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廣東大辰環(huán)境工程有限公司
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更新時間：2022-02-09 11:15:29瀏覽次數(shù)：1885次
聯(lián)系我時，請告知來自 環(huán)保在線rto蓄熱式焚燒爐 羧基丁苯膠乳(XSBRL)是丁苯膠乳(S/BLatex)的改性產(chǎn)物，是以苯乙烯、丁二烯、不飽和羧酸(如丙烯酸或甲基丙烯酸等)及各種助劑的作用下經(jīng)乳液共聚而成帶有藍(lán)紫色光澤的
羧基丁苯膠乳(XSBRL)是丁苯膠乳(S/BLatex)的改性產(chǎn)物，是以苯乙烯、丁二烯、不飽和羧酸(如丙烯酸或甲基丙烯酸等)及各種助劑的作用下經(jīng)乳液共聚而成帶有藍(lán)紫色光澤的乳白色合成膠乳(水分散體)，能與水、顏料、助劑等其它粘合劑及填充料混溶性較好，特別是加人了極性基因(羧基)后，使產(chǎn)品粘接性、適用性、成膜性大大提高，具有良好的機(jī)械和化學(xué)穩(wěn)定性，有較強(qiáng)的粘結(jié)力，是一種優(yōu)良的水基粘合劑，羧基丁苯膠乳廣泛用于銅版紙、終底紙板、造紙、木材、噴膠棉、服裝、地毯、無紡布、制革和建筑防水等領(lǐng)域。
而針對生產(chǎn)過程中排出含有少量未反應(yīng)原料(苯乙烯，丁二烯，丙烯酸)和揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)等廢氣的處理，多采用水汽分離器排氣管排出，通過鍋爐焚燒后高空排放，而隨著節(jié)能環(huán)保的要求不斷提高，一種新型的廢氣處理裝置一一蓄熱式氧化焚燒爐(RegenerativeThermalOxidizer，RTO)在羧基丁苯膠乳生產(chǎn)線上得到了應(yīng)用。
蓄熱式氧化焚燒爐英文名為“RegenerativeThermalOxidizer“，簡稱為“RTO”。
其原理是可燃燒的有機(jī)物廢氣在760—1000。C度發(fā)生熱氧化反應(yīng)，生成二氧化碳和水。廢氣首先通過蓄熱體加熱到接近熱氧化溫度，而后進(jìn)入燃燒室進(jìn)行熱氧化，氧化后的氣體溫度升高，有機(jī)物基本上轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。凈化后的氣體，經(jīng)過另一蓄熱體，溫度下降，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后可以排放，同時另一蓄熱體也能被凈化后的廢氣加熱，不同蓄熱體通過切換閥或者旋轉(zhuǎn)裝置，隨時間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，分別進(jìn)行吸熱和放熱，從而保證RTO連續(xù)穩(wěn)定地周期性運行。本文介紹的在羧基丁苯膠乳生產(chǎn)線廢氣處理裝置RTO為3室蓄熱氧化焚燒爐。
1RTO主要設(shè)備及處理過程
1.1RTO主要設(shè)備
新鮮風(fēng)風(fēng)機(jī)，助燃風(fēng)機(jī)，3個蓄熱室，1個燃燒室，6個主氣流切換閥，2個除沫器，一套燃燒系統(tǒng)，一套PLC自動控制系統(tǒng)。廢氣處理過程：RTO啟動后，首先新鮮風(fēng)風(fēng)機(jī)啟動對蓄熱體及燃燒室進(jìn)行預(yù)吹掃180s，將焚燒爐內(nèi)的殘留廢氣排出，然后燃燒系統(tǒng)內(nèi)的點火器點火在燃燒室升溫，一般燃料可以采用天然氣，液化氣。升溫至780℃便進(jìn)入待處理模式，如果廢氣風(fēng)機(jī)出口可燃?xì)怏w探測器FI’A(Flammabilityanalyzer)讀數(shù)≤25LEL%則自動切換進(jìn)入處理模式。
1.2處理模式三個階段
I.2.1階段一
廢氣通過蓄熱體1被預(yù)加熱，然后進(jìn)入燃燒室燃燒，蓄熱體3中殘留未處理廢氣被凈化后的氣體反吹回燃燒室進(jìn)行焚燒處理，分解后的廢氣經(jīng)過蓄熱體2排出，同時蓄熱室2被加熱。
1.2.2階段二
廢氣通過蓄熱體2被預(yù)熱，然后進(jìn)人燃燒室燃燒，蓄熱體1中殘留未處理廢氣被凈化后的氣體反吹回燃燒室進(jìn)行焚燒處理，分解后廢氣經(jīng)過蓄熱體3排出，同時蓄熱室3被加熱。
1.2.3階段三
廢氣通過蓄熱體3被預(yù)熱，然后進(jìn)人燃燒室燃燒，蓄熱體2中殘留未處理廢氣被凈化后的氣體反吹回燃燒室進(jìn)行焚燒處理分解后廢氣經(jīng)過蓄熱體1排出，同時蓄熱室1被加熱。
如此周期性運行。廢氣在燃燒室內(nèi)氧化分解屬RTO長期處于自燃狀態(tài)，的保證能量循環(huán)利于放熱反應(yīng)，當(dāng)燃燒室內(nèi)溫度超過850。C，則不需要用。燃料進(jìn)行加熱，通過進(jìn)口廢氣濃度的調(diào)節(jié)可以保持RTO長期處于自燃狀態(tài)，的保證能量循環(huán)利用。
2RTO處理前后廢氣組成
2.1廢氣主要在羧基丁苯膠乳生產(chǎn)過程的汽提部分產(chǎn)生，在該工序，未參加反應(yīng)的原料大部分被真空汽提出來，釋放到廢氣管線中，主要成分見表1。
2.2RTO運行參數(shù)
RTO運行主要過程數(shù)據(jù)運行成本，在廢氣平均負(fù)荷為4700Nm3/h的情況下，每年的運行成本是10萬元，遠(yuǎn)比鍋爐焚燒及其他方法節(jié)省。
