蓄熱式rto

　　中國(guó)是印刷大國(guó)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(jī)廢氣排放量高達(dá)幾十萬噸。這些VOCs的排放不僅對(duì)人的身體健康造成巨大的傷害，還是原料資源的極大浪費(fèi)，導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)成本上升和經(jīng)濟(jì)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(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)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(xiàng)目涂布、烘干工段均在涂布機(jī)上進(jìn)行操作，該機(jī)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(jī)構(gòu)。涂布頭是涂布機(jī)的核心部分，涂布機(jī)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(dòng)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(shí)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(dòng)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(huì)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(jī)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(jī)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(jì)要點(diǎn)

　　2.1風(fēng)量設(shè)計(jì)

　　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(jì)算：Q=kphvx；式中：P-排風(fēng)罩口敞開面的周長(zhǎng)，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(xiàng)目對(duì)涂布機(jī)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?jī)?nèi)空間潔凈度等級(jí)為7級(jí)，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(jī)額定風(fēng)量Q=5000m3/h，故兩套生產(chǎn)線合計(jì)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(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)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(jì)算可知該股廢氣的熱值為365640kcal/h，維持RTO設(shè)備的自運(yùn)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(shí)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(jì)效益計(jì)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(jì)算中，效益將隨生產(chǎn)線的實(shí)際工作時(shí)間(年時(shí)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(qiáng)，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(shí)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(jì)溫度需要燃燒器來維持，項(xiàng)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(shí)其具有自動(dòng)吹掃、自動(dòng)點(diǎn)火、紫外線掃描儀火焰檢測(cè)、火焰燃燒狀況監(jiān)視等功能。設(shè)計(jì)主要參數(shù)如表2所示。

　　2.4控制系統(tǒng)

　　完善的自動(dòng)控制，是安全生產(chǎn)的保障。項(xiàng)目采用DCS系統(tǒng)對(duì)RTO本體及熱能回收系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。由于涉及多個(gè)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(duì)獨(dú)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(diǎn)如下：

　　(1)停機(jī)狀態(tài)。RTO原始狀態(tài)，超溫安全自動(dòng)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(dòng)閥：打開，新風(fēng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，新風(fēng)始終經(jīng)過余熱換熱器。

　　(2)運(yùn)行狀態(tài)。RTO爐內(nèi)溫度＜850℃，超溫安全自動(dòng)閥密閉；RTO爐內(nèi)溫度≥850℃，向DCS系統(tǒng)提供高溫信號(hào)，超溫安全自動(dòng)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(bào)警信號(hào)。出余熱換熱器后，熱風(fēng)回風(fēng)管上設(shè)一個(gè)溫度探頭。當(dāng)熱風(fēng)溫度高于120℃時(shí)，給RTO提供高溫報(bào)警信號(hào)，RTO超溫安全自動(dòng)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(yùn)行效果

　　項(xiàng)目于2017年通過由環(huán)保三同時(shí)驗(yàn)收，廢氣凈化系統(tǒng)出口的檢測(cè)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(jì)分析

　　(1)RTO系統(tǒng)(包括爐體、余熱回收設(shè)備、新風(fēng)風(fēng)機(jī)等)總投資共計(jì)160萬元。

　　(2)RTO系統(tǒng)有新風(fēng)風(fēng)機(jī)一臺(tái)11kW/h，主引風(fēng)機(jī)一臺(tái)37kW/h，助燃風(fēng)機(jī)一臺(tái)3kW/h，吹掃風(fēng)機(jī)一臺(tái)5.5kW/h，控制柜耗電量為1.5kW/h；按每年工作7200h計(jì)算，每度電0.75元計(jì)算，共計(jì)：(58+11)kW/h×7200h×0.75元＝37萬元/年。

　　(3)系統(tǒng)正常運(yùn)行后，余熱回收經(jīng)濟(jì)效益約為41萬元/年。

　　生產(chǎn)rto設(shè)備廠家

　　一、RTO工作原理介紹

　　目前，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用廣泛、工藝技術(shù)較為成熟的蓄熱式燃燒分解設(shè)備主要為三室RTO，即RTO分為三個(gè)蓄熱室，其中蓄熱室填充床為耐熱、耐腐蝕的陶瓷材料填充，確保RTO熱回收率在95%以上，以便更好的實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣處理。

　　其工作原理如下：

　　有機(jī)廢氣被收集后經(jīng)個(gè)蓄熱室進(jìn)入燃燒室，被點(diǎn)燃的天然氣加熱至760℃以上，氧化分解為CO2和H2O，達(dá)到有機(jī)廢氣處理目的。凈化后的高溫氣體從第二個(gè)蓄熱室排出，同時(shí)對(duì)該蓄熱室進(jìn)行加熱。

　　當(dāng)?shù)诙€(gè)蓄熱室被高溫氣體加熱到設(shè)定溫度時(shí)，切換閥打開，有機(jī)廢氣從該蓄熱室進(jìn)入，在高溫下被氧化分解，從個(gè)蓄熱室排放出去，從而對(duì)個(gè)蓄熱室進(jìn)行加熱，如此來回切換，實(shí)現(xiàn)在充分利用熱能的情況下實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣處理。

