年产1200吨高性能碳纤维新建项目废气处理方案知识讲解.docx

此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除英成集团新材料科技有限公司年产1200吨高性能碳纤维新建项目废气处理方案英成集团新材料科技有限公司2015年3月此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除目录第一章项目概况4第二章工程设计内容62.1工程范围62.2技术规范62.3设计依据62.4设计原则6第三章设计参数73.1污染源分析73.2设计处理前废气浓度和排放标准8第四章 废气处理工艺分析及确定114.1处理工艺的选择114.2处理工艺的确定134.3处理工艺说明174.4设备选型简介174.5设备优点说明19第五章设备一览表215.1设备一览表21第六章电气控制设计说明226.1电气说明22第七章工程投资预算227.1工程投资估算原则227.2主要工艺设备投资估算22第八章运行成本估算238.1废气处理系统设备能耗238.2运行费用分析23第九章施工组织计划249.1专项工程项目部成立249.2工期目标的确定249.3总进度控制计划的制定24第十章施工准备2510.1现场准备2510.2技术准备2510.3物资条件准备2510.4生产机械准备2610.5劳动力准备26第十一章技术服务方案及技术培训方案2711.1技术服务方案2711.2技术培训方案27第十二章技术服务承诺29此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除第一章项目概况英成集团新材料科技有限公司于2014年2月26日在太仓注册成立，注册资 本30000万元，由英成集团有限公司、上海赢国投资管理中心、上海量丰投资管 理中心、费洪升等投资方组成，各投资方比例分别为62%、20%、9%、9%。主 要从事研发碳纤维产品及其复合制品；碳纤维材料领域内的技术开发、技术服 务、技术咨询、技术转让；经销塑料制品、化工原料；自营和代理各类商品和 技术的进出口业务（国家限定企业经营或禁止进出口的商品和技术除外）。项 目建成后，形成年产1200吨高性能碳纤维生产能力。碳纤维（通常简称CF）是一种含碳量在94%以上的高性能纤维材料，属于 新型增强和多功能性工程材料，它不仅拥有碳材料的本质特征，制作复合材料 时又兼具纺织纤维的可加工性和高度可设计性。世界上工业生产的高性能碳纤 维产品按原料划分，主要有两大系列，一是以特种高分子（聚丙烯腊或PAN）， 二是以煤焦油或石油重油经过高度精制提炼的前驱体为原料，分别在日本和美 国于上世纪60、70年代研发成功并实现工业化生产。前者的产量约占碳纤维总 产量的90%左右，属于高强度型（T系列）；后者约占10%，以高刚性（高模量） 为主要特征。碳纤维作为一种高端工程材料，在航空、航天、汽车、机械、化工、运动 休闲器材、建筑领域等军事及民用行业的应用非常广泛，市场空间广阔，是高 科技材料领域中标志性材料。因此，数十年来美国、日本等西方阵营（日、美 都是巴统组织成员国）把碳纤维一直当做重要的战略物资，对中国进行技术封 锁。特别是高模量碳纤维，直到今天中国仍没有成熟的技术，更谈不上工业生 产能力。而强度型的聚丙烯腊碳纤维（如T300系列产品）在国内已有小批量生 产能力，但在质量上和日、美产品还有很大差距。本项目将运用一系列经过科学论证的先进技术和设备，以期填补国内高模 量高性能碳素纤维产品的空白，为我国产业技术升级换代，带动一大批新兴产 业发展。这不仅能为投资者带来巨大的经济效益，也为当地经济社会产生良好 此文档仅供学习和交流的社会效益和环境效益。本项目的成功也将意味着突破以美国为首的巴黎统筹 协会对中国数十年实行的技术封锁，具有非常重要的战略意义。本项目建成后，英成集团新材料科技有限公司将成为我国第一个高性能碳 纤维产品批量供应商。本项目所采用的生产技术工艺流程短，生产效率高，为 国际一流水平；本项目所使用的设备，装备水平高，技术先进。