28650952255000标方废气蓄热氧化方案.doc
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1、JIANGSU BAINA GROUP CO.,LTD.设计方案项目:5000Nm3/h废气蓄热氧化项目项目编号:JSbn201309建设单位:方大锦化有限公司编制单位:江苏百纳集团百茂源环保科技有限公司地址:江苏省宜兴市高塍镇远东大道77号电话:0510-87832286 13861541216传真:0510-87832286/2193网址:目 录1 公司简介42 技术背景53 蓄热氧化(RTO)原理简介54 项目概述55 废气参数(用户提供)66 助燃燃料及公用工程96.1、助燃燃料96.2、公用工程97 设计分析107.1、废气中有机成分性能参数107.2、废气有机成分分析107.3、R
2、TO设计参照相关标准127.4、烟气设计排放标准128 RTO设计工艺要求及装置组成138.1、工艺选择138.2、工艺设计要求138.3、自控技术要求148.4、处理目标及烟气排放标准148.5、两厢式RTO系统运作流程149 蜂窝蓄热陶瓷159.1、蓄热陶瓷功能159.2、蓄热陶瓷特点159.3、蓄热陶瓷材质169.4、蓄热陶瓷规格169.5、致密堇青石蜂窝陶瓷蓄热体技术参数1610 主要设备说明1710.1、热氧化室1710.2、蓄热室1810.3、独立烟囱1910.4、风机1911 电气控制系统2011.1、控制方式2011.2、保护方式和保护接地2011.3、系统自动控制2012 R
3、TO安全运行的措施2113 系统防腐措施2114 控制系统说明2215 RTO运行成本2315.1、设备总装机容量及配电要求2315.2、公用工程消耗2315.3、操作人员:1人/班可兼职2415.4、催化剂2415.5、直接运行成本2416 设备型号及规格2416.1、主要设备规格2416.2、辅助设备规格2517 工程范围2717.1、卖方负责范围2717.2、买方负责范围2818 售后全程跟踪服务承诺及措施2919 蓄热氧化(RTO)系统主要设备清单31附:工艺流程图351 公司简介江苏百纳环保集团,位于风景秀丽的太湖之滨,全国闻名的环保之乡宜兴市高塍镇。江苏百纳环保集团“三废综合治理部
4、”是集团于2010年成立的固、液、气三废污染治理工程及设备的研发、生产相结合,以现代管理为核心的专业团队。通过“人性化、专业化”的设计理念,以满足客户的投资成本和运营成本为前提,提出彻底治理污染物的解决方案,通过热解、氧化、热力焚烧、净化等手段将废弃物中的有毒有害物质彻底破坏,实现“减量化、无害化、资源化”的最终目标,同时又以中间能源采集和再利用为主导方向,充分体现循环经济价值。 目前公司拥有环保工程专业承包一级资质,环境工程专项乙级,环境污染治理甲级资质,环境无人能治理设施运营甲级资质,银行AAA 资信,拥有全资的建安工程有限公司,通过ISO9000:2000、ISO14001:2004、职
5、业健康三大体系认证。 我公司涉及的处理的废弃物种类及相关成熟设备如下: 1)、固体、半固体废弃物: 种类:生活/工业污泥、生活垃圾、电子固废、医疗垃圾、一半工矿企业产生的固废、化工残渣/釜残等; 处理手段:烘干、炭化、气化、热力焚烧、发酵、堆肥等,回收热水、蒸汽、金属等可回收利用的组份; 领域:市政工程、工况企业、废弃物集中处置中心、医院、资源回用。 2)、废液: 种类#1:城、镇、农村生活污水,医院废水,化工、印染废水,焦化、矿井废水,造纸、电镀废水等; 处理手段:截留,沉淀,气浮,化学,电解,生化,膜等系列工艺; 种类#2:有机废液,含盐废液 处理手段:蒸发,炭化,热力焚烧,回收盐、回收蒸