　　三個(gè)蓄熱室的RTO系統(tǒng)多出一個(gè)蓄熱室進(jìn)入清掃狀態(tài)，可有效防止未*分解的極少數(shù)有機(jī)廢氣逃逸，有機(jī)廢氣處理效果更佳。

　　二、RTO及相關(guān)設(shè)施危害因素分析

　　1、企業(yè)在原設(shè)計(jì)中未考慮使用RTO

　　在增上RTO時(shí)，僅考慮RTO裝置本身對(duì)處理廢氣的適用性，而成套廢氣治理設(shè)備生產(chǎn)廠家僅提供RTO本體裝置部分，對(duì)前、后附屬處理設(shè)施未進(jìn)行考慮，企業(yè)又未對(duì)廢氣治理設(shè)備配套進(jìn)行正規(guī)設(shè)計(jì)，致使情況較為復(fù)雜的企業(yè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性不夠，甚至發(fā)生事故。

　　2、材料選擇方面因素

　　因成本及腐蝕等問題，原料廢氣及放空等管線，中小企業(yè)會(huì)普遍選擇PVC、玻璃鋼等材料。使用上述材料的企業(yè)如原料氣線未考慮防靜電設(shè)計(jì)，易使靜電積聚，在廢氣濃度超過爆炸極*，管線內(nèi)發(fā)生爆炸。

　　3、儀表報(bào)警、連鎖設(shè)施不足

　　RTO設(shè)施生產(chǎn)廠家只考慮本體設(shè)施工藝操作上的連鎖，附屬設(shè)施及安全設(shè)施方面未予充分考慮。比如未在上游廢氣出口設(shè)置濃度報(bào)警儀，無法及早知道廢氣濃度超標(biāo)并及時(shí)采取措施避免爐堂溫度超高、尾氣溫度同時(shí)超高等連鎖反應(yīng)。

　　4、系統(tǒng)未設(shè)置相應(yīng)的安全設(shè)施

　　廢氣治理設(shè)備未設(shè)置相應(yīng)的安全設(shè)施，如原料廢氣線防靜電設(shè)施、原料廢氣進(jìn)RTO前設(shè)置阻火器等，容易導(dǎo)致靜電積聚導(dǎo)致爆炸及回火等情況發(fā)生。

　　5、工藝流程設(shè)置不合理

　　企業(yè)排放的往往不是單一的有機(jī)廢氣，除有機(jī)廢氣，經(jīng)常帶有酸、堿性氣體，或者燃燒后有酸性氣體產(chǎn)生。未設(shè)置吸收處理裝置，會(huì)導(dǎo)致氣量偏大，腐蝕設(shè)備管線，縮短設(shè)備、管線使用壽命、廢氣指標(biāo)不合格。

　　三、安全對(duì)策措施

　　企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身實(shí)際工況，包括廢氣來源、組成、濃度變化、氣量大小等，根據(jù)實(shí)際需要增設(shè)相應(yīng)附屬設(shè)施和安全設(shè)施。著重注意以下幾個(gè)方面。

　　1、去除不宜進(jìn)入RTO的有機(jī)廢氣組分

　　如采用冷凝方式回收部分高濃度有機(jī)廢氣組分;設(shè)置水噴淋裝置吸收洗滌酸、堿類氣體，保證進(jìn)入RTO有機(jī)氣體達(dá)到進(jìn)氣指標(biāo)要求。

　　2、保證廢氣濃度、氣量相對(duì)穩(wěn)定

　　在有機(jī)廢氣進(jìn)入RTO前，設(shè)置足夠容積的緩沖罐，增加廢氣的停留時(shí)問，較好地混合氣體濃度，并根據(jù)需要補(bǔ)充風(fēng)量，避免高濃度、大氣量廢氣直接進(jìn)入RTO。

　　3、提高自動(dòng)化控制程度

　　對(duì)關(guān)鍵操作參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和進(jìn)行連鎖控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)、閥門、燃燒器、酸堿度、廢氣濃度、爐膛和廢氣管道壓力的參數(shù)變化，并按工藝安全要求設(shè)置相應(yīng)連鎖。

　　4、防止發(fā)生回火

　　緩沖罐至RTO管線等位置設(shè)置回火裝置;緊急排放閥宜設(shè)置遠(yuǎn)程獨(dú)立控制，防止在非正常情況下，氣流堵塞，影響上游設(shè)置。

　　5、防止靜電產(chǎn)生

　　廢氣管線宜采用金屬材質(zhì)，連接法蘭進(jìn)行跨接，系統(tǒng)進(jìn)行可靠接地，防止靜電積聚。

　　6、防止爆炸危害擴(kuò)大

　　廢氣管道設(shè)置防爆膜、防止管道堵塞的泄壓閥，緩沖罐上設(shè)置泄壓閥，RTO爐膛設(shè)防爆口等安全設(shè)施，采用防爆風(fēng)機(jī)。