相比市场上的T 系列产品，本项目产品的突出优势为模量。T系列产品的模量指标通常为200 - 240Gpa,本项目的产品模量指标可覆盖240Gpa至640Gpa范围，产品选择范围广 泛，可满足市场不同客户需求，市场空间巨大。石油沥青基碳纤维相对于聚丙烯腊基碳纤维，生产过程中产生废气较少， 毒性较低，废气处理也相对简单。为保护员工的身体健康和周边环境，确保企 业员工的良好工作环境、确保企业安全生产，根据全方位的资料，现对英成集 团新材料科技有限公司恶臭气体治理设计方案设计如下。此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除第二章工程设计内容本工程范围包括：处理装置、配电、非标设备设计和设备制造、采购以及系统 的安装、调试等。2.2技术规范1、大气污染控制工程；2、工业通风除尘技术；3、大气污染物综合排放标准(GB16297-1996)；4、中华人民共和国大气污染防治法，国家主席(2000)32号令；5、环境空气质量标准(GB3095-2012)；6、参考业主提供的有关废气参数的资料。2.3设计依据1、甲方提供的基础资料；2、我方针对甲方废气介质和设计要求所做的分析化验及小试结果；3、类似工程治理的工程经验和技术；4、国家现行的建设项目环境保护设计规定；5、设计技术规范与标准。2.4设计原则1、借鉴类似废气处理工程实践经验，广泛参阅相关资料；2、处理工艺稳定、合理、可靠、实用；3、运行费用低，管理操作简便；4、根据场地情况，合理布局。此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除第三章设计参数3.1污染源分析建设项目主要原辅材料消耗见表3.1-1。主要的原辅材料的理化性质见表3.1-2。表3.1-1项目主要原辅材料消耗原料名称规格单耗量kg/kg产 品年耗量 kg/a利用率备注重油（留分）煤系或石油系224000000.75桶装，汽运去离子水0.12144000蒸发桶装，汽运重油催化剂HF0.00008298.41桶装，汽运三氟化硼乙醚 络合物清洗剂5%的 NaHCO3 水溶液0.117140000水蒸气蒸 发，钠元素 循环上胶剂40%水性环氧 树脂上胶剂0.00333943水蒸气蒸发桶装，汽运表3.1-2产品及原辅材料理化性质名称理化特性及危规号爆炸燃烧性毒性毒理重油（燃料 油）无色透明液体，相对密度（水 =1）： 0.95-0.98相对密度（空气 =1 ）:1.59-4,燃烧热（kj/moD :30000-46000 混合物：由各族烃类和非烃类的组成的。可 燃液体，溶解性：不溶于水，溶于 醇等溶剂。闪点:60C危险特性：其蒸气与 空气可形成爆炸性混 合物，遇明火、高热 能引起燃烧爆炸。与 氧化剂可发生反应。.流速过快，容易产生 .和积聚静电。其蒸气 比空气重，能在较低 处扩散到相当远的地 方，遇火源会着火回 燃。急性毒性：LD505000mg/kg（大 鼠经 口），LC505000mg/kg大 鼠 吸入）氟化氢 危规号：93019无水氟化氢低温下为无色透明的液 体，沸点19.4，熔点-83.37,密度 1.008g/cm3（25/4）气体的比重 1.27（34C）（空气=1），液体的比重 0.987,在室温和常温下极易挥发 成烟雾状，水溶液在-30时也不冻 结。它的化学性质极活泼，很强的 吸水性、有强腐蚀性，能与碱、金 属、氧化物以及硅酸盐（能腐蚀玻 璃和破坏其他含硅物质，）等反 应，在一定条件下能与水自由混合 成氢氟酸（溶于水时激烈放热而成 氢氟酸）。闪点：112C危险特性：氟化氢为 1反应性极强的物质， 能与各种物质发生反 应。腐蚀性极强。急性毒性：LD501044 mg/m3（大鼠吸入）三氟化硼乙醚分子量141.94三氟化硼47%乙醚 53%。常温常压下为淡黄色或者无闪点：66.7C爆炸上限（V/V）急性毒性：LD50900mg/kg（兔经络合物色透明发烟液体，有刺激味。