6、汽、热水等; 涉及领域:化工厂、药厂、废弃物集中处置中心、垃圾中转站、垃圾填埋场等。3)、废气: 种类:有机废气、臭气、涂装废气等; 处理手段:洗涤、吸附、净化回收、热力焚烧、蓄热焚烧、催化焚烧等。2 技术背景蓄热材料的直接换热,是国外上世纪九十年代才出来的新技术;我公司在消化蓄换热原理、热力氧化炉技术基础上,开发了两厢、三厢及多厢反吹蓄热室氧化炉;适合于成分复杂、含有腐蚀性或卤素、硫、磷、砷等对催化剂有毒物质的低浓度、大风量的有机废气治理,也非常适用以及处理需要高温氧化才能消除气味的某些特殊臭气。这种炉型工艺先进、运行长期稳定、运行成本低廉,系统实现PLC全自动控制。 在燃油价格不断飙升的今
7、天,节约燃油、降低成本已经是每个企业都非常重视的议题。将炉膛中燃油与废气共同燃烧时所产生的部分热量由蓄热体(“蜂窝陶瓷”)蓄存起来,它起到预热废气,使废气进入炉膛时氧化燃烧更彻底,甚至可以直接引燃废气的作用,因此可以明显节约燃油,节约能源的目的。3 蓄热氧化(RTO)原理简介RTO(Regenerative Thermal Oxidizer,蓄热室氧化器)主要包括蓄热室、氧化室、风机等,它通过蓄热室吸收废气氧化时的热量,并用这些热量来预热新进入的废气,从而有效降低废气处理后的热量排放,同时节约了废气氧化升温时的热量损耗,使废气在高温氧化过程中保持着较高的热效率(热效率95%左右),其设备安全可
8、靠、操作简单、维护方便,运行费用低,VOCs去除率高。RTO的工作原理是:有机废气首先经过蓄热室预热,然后进入氧化室,加热升温到800左右,使废气中的VOCs氧化分解成CO2和H2O;氧化后的高热气体再通过另一个蓄热室热处理,然后烟气排出RTO系统。这个过程不断循环再生,每一个蓄热室都是在输入废气与排出处理过的气体的模式间交替转换。切换时间根据实际情况可以调整。4 项目概述本工程项目是方大锦化化工科技有限公司的有机废气焚烧项目,废气主要含有丙烷和丙烯以及空气的混合废气,热值较高,需考虑防爆。同时废气中含微量HCL等腐蚀组分,通过合理的燃烧方式来处理高温分解和破坏废气中的有害成分,同时配以尾气净
9、化处理系统来实现最终的达标排放,符合国家大气污染物综合排放标准(GB16297- 1996)二级排放的要求。因此,考虑系统焚烧去效率和初始废气的安全输送及防爆是本次设计的技术要点。由于车间连续排放的工艺废气主要以丙烯、丙烷为主,废气量较小;废气中混有氧气,热值较高;由于废气含有空气,浓度波动较大,甚至达到爆炸极限;因此,为了确保设备运行安全要求,我司设计考虑,对该两股废气进行用空气进行稀释,(稀释倍数20倍,最终稀释风量为5000m3/h),目的将废气调整为安全的低浓度废气;针对以上低浓度废气的处理,特设计采用有机废气RTO蓄热焚烧处理系统,结构形式为两厢式RTO装置,RTO工作时首先由废气进
10、蓄热室预热到750左右,然后进入氧化室充分氧化分解,烟气温度达到950以上,废气中的有机成分完全氧化分解,接着高温烟气进入另一组蓄热室,与蓄热陶瓷填料进行换热,换热后的烟气进烟囱最终达标排放到大气。本RTO装置共设两个蓄热室,定期自动轮流切换。该RTO系统设计处理风量5000Nm3/h的废气能够安全、稳定地氧化处理。RTO系统设计满足废气处理经济负荷范围:0%110%。RTO处置工程项目组成为设计、制造(采购)、指导安装、培训、调试、试运行到竣工验收交付全过程服务的总承包内容(不包含土建设计及施工)。5 废气参数(用户提供)工艺废气体积组分:废气形态:常 温,压力 30kPa,平均流量:250
11、 m3/h,连续排放废气1(4万吨):丙烯10-20%,丙烷10-36%,氧30-40%,氮气5-20%,氢0.5-1%;废气量为50-70m3/h废气2(8万吨):丙烯8-13%,丙烷5-15%,氧17-23%,氢气0.5%,氮气45-60%;废气量为140-180m3/h废气量:250 m3/h,稀释后处理风量:5000 m3/h。RTO装置建造区域范围:非防爆区域。6 助燃燃料及公用工程6.1、助燃燃料辅助燃料:柴油;热 值:10200kcal/kg。6.2、公用工程1、供电三相 380V,50Hz单相 220V,50Hz2、仪表空气温度 环境温度压力 0.6Mpa(G)露点 -40含尘
