人民共和国大气污染防治法》
82
2、《中华人民共和国计量法实施细则》
83
3、《中华人民共和国环境噪声污染防治法》
84
85
2.2主要设计规范
86
1、《钢结构设计规范》GBJI7-88
87
2、《钢结构制造和安装施工规格》BZQ（TJ）0048-94
88
3、《钢结构非标设备管道涂装工程技术规格》BZQ（TJ）0048-94 89
4、《大气环境质量标准》GB3095
90
5、《建筑设计防火规范》GBJ16-87
91
6、《工业企业设计卫生标准》TJ36-79
92
7、《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996
93
2.3生产制造国家标准:
94
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
95
96
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
97
98
«7691-87»劳动安全和劳动卫生管理
99
2.4 排放标准与处理后指标
2.4.1 国家排放标准
100
101 2.4.2处理后排放指标
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103 第三章 RTO 设备与技术
104 一、RTO 原理
105 蓄热室热力焚化炉（RegenerativeThermalOxidiger ）筒称RTO ，其工作原理106 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107 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108 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
109
稳定。

110
111
二、流程及说明：(废气处理及供热祥见流程图)
112
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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114
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115
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116
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117
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118
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119
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，经一120
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，121
具有较高的去除率和换热效率。

122
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123
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124
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125
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126
127
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128
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129
130
证烘干室的正常工艺生产。

一旦RTO
131
发生故障，RTO将向各烘干室发出信
132
号，废气紧急排空，RTO转入故障吹扫
133
状态。

134
三、RTO设备说明
炉体结构件
135
136
RTO设备由三个蓄热室及一个氧化室组
137
成。

三个蓄热室分别执行蓄热、放热、反
吹功能，三室轮流进行。

138
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壳体材料6mm 厚Q235A碳钢板折边满焊
140
而成，内衬加强筋，壳体良好密封。

141
炉栅支撑陶瓷蓄热体，碳钢材料。

炉栅
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下装置挂篮，碳钢材料，作安装鞍。

143
外表涂耐热银灰色漆。

144
145
炉体内保温
146
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147
148
室进出风区厚～150mm。

149
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150
内设置耐热钢骨架，用锚固件固定在炉体壳体上。

151
耐火硅酸铝纤维外表面涂敷耐高温抹面。

152
炉体外表温度环境温度+25℃且不大于60℃（热桥除外）。

153
154
陶瓷蓄热体
155
陶瓷蓄热体采用LANTEC MLM180系列产品。

该陶瓷蓄热体其特点是比表面积156
大680M2/M3，阻力小，热容量大0.22BTU/lb℉，耐温高可达1200℃，耐酸度99.5%，157
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。

158
159
燃烧系统
160
采用美国MAXON KINEMAX 燃气比例调节
式燃烧器，其特点是可进行连续比例调节
161
162
（调节范围约30:1），高压点火，可适应
163
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。

164
165
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166
燃空气同步变化，稳定燃烧。

167
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168
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169
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170
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。

171
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，172
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173
174
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。

175
176
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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178
179
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180
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181
182
警。

2 RT0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183
184
据交换，两者之间的通讯方式待定。

185
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。

186
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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188
缆号牌。

189
6仪表设备电源采用24V DC。

报警、联锁的接点形式为断开报警、联190
锁。

191
7 热电偶、压力变送器，压差开关等均采用优质产品。

193
194
195
196
197
198
199
200
201
风机
202
203
废气风机选用优质风机厂产品，含减振
器。

204
205
气动阀
206
1 快速切换阀：由于风向快速切换
207
阀性能的好坏对RTO设备的运行非常
208
关键，因此系统中风向切换阀全部采
209
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），210
211
运行可靠。

该系统需快速切换9只。

阀本体材质均为碳钢。

212
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%），213
启闭迅速（≤1s），运行可靠。

阀本
214
体材质均为碳钢。

215
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
216
217
4-6bar。

218
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
219
220
个铜球阀。

废气过滤器
222
223
采用中效过滤材料KLD987/G3。

大气层计数效率（≥1µm）80%，耐温250℃。

224
本体风管
225
本体风管采用δ2mm碳钢钢板。

δ1.5mm304膨胀节。

含管道支架。

226
烟囱
227
228
碳钢板制作，标高15m。

229
230
操作平台
231
平台、爬梯及栏杆力求安全可靠、美观大方。

232
233
四、主要技术参数
234
235
236
237
238
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239
240
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）
241
2、系统启动阀门开机自检程序。

242
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。

243
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244
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245
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246
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。

247
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248
249
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
250
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
251
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
252
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
253
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254
255
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
256
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。

257
258
6、设置安全防暴口。

259
7、系统阀门具有全自动、软手动、2种操作模式。

260
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
261
工作，当设备降低到一定温度后才自动停止。

262
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263
烁指示。

264
设备超温声光报警；
265
燃烧机异常声光报警；
266
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
267
268
阀门异常声光报警；
压缩空气欠压声光报警；
269
270
导热油泵采用一用一备，导热油泵异常声光报警；自动271
切换到备用导热油泵工作。

272
综合故障报警输出功能。

273
274
275
276
277
278
六、20000m3/h能耗估算
279
1、浓度为2790mg/m3
280
估算条件
281
1g/m3反应温升按30℃
282
折合热能：518940kcal/h
283
天然气热值：8000kcal/m3
284
设定裂解温度为800℃
285
202℃ 770℃
286
η=95%
287
288
232℃ 800℃289
290
设计蓄热体换热效率95%，进出气体温差：30℃
291
30℃温差能耗：0.31×20000×30=186000kcal/h
292
考虑到散热，则RTO所需能耗：186000×1.1=204600kcal/h 293
设计供热换热器换热能力1100000kcal/h，
294
估运行时烘箱能耗：1100000×70%=770000kcal/h
295
RTO正常运行及烘箱所需能耗：770000+204600=974600kcal/h 296
需要补充能量
297
Q=974600-518940=455660kcal/h
298
折合天然气：57m3/h
299
2、浓度为4880mg/m3
300
估算条件
301
1g/m3反应温升按30℃
302
折合热能：907680kcal/h
303
天然气热值：8000kcal/m3
304
需要补充能量
305
Q=974600-907680=66920kcal/h
306
折合天然气：8.4m3/h
3、设备升温估算
307
308
蓄热体重26吨
309
Q1=0.24×26000×(800-140)/2=2059200 kcal
气体加热(设定加热风量4000m3)
310
311
Q2=0.31×4000×(800-20)×(1-0.95)=48360 kcal
312
内保温材料吸热(每平方50kcal)
313
Q3=270×500=135000 kcal
314
Q=Q1+Q2+Q3 =2242560 kcal
315
折合天然气：280m3
316
注：以上为理论计算，实际工程中数值有一定偏差
317
318
第四章废气处理及供热方案说明
319
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320
过间壁换热的形式。

换热器装机功率为1100000kcal/h即1279kw/h。

321
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，322
(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323
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324
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。

325
326
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327
328
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。

329
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330
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，331
为使面漆烘箱热气不往外泄，设置了废气管道气动排空阀。

332
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333
环风机的叶轮做动平衡测试，对混流箱检查及修补。

334
21。