蒸汽 压 300kPa（-20C）;熔点-48°C/纯;沸 点124.5-126C ;相对密度（水 =1）1.125相对密度（空气=1）1.45溶 解性：溶于水。与水反应。遇水或 置于潮湿空气中时立即分解，产生 剧毒的氟化氢烟雾。11.1%，爆炸下限（V/V） 2%，危险特性：本产品遇 明火会发生燃烧爆炸 :危险。口）;LC；03124ppm 1 小时（大鼠吸入）碳酸氢 钠分子量：84.01。白色粉术或单斜 晶结晶性粉末。无毒。有氨臭。溶 解度（水）7.8g/100mL（18 °C）, 熔点270°C，密度1.58/cm，蒸气密 度 2.7（vs air）蒸气压 2.58E-05mmHg at 25°C 220g/L能溶于水，水溶液 呈碱性，不溶于乙醇。-急性毒性： LD504220mg/kg大 鼠经 口）；表3.1-3原料重油详细理化性质项目含量备注密度（g/ml）0.920.98粘度（mm2/s 100°C）106200凝点（C）> 45残炭值%> 8.8灰分%< 0.2C mt%8688H mt%1112O mt%约0.3N mt%小于0.2S mt%小于0.5H/C摩尔比1.7平均分子量11001300饱和烃3040分子量分布440-1700芳香烃3040分子量分布560-6000胶质30分子量分布700-8000沥青质小于0.1分子量分布10000<200C 馏分（w/%）< 2.5<350C 馏分（w/%）40<500C 馏分（w/%）>55工艺简述以及尾气排放：中间相沥青调制:原料处理过程，是重油裂解聚合的过程。通过原料处理步 骤，重油中的芳香分转化为更多环的芳烃物质，而原来重油中的脂肪烃经过重 新裂解聚合，大部分逐渐的转化为了芳香烃。在整个裂解（420°C）过程中，低 沸点的轻组分、裂解生成的小分子、催化剂等，逐步从反应釜中溢出。溢出的 轻组分、催化剂经过冷凝回收装置冷却收集，由泵重新加入到反应釜中作为原 料使用。在整个原料处理过程中，一些无法冷凝的物质（脂肪烃，硫化氢等）， 排入到废气管道中，集中处理。具体工艺图如下图所示：中间相沥青调制工艺图纺丝工序：纺丝工序的温度（260C）低于中间相沥青调制的温度，故在纺 丝过程中已经没有轻组分冒出，因此过程没有废气产生。预氧化工序：纤维的预氧化过程，是沥青分子之间氧化交联过程，此过程 反应气体大部分为CO2和H20，同时包括少量的小分子脂肪烃、醛类和氢气。碳化工序：碳化过程是碳化是复杂的物理化学变化和结构转化过程，是在 惰性气体（n2）保护下发生热分解、热聚过程。最终结果就是使预氧化过程形 成的梯形结构转化为碳纤维乱层石墨结构。此过程包括碳碳键断裂，以及官能此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除团之间的聚合，生成的气体主要为CO2和h2o,同时生成脂肪烃、醛类、氢气 和少量的沥青烟（芳香烃）。石墨化工序：石墨化工序就是使碳纤维经过2200°C -3000°C几秒到十几秒 石墨化处理，使碳纤维内部结构重排、转化、取向更接近于是石墨结构，从而 在性能上更接近于石墨。石墨化阶段产生的废气主要是，脂肪烃和芳香烃，少 量的二氧化碳和水。表面处理工艺，排除气体全是水蒸气，无有害气体生成。根据上述工艺流程，主要废气来源为：原料处理过程中产生的低分子脂肪 烃、少量甲醛、以及硫化氢。预氧化、碳化、以及石墨化工序中，产生的二氧 化碳和水、低分子脂肪烃、少量芳香烃。综上所述改项目废气主要成分为：脂肪烃（低分子烷类）、二氧化碳、水 蒸气、甲醛、极少量硫化氢以及少量沥青烟（芳香烃）。3.2设计处理前废气浓度和排放标准根据业主方提供的数据，该公司一条生产线生产废气约为716kg/日，即29.8kg/h。