12、 1um3、循环冷却水进水温度 30进水压力 0.3Mpa(G) 出水温度 40出水压力 0.1Mpa(G) 7 设计分析7.1、RTO设计参照相关标准1、中华人民共和国环境保护法(1989年)2、化工管道设计规范3、设备及管道设计通则4、工业企业厂界环境噪声排放标准(GB12348-2008类)5、仪表供气设计规定(HG20510-2000)6、信号报警、联锁系统设计规定(HG20511-2000)7、仪表系统接地设计规定(HG20513-2000)8、化工企业静电接地设计规程(HGJ28-90)9、大气污染物综合排放标准(GB 16297-1996)10、恶臭污染物排放标准(GB14554
13、-93)11、城市区域环境噪声标准(GB3096-1993)12、建筑设计防火规范(GB50016-2006)13、烟囱设计规范(GB 50051-2002)14、化学工业炉金属材料设计选用规定HG 20684-199015、火灾自动报警系统设计规范(GB50116-98)16、石油化工企业排气筒(管)采样口设计规范(SH3056-94)17、石油化工企业环境保护设计规范(SH3024-95)18、石油化工厂区绿化设计规范(SH3008-2000)19、工业自动化仪表选型规定(HG20507-2000)20、低压配电设计规范(GB50054-2000)21、石油化工企业设计防火规范(GB501
14、60-92)(1999年版)22、爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范(GB50058-92)23、工业金属管道设计规范(GB 50316-2000)24、石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范(SH 3063-1999)25、工业企业总平面设计规范(GB 50187-93)7.2、烟气设计排放标准烟气排放参考标准:烟气排放按GB16297-1996 大气污染物综合控制标准中的二级排放标准执行。GB16297-1996大气污染物综合排放标准污染物名称最高允许排放浓度(mg/m3)最高允许排放速率(kg/h)周界处浓度最高点(mg/m3)排气筒(m)二级氮氧化物240150.770.122
15、01.3丙烷22150.770.6201.3非甲烷总烃12015104.02017注:烟气排放标准按照GB16297-1996 大气污染物综合控制标准中的二级排放标准执行。本方案排气筒设计高度为20m。8 RTO设计工艺要求及装置组成8.1、工艺选择RTO系统由一个公共氧化室、两个(三个或多个)蓄热室、一套换向装置和相配套的控制系统组成。两厢式的RTO:VOC废气首先进入一个蓄热室预热废气,然后进入氧化室氧化分解,接着烟气进入另一个蓄热室放热,最终烟气排出RTO系统,阀门交替运行处理VOC废气。特点:1)投资成本不高;2)具有很高的热效率(达到95%左右);3)低操作成本;4)VOC的分解效率
16、99%以上;5)可低浓度高流量的处理废气;6)能够安全、连续运行。8.2、工艺设计要求1、 根据废气成分分析,采用RTO处理,热效率高有利于最大限度地降低运行成本;2、 RTO系统设计应满足废气处理负荷波动范围;3、 RTO系统设计能完全氧化生产过程中产生的废气,并将废气中的碳、氢、氧化物完全地转变为CO2、H2O等无害物质;4、 点火应采用多种控制方式:即可以现场PLC手动点火,也可以自动点火;5、 设备材料应具备耐高温、耐腐蚀性能,主体设备使用寿命10年;6、 要按规定做好防雷及静电接地;7、 RTO系统运行时间按年运行7440小时设计;8、 RTO系统应能满足在任何条件下都能稳定、连续、
17、安全氧化处理。8.3、自控技术要求本热氧化系统采用PLC自动控制,设置有集中控制和就地控制,系统负责对废气处理设施各动力设备实施供电和自动控制。对热氧化处理设备中关键设备的运行状态、关键点的温度和压力加以监测。为保证废气处理系统的正常运行,本设计通过采集与传输温度、压力的参数变化信号来达到自控氧化与自控联锁的安全保护功能。8.4、处理目标及烟气排放标准1、废气经过高温氧化分解无害化,其工艺所产生烟气达标排放;2、热氧化室温度:950;3、高温烟气滞留时间:1秒;4、氧化分解效率:90%;5、主体设备外壁温升:60;6、烟气与进气的温差:60;7、烟气排放按GB16297-1996 大气污染物综
