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RTO废气焚烧炉烟气余热的综合利用

2020-07-30 16:26编辑:admin人气:


  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,炽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,是一种很有发展前景的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详细的陈述。

 

  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(蓄热式废气氧化装置)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,为社会环境保护作出一定贡献。

 

  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,所以在满足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,是其重要的发展方向。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,就满足现在的环保法规要求,但这部分被排放的烟气仍然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,本文重点讨论RTO(蓄热式废气氧化装置)烟气余热利用综合节能技术。

 

  1、RTO技术的机理

 

  RTO(蓄热式废气氧化装置)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,必须在120℃以上,但从200~250℃到120℃,这部分依然有能量回收的空间。采用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,高度一定的情况下,排烟温度高抽力大)、防止凝结(温度低,换热器、烟囱内壁容易凝结物质,着火)的基本条件下,可以采用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(天然气热值)=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,设计之初首先需掌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、能量流动结构图

 

  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。

 

  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)。

 

(来源:上海荣迪环保网)

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