项目一天产生废气具体分析如下所示：表3.2-1主要废气元素组成区分废气废气产生位置/原料处理预氧化炉碳化炉石墨化炉总计/日总计/小时重量192kg/日48kg/ 日330kg/ 日146kg/日716kg/日29.8kg/h元素组成一C82kg/日27.95kg/ 日199.89kg/ 日55.01 kg/日364.85kg/ 日15.20kg/hH89kg/ 日10.16 kg/ 日123.4kg/ 日87.05 kg/日309.61kg/ 日12.90kg/hN1 kg/日1 kg/ 日1 kg/ 日1 kg/ 日4kg/ 日0.167kg/hS13 kg/日0.94 kg/ 日0.94 kg/日1.88 kg/ 日16.76kg/ 日0.70kg/hO7kg/ 日7.95kg/ 日4.77kg/ 日1.06 kg/ 日20.78kg/ 日0.87kg/h第四章废气处理工艺分析及确定4.1处理工艺的选择国内外现有污染气体的主要处理技术有：燃烧法、吸收法、吸附法、生物法、 光催化法、低温等离子法等。（1）燃烧法燃烧法主要有根据燃烧的温度及辅助介质不同又分为直接燃烧法和催化燃烧 法两种。催化燃烧法较适合于高浓度、小风量废气的净化，在处理低浓度的废气时， 由于要维持300400°C的催化燃烧温度，需借助于活性炭吸附等浓缩工艺来提 高废气的燃烧热值，但废气中的水气、油污及颗粒物易引起活性炭吸附容量下 降及催化剂中毒失活等问题，使得该方法的推广和使用在一定程度上受到了限 制。直接燃烧法是投加辅助燃料与废气一起送入焚烧炉燃烧，直接焚烧工艺成熟， 控制一定的温度条件下污染物去除效率高，焚烧彻底，但在使用过程中一般会 有以下问题： 若焚烧含氯、卤代有机物和芳烃类物质时极易产生二恶英类强致癌物质，尤 其在焚烧炉启动和关闭过程中更易产生，为避免二恶英类物质产生，须提高燃 烧温度在1200C以上，若保持如此高的燃烧温度不仅运转费用高，而且对焚烧 炉的要求也大大提高。 焚烧含氯代有机物时会产生氯化氢腐蚀问题，尤其是在高温状态下，氯化氢 的腐蚀性能大大增强，不仅对管道存在腐蚀，更严重的是会引起焚烧炉的腐蚀。（2）吸收法利用污染物质的物理和化学性质，使用水或化学吸收液对废气进行吸收去除的 方法。该方法在设计操作合理的情况卜去除效率很高，运转管理方便，但对设 备及运行管理要求极高，而且只有能溶解液吸收液或能与吸收液反应的污染物 才能被有效去除。（3）吸附法该方法是当污染物质通过装有吸附剂（如活性炭、疏水分子筛等）的吸附塔时， 此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除利用该吸附剂对污染物的强吸附力，从而达到净化废气的日的。该方法设备简 单，去除效果好，多用于净化工艺的末级处理。该方法缺点是对高浓度废气处 理效率低、占地而积大、气阻大、吸附剂需经常更换或再生等缺点，而且吸附 剂脱附后的气体难于收集而最终又排回大气中，是一种不彻底的解决途径。（4）吸附再生法低温加热再生法。对于吸附沸点较低的低分子碳氢化合物和芳香族有机物的 饱和炭，一般用100-200C蒸汽吹脱使炭再生，再生可在吸附塔内进行。脱附 后的有机物蒸汽经冷凝后可回收利用。常用用于气体吸附的活性炭再生。此方 法重复使用率较高，但活性炭颗粒之间容易粘结成块，造成通道堵塞，同时此 方法对高浓度废气也无能为力。（5）生物法生物法是近年来研究较多的一种处理工艺，该方法最突出的优点是处理成本 低廉、基本无二次污染。生物法虽然在净化低浓度有机污染物时效果明显，具 有能耗低的优点，但存在气阻大、降解速率慢、设各体积庞大、易受污染物浓 度及漏度的影响，而且该法仅适用于亲水性及易生物降解物质的处理，对疏水 性和难生物降解物质的处理还存在一定难度。（6）光催化技术光敏半导体催化氧化或纳米金属氧化物光催化也是近年来的研究热点，但 该技术的降解效率受控于污染物质与催化剂表面界面扩散速率，而且催化剂价 格昂贵、很容易中毒失效，目前光催化技术很难用于大规模工业化应用，多局 限于实验研究及小风量应用阶段。（7）低温等离子法低温等离子是内外电极在高压状态下进行间隙放电，间隙通过的气体被电 离的过程。由于放电电压较高，电子在与空气中的氮气碰撞产生大量的氮氧化 物，造成二次污染。臭氧发生器与低温等离子放电技术和放电原理一样，而放 电电压3500V，几乎无氮氧化物产生。（老式工频臭氧发生器35000v，使用一段 时间后，罐体内会产生大量氮氧化物济胶，3500v放电，无任何残余物）。