18、合控制标准执行;现设定烟囱高度为20m,按二级标准选取。8.5、两厢式RTO系统运作流程(1)RTO起炉阶段废气进口阀门和旁通阀门都关闭,依次打开烟气排放阀门,点火燃烧器自动点火,将两个蓄热室分别逐个加热到运行状态。(2)RTO正常运行阶段正常运行时,一个完整的热氧化周期流程如下:业主收集的废气首先进入第一组蓄热室预热到750左右,预热后的废气进入氧化室氧化分解,使废气中所含有机物充分氧化分解,通过柴油燃烧量自动控制热氧化温度维持在950以上,产生的烟气进入第二组蓄热室,与蓄热陶瓷填料进行换热。放热后的烟气通过引风机进入烟囱达标排放到大气中去。两组阀门自动轮流切换。(3)RTO停炉阶段废气进口
19、阀门关闭,旁通阀门打开,依次打开烟气排放阀门,让蓄热室的温度慢慢降下。柴油储槽喷淋+独立烟囱氧 化 室蓄热室一蓄热室二柴油燃烧器废 气阻火器循环冷却水引 风 机(4)工艺流程框图9 蜂窝蓄热陶瓷9.1、蓄热陶瓷功能1、降低废气热损失,最大限度提高燃料的利用率,降低单位能耗;2、提高理论氧化温度,改善氧化条件,满足热工设备的高温要求,扩大低热值燃料的应用范围,提高燃料热值的利用率;3、改善炉膛热交换条件,提高设备的产量和产品的质量,减少设备投资;4、降低热工设备单位产品的废气排放量及有害气体的排放量,减少大气污染,改善环境。9.2、蓄热陶瓷特点1、材质多样,可根据客户和使用环境的不同,选用不同材
20、质和规格的产品。2、孔壁薄、容量大、蓄热量大、占用空间小。3、孔壁光滑、背压小。4、使用寿命长、不易渣蚀、粘蚀和高温变形。5、产品质量规格高,安装时,蓄热体之间排放整齐,错位小。6、具有低热膨胀性、比热容大、比表面积大、压降小、热阻小、导热性能好、耐热冲击好等特性。9.3、蓄热陶瓷材质堇青石质、莫来石质、氧化硅质、刚玉莫来石质、致密堇青石、致密莫来石等。9.4、蓄热陶瓷规格蓄热陶瓷规格(mm)孔 数孔宽度比表面积壁厚度截面空隙 率150 150 30025254.9mm540m2/ m31.0mm67%150 150 30035353.3mm695m2/ m31.0mm57%150 150 3
21、0040403.0mm825m2/ m30.7mm65%150 150 30050502.26mm1008m2/ m30.72mm57%9.5、致密堇青石蜂窝陶瓷蓄热体技术参数物理性能项 目单 位指 标比 重g/cm31.751.90平均热膨胀系数(20-1000)10-6-11.52.0比 热J/kgK700760热导率(20-100)W/mk1.21.5抗热冲击oKMin300最高工作温度1300化学组成项 目单 位指 标氧化硅 SiO2%48.0050.00氧化铝 Al2O3%34.0036.00氧化镁 MgO%12.0014.00钾、钠、钙 K2O.Na2O.CaO%1.001.20氧
22、化铁 Fe2O3%1.501.60氧化钛、钡TiO.BaO%0.700.7510 主要设备说明10.1、热氧化室10.1.1 热氧化室功能及优点本热氧化室用于蓄热氧化生产过程产生的有机废气,废气经过蓄热室后温度达到750,在热氧化室废气中所含有机物充分氧化分解,使氧化温度维持在950以上。当废气中有机物浓度有波动时,助燃燃烧器自动开启,使烟气温度达到设计要求。本热氧化室主要优点为: 1)热氧化室氧化分解根据3T(温度、时间、涡流)原则设计,确保废气在炉本体热氧化室内充分氧化、热解,使有机物破坏去除率达到99%以上。2)安全性高-设有启动前不排除易爆气体就不能点火的功能,以防气爆,炉内设有长明火
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