2.3根據(jù)檢測，RTO處理后的廢氣*達(dá)標(biāo)排放，詳見表3。
3RTO的控制
RTO控制系統(tǒng)采用西門子S7PLC程序控制?？煞譃樽詣?手動，就地/遠(yuǎn)程操作，較常見的是自動就地控制，因為大部分報警都需要現(xiàn)場確認(rèn)故障原因，如：壓縮空氣壓力低，濃度高報等，本文介紹的RTO控制*由PLC控制，燃燒室，蓄熱體的溫度，RTO進(jìn)出口差壓，進(jìn)氣溫度，濃度，排出凈化氣溫度，各切換閥門運行狀況，風(fēng)機(jī)頻率，速度等都可以通過PLC控制面板監(jiān)控，系統(tǒng)本身已經(jīng)設(shè)置好溫度，壓力等報警上下限，保證裝置在安全條件下運行。
4結(jié)語
根據(jù)RTO在羧基丁苯膠乳生產(chǎn)線上近2年的應(yīng)用，其優(yōu)點如下：
(1)凈化效果高，三室可以達(dá)到99%;
(2)換熱效果高，排氣余溫低，主要因為陶瓷蓄熱體比表面積較大(689m2/m3);
(3)廢氣處理量靈活可變，RTO處理能力風(fēng)量為10000Nm3/h，當(dāng)生產(chǎn)過程中廢氣釋放量較少時可以降低風(fēng)機(jī)頻率，相應(yīng)地當(dāng)廢氣濃度較高時可增大新鮮風(fēng)的補(bǔ)充量，降低廢氣濃度，保證燃燒室內(nèi)廢氣濃度。
(4)操作費用低，一定時間內(nèi)不需要補(bǔ)充燃料，能量重復(fù)利用;
(5)PLC自動控制，操作簡單，穩(wěn)定性高。
隨著節(jié)能降耗及環(huán)保要求的不斷提高，RTO將在丁苯膠乳生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。
揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatile Organic Compounds，簡稱VOCs) 一般指沸點低于250℃的化學(xué)物質(zhì)，是常見的大氣污染物，包含鹵代烴、脂肪烴、芳香烴、有機(jī)酸、硫烴等。這些有機(jī)廢氣對動植物生產(chǎn)、人體健康以及環(huán)境質(zhì)量等均可造成造成極大的直接危害。VOCs 在陽光照射下，與大氣中的氮氧化合物、碳?xì)浠衔锇l(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，引起光化學(xué)煙霧、酸雨、霾和氣候變化等一系列環(huán)境問題，這些揮發(fā)性有機(jī)廢氣在空氣中懸浮匯聚亦是導(dǎo)致PM2.5 和PM10 數(shù)值不斷上升的原因之一，因而如何削減這些揮發(fā)性污染物至關(guān)重要。
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(jī)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(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(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(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(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(jī)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。考慮處理系統(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=15000 m3/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365640 kcal/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(jì)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(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LANTEC MLM180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(jī)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(jī)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。
表3 車間排氣筒出口斷面檢測結(jié)果(n=3)
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160萬元。
(2)RTO 系統(tǒng)有新風(fēng)風(fēng)機(jī)一臺11kW/h，主引風(fēng)機(jī)一臺37kW/h，助燃風(fēng)機(jī)一臺3kW/h，吹掃風(fēng)機(jī)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(jì)效益約為41萬元/年。
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