低温 等离子名义上是电离废气，实际上是电离空气产生臭氧，利用臭氧看到强氧化 性来进行废气处理。由于等离子废气处理系统废气直接经过放电系统，对易燃 易爆气体带来很大安全隐患，容易造成火灾等重大安全事故，实例有小鸟电劝 此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除车喷漆废气采用低温等离子体发生爆炸。故防爆环境绝对不允许使用。而臭氧 的产生的环境是干燥气氛，故对气氛湿度不好控制的环境，其除臭效率很差。4.2处理工艺的确定从第三章数据可以看出，沥青基碳纤维生产过程的废气主要为碳氢化合物， 以及少量的硫元素。虽然废气的元素组成单一，但其结构形式不确定因素很多， 故采用吸收法、吸附法来处理有机废气有很大的挑战。生物法以及光催化技术 对复杂的有机废气处理方案，也有待成熟。故本项目采用目前较为成熟的废气 处理技术来处理碳纤维生产过程中的废气，即直接燃烧法。在有氧气氛下，本项目所产生的废气，经过高温处理（900°C以上）基本转 化为水蒸气和二氧化碳，二氧化硫。二氧化硫的浓度远小于国家的排放标准。 4.3碳化炉与石墨化炉代替焚烧炉的可行性碳纤维生产工艺中，碳化炉温度在1100C，而石墨化炉更是达到了 2600C。传统焚烧炉的目的就是要通过加入燃料，使废气的温度达到1000C以上。因此， 如果能有效运用碳化炉以及石墨化炉内部的高温，对废气充入足够的氧气，就 可以使废气达到完全燃烧的目的，达到废气净化的效果。碳化炉以及石墨化炉作为对碳纤维碳化以及石墨化的设备，其主要的作用 就是对碳纤维高温处理（惰性气氛），使碳纤维机械性能提高。因此如果想利 用碳化炉以及石墨化炉同时对废气进行处理，一定要保证炉子本身的作用不受 影响的同时（走丝舱内惰性气氛不能改变，舱内的温度不能波动太大），废气 也应达到焚烧要求（焚烧温度要达到，满足一定的停留时间，氧气一定要充 足）。本项目进口的碳化炉以及石墨化炉设备，经过严格的计算与设计，使其具 备废气焚烧功能，能够完全处理碳纤维生产工程中的废气。两种炉子的结构示意图如4.3-1,4.3-2所示：从碳化炉炉体结构（图4.3-1）可以看出，炉体最内部为碳纤维走道（丝束 从左往右输送），是炉体温度最高的部分。碳化炉气体入口为氮气入口，主 要是维持走丝舱内部的惰性气氛以及带走反应生产的废气。气体入口为废气 入口（中间相沥青调制以及预氧化过程产生），废气处理舱其实是走丝舱外部此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除的夹层，主要利用走丝舱内部的温度余热来处理废气。废气通道内部安装有蜂 窝结构的蓄热陶瓷材料，能够储存走丝舱传来的热量，同时蓄热材料周围有额 外的加热器，以保证废气到达焚烧温度。走丝舱内部出口连接废气处理舱，保沮材料 保护气体入口保护气体出口废气与保护气体混合出口废气入口4.3-1碳化炉结构示意图保温材料® 保护气体入口保护气体出口废气与保护气体混合出口废气入口4.3-2石墨化炉结构示意图碳化工艺产生废气随着惰性气体流入废气处理舱，混合后由出口排出碳化炉。 排气口具有防逆流装置，以免废气进入碳化炉走丝舱污染纤维。碳化炉中走 丝方向与惰性气体方向相同，这样是因为在走丝方向上温度是依次递增的，惰 性气体温度也是依次递增，如果惰性气体充入方向与走丝方向相反，则会影响碳化炉内部温度的分布。石墨化炉结构如4.3-2所示，石墨化炉与碳化炉结构 的主要区别是惰性气体入口与走丝方向相反，而惰性气体出口在废气（碳 化炉出来的废气）入口处（废气口），与废气一起进入到废气处理舱。这样 的设计不但可以迅速提高废气的温度，还可以使废气充分混合（达到有效的停 留时间）。经过废气处理舱以后，废气经过排气口排出，排气口与烟囱连 接，经过冷却后排放。碳纤维生产工艺中，完整的废气处理方案如4.3-3所示。相地材料抖气侗祥i珏莅nnniin QQQ-QDQb '-OQODaQ'Dass4.3.3废气处理的工艺流程图从炉体结构上看，利用碳化炉以及石墨化炉来处理废气具有可行性。为 了保证炉体达到焚烧炉的效果需要从温度、停留时间、氧气浓度来考虑。根据 本项目的废气元素，具体计算数据如下： 废气充分燃烧条件的确定：补充空气计算： 废气的元素组成（一条产线）区分重量重量比例(kg/h)元素组成Cmo0 510H12900 433N0 1670 006O0700 022S0870 029废气完全燃烧的理论空气量每kg废气理论空气量此文档仅供学习和交流Lo=11.49*0.501+34.5*（0.433-0.022/8）+4.31*0.029=20.73（kg）即每kg的废气完全燃烧需要空气20.73kg空气过剩率12每kg废气必要空气量L20.73*1.2=24.88（kg）故每小时需向废气管道补充空气量为：L3=24.88*29.8=741.5 （kg）热量计算：每kg空气从20°C升到900r所需要的热量为：（空气比热按1.004计算）R0=1.004*880=883.5KJ741.5kg/h每kg原料处理中的废气（30C）升到900C所需要的能量：（废气比热按2计算）R2*870=1740KJ8kg/h （排放速度）每kg预氧化阶段产生的废气（220C）升到900C所需要的能量：（废气比热按2计算）R2=2*680=1360KJ7kg/h （排放速度）每kg预碳化阶段产生的废气（1100C）降到900C所释放的能量：（废气比热按4计算）R3=4*210=840KJ100 kg/h （排放速度，包含了惰性气体以及清洁气体）每kg石墨化阶段产生的废气（2600C）降到900C所释放的能量：（废气比热按6计算）R4=6*1700=10200KJ56kg/h （排放速度，包含了惰性气体以及清洁气体）R 折883.5*741.5+1740*8+1360*7-840*100-10200*56=23355.25KJ=6.5kw.h '总即废气每小时还需要从碳化炉以及石墨化炉中炉吸收23355.25KJ KJ热量，才能保证气体完 全燃烧。热值转化为功率为6.5kw.h。假设热转化率为95%，则还需要功率为6.8kw的加热器就 能满足需求。故在碳化炉设计时，在废气通道内增加额外的加热器，就能满足废气的焚烧。等效燃烧室容量经过燃烧后每小时理论排放气体：把废气元素全部转化为二氧化碳、水以及二氧化硫以后，其体积如下表所示。气体重量/kg体积Nm3/hCO 259.4530.26HO 2120149.33N 2569.6455.68SO 21.40.49O 2162.05113.44把标况下的体积转化为900C时气体体积为3219m3。有机废气充分燃烧的停留时间为三秒， 则废气处理通道的容积应该为：3219/3600*3=2.68m3。碳化炉以及石墨化炉废气管道的总容积 应该在2.7m3以上。此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除从上所述，废气只要在碳化炉以及石墨化炉内达到焚烧温度（900°C），充入 充足的氧气（750kg/h空气补充量），废气处理通道容积适合（2.7m3以上）， 就可以利用碳化炉以及石墨化炉来处理生产废气。本项目进口的设备废气处理舱有额外的加热设备（8KW），使废气设备温 度达到900C，废气处理舱室设计容积为3m3（停留时间3s），完全达到废气处理 的要求。事实证明，该设备在日本工厂运行稳定，处理效果良好。利用碳化炉以及石墨化炉充当气体的焚烧场所（焚烧炉），不仅可以节约 设备空间，而且有利于热量的充分利用，节约了能源。4.4碳纤维生产工艺说明如图4.3-3所示，搅拌釜产生的废气、不熔化阶段产生的废气经过混合同时 进入碳化炉装有蓄热材料的通风夹层中，舱内温度在600-1100°C。在进入碳化 炉夹层之前，废气管道经过排风机通入空气，以保证废气能够充分燃烧，空气 补充量为750kg/h。碳化炉废气处理夹层的空间为2m3。经过热处理后的废气与 碳化阶段产生的废气在碳化炉的排风口处集合（详见图4.3-1），同时进入到石 墨化炉的废气夹层。石墨化炉废气入口处经过碳化炉处理后的废气温度已经达 到600C以上。石墨化阶段产生的惰性气体与废气（经过碳化炉的废气）在废 气处理舱入口处混合，之后一起经过废气处理舱，详见石墨化炉结构示意图（图4.3-2）。石墨化炉的废气处理夹层有效空间为1m3。废气经过石墨化炉夹 层后，出口处管道有放大舱（2m3），使高温气体进一步混合，以保证充分燃烧。 经过充分燃烧后，废气已经几乎全部转化为二氧化碳和水。经过排风口的冷却 排风机冷却到350C后（冷却空气量1500kg/h），排到大气中。4.5设备选型简介本项目采用的净化系统，是采用碳化炉（电气式废气处理装置）、石墨化炉 （高温废气处理装置），根据项目本身的废气排量，精心计算设计。其技术规格如下：炉型：电气式废气处理装置（碳化炉）材质：SUS310S （耐高温1790C ）外型尺寸：宽1800 mm 高2100 mm 长6900 mm此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除焚烧能力：50kg/h废气处理舱：2.0m3功率：63kw炉型：高温废气处理装置（石墨化炉）材质：加热管碳化钨（耐高温3000C ）外型尺寸：宽2400 mm 高2300 mm 长4500 mm焚烧能力：80kg/h废气处理舱：1m3功率：125.4kw鼓风机（补充空气）风压:1323Pa风量:575m3/h功率:3kw鼓风机（冷却空气）风压:1323Pa风量 1500m3/h功率8kw烟囱材质：A3钢700mm高15m电控仪控系统屋外型焚烧炉电源开关显示熄火警报系统TIC温度显示紧急连锁装置PID调节4.5运行指标1、基本指标2、进入方式：自动喷入b、处理方式：自动处理 此文档仅供学习和交流c、炉内压力：采用负压设计，不逆火d、处理流程：废气收集-碳化炉处理-再次收集-石墨化炉处理-排出e、焚烧温度：9001200Cf、烟气停留时间：3秒g、废气处理容积：3m3以上h、废气处理由自动阀门控制，温度过低是辅助加热设备会自动开启2、环境保护技术指标a、噪声：85db（A）（距离 1m）b、臭气浓度：400无量纲3、安全指标a、碳化炉以及石墨化炉中设有安全保护系统，当夹层堵塞或者流通不顺畅时， 安全保护会报警提醒。b、当碳化炉同时走丝以及处理废气处理时，夹层内的辅助加热器要同时打开， 以保证走丝舱内的温度影响不大。c、设备设有漏电保护装置，在温度为40度、相对湿度为85%时，电气回路绝 缘电阻大于2MQ，并能承受1min工频（50Hz）、电压1500V的实验电压，各 部件定位准确，连接可靠，控制柜与各设备之间的连接线装有金属软管。d、气路都经过密封试压实验，无泄漏现象。e、报警系统：（1）焚烧炉装置电源指示、开关（2）残烧定时装置以确保炉内无残存之易燃气体与有机物，操作安全靠。（3）过负荷保护装置，保护电机不致过载。（4）温控燃烧（5）高低温控制连锁4.6设备优点说明1、碳化炉本体（1）能源利用率较高。利用碳化炉本身作为废气处理场所，可以最大化利用炉 体的潜能，能源利用率较高，节省空间降低成本。（2）安全性高。废气是一个从生产线出来到处理完毕，是一个逐步升温的过程， 一方面增加了充分燃烧的可能性，另一方面则杜绝了气体温度瞬时剧烈变化， 使系统的安全性能更高。（3）运转成本低。由于采用此项技术，使设备大幅优化，成本降低，易于维护 保养。（4）无二次污染。采用多段送风系统，可降低燃烧过程中排放的NOx。2、管路系统包括：废气管路装配有蝶阀、阻火器等。调压阀、稳压阀皆进口设 备随厂配备，连续运行时间长，效果好3、烟囱对气体起扩散作用，排放符合国家标准，烟囱加装采样孔、测温孔、本烟囱根 据实际情况可增加相应的固定装置，确保其安全性和使用寿命。4、温控系统本系统通过对炉本体出口烟气温度传感器信号的采集及燃烧上下限温差的设定， 既能显示各点温度以观测炉内燃烧情况，也能闭合调节燃烧的配给，使燃烧器 在不同的温度条件下起动或关闭。、5、电控系统包括电源指示、电源电压检知、警报系统、残烧定时装置、电磁阀的开关及自 动与手动切换调节装置等，操作自动化程度高，安全性好。第五章设备一览表5.1设备一览表序号设备名称部件名称备注1废气处理系统电气式废气处理装置（碳化炉）碳纤维工艺必要设备高温废气处理装置（石 墨化炉）碳纤维工艺必要设备废气风机1KW鼓风机（冷却空气）8kw鼓风机（补充空气）3KW烟囱高15m3管路区废气主要管道直径400mm不锈钢法兰接口稳压阀调压阀过滤器4电控仪控系统电控柜温度控制系统仪表数显系统功能连锁系统PID调节仪控制线系统5其他辅助设备高温防腐涂料连接、支撑及紧固件注：除去碳化炉、石墨化炉费用，其余辅助配套件预计10万元。第六章电气控制设计说明6.1电气说明（1）本工程电源由业主配电所提供，电压为380/220V，进线敷设方式有业主 自定，设计分界点为废气处理配电柜进线电缆连接端子。（2）动力线路采用铜芯BV型电线、橡胶绝缘穿钢管暗敷或明敷。（3）电源入户外设零线重复接地装置，电气设备外壳采取保护零线，零线与回 路线铜管敷设。（4）自控系统说明废气处理设施自控要求为：在无人管理状态下，实行自行运行，降低运行费用， 增加设备运行的可靠性。第七章工程投资预算7.1工程投资估算原则1、江苏省化工非标设备工程技术资料2、设备生产厂家产品供应价格3、相关材料市场供应价格7.2主要工艺设备投资估算序号设备名称数量价格（万元）规格备注1设备1套10打包购买2运输费、安装费2.003调试费0.454税金0.95合计13.35第八章运行成本估算8.1废气处理系统设备能耗单位：KWH序号设备名称总功率Kw使用功率Kw （每天）（功率X运行时间X效率）1鼓风机8.58.5x24x80%=163.22碳化炉6363x24x20%=302.42石墨化炉125.4125.4x24x20%=601.92合计1067.52>人工费用废气处理系统由车间工作人员操作，人工费记入生产运行费用中，在废气处理 站中不另设专职人员。耗电费用本废气处理系统耗电按每0.70元/KW-H计，则每天运行费用：0.70X 1067.52=747.264 / 天能源费用此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除除电之外，本系统不需要额外的能源根据以上计算，年运行费用为（以250天计算），747.264*250=18.68万第九章施工组织计划9.1专项工程项目部成立合同签订后，三天内成立工程项目部，由具有相关资质的人员担任工程项目 部经理，并由项目经理牵头成立工程项目部下属各个职能部门，确保项目顺利 进行。9.2工期目标的确定本工程为系统的废气治理环保工程，合理的安排工程进度计划是施工组织的 关键，是合理的组织人、机、法、环、料等生产要素的前提。本工程加工工期及工程安装工期将响应贵厂要求。根据工期目标要求，以设备本体等主要加工及设备安装为重点控制对象，确定 里程碑控制点。9.3总进度控制计划的制定根据工期目标和确定的里程碑控制时点，在施工总进度计划的安排上，我们 遵循客户利益至上的宗旨，对生产精心组织，确保交货时间。在签订合同生效后10日内向贵方提供全部技术资料和施工图纸。在签订合同生效后7日内向贵方提供初步设计方案及资料，供需方审查。第十章施工准备10.1现场准备中标后，5天内开始组织人员准备加工设备及场地。10.2技术准备（1）做好调查工作由于工程所需物质资源种类多、数量大，故应对各种物质资源的生产和供应 情况、价格、品种等进行详细调查，以便及早进行供需联系，落实供需要求。（2）做好与设计的结合工作由公司工程技术中心组织相关人员认真学习图纸，并进行自审、会审工作， 以便正确无误的生产。通过学习，熟悉图纸内容，了解设计要求施工达到的技 术标准，明确工艺流程。进行自审，组织各工种的生产管理人员对本工种的有关图纸进行审查，熟悉 和掌握图纸细节。组织图纸会审，由设计方进行交底，理解设计意图及生产质量标准，准确掌 握设计图纸的细节。（3）认真编制生产组织设计由公司工程技术中心认真编制该工程的生产组织设计，作为工程生产的指导性 文件。10.3物资条件准备（1）生产材料的