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蓄热式直接燃烧(RTO)技术方案分享

青豆网 2017-07-10 VOCs治理 Tags: RTO
蓄热式直接燃烧(RTO)技术方案
一、          设备清单及价格构成
                           
1 蓄热室氧化裂解炉 HRTO-3000-01 1        
2 燃烧器   1     Maxon或ECLIPSE  
3 过滤室 HRTO-3000-02 1        
4 排风机 Y5-48№10C 1     上海通用或德惠 变频
  引风机 BOY5-48№10C 1     上海通用或德惠 防爆变频
5 电器控制   1     PLC \变频器  
6 进出气连接管路 φ900 33m       含保温
7 气动阀门 φ900 9     美国  
8 陶瓷蓄热体 MLM200/MLM180 18m3     美国  
9 炉衬   1     日本苏州阿尔赛  
10 平台爬梯及其它   1        
11 烟囱   20m        
12 小计            
13 运输            
14 安装            
15 吊装        
16 合   计        


二、技术数据及结构说明
2.1、投标内容及范围
2.1、依据提供废气原始参数、工艺要求,采用蓄热式热力焚化炉(以简称RTO)工艺对涂装车间烘干室有机废气进行集中治理。
2.2、本定作项目范围,包括有机废气集中处理的RTO设备系统设计、制造、运输、装卸、安装、调试以及培训、现场陪产、售后服务等。
2.3、RTO所需配套设施,如地坪、基础、控制室等土建工程及水、电、压缩空气、燃料等公用动力由业主负责,水、电、压缩空气、燃料由业主接至RTO处。
2.4、本项目RTO主体、电控系统、反吹装置、换热装置、烟囱采购、制作、安装。
2.4.1、废气风管界限:装置进口到烟囱排放口;
2.4.2压缩空气:业主负责压缩空气的一次管路安装到RTO设备阀门口。
2.4.3、电气接口:业主就近指定动力电源接口,1负责主电源到RTO设备控制柜以及RTO设备内部所有接线。
2.4.4、天然气管路:业主负责天然气管路接至RTO设备燃烧机阀门组合入口阀门处。
2.4.5、RTO系统设备上方安装防雨棚,并在平台周边合理设置遮雨板。
2.2、提供的原始参数及设计依据
2.2.1、业主提供的RTO系统图、招标文件;
2.2.2、提供的RTO设计依据
序号        
1 处理风量: 30,000 Nm³/h  
2 VOC浓度: 500-2000 mg/m3  
3 VOC去除率: ≥95%  
4 燃料 天然气  
5 燃料低位发热量: 8,500kcal/Nm³  
6 进气温度: 30℃  
7 环境温度: 20℃  
 
2.2.3、使用环境及条件    
室外使用环境要求: -10~55℃;
设备加热热源:天然气;阀组前压力大于0.5 bar,最大流量120m3/h 。天然气的理论热值:35530KJ/Nm3
压缩空气:阀门前压力4~6kg/cm2,总管最大流量35m3/h,每阀每次42in3
电源: a)380V三相四线制,电压波动范围:380V±10%,50HZ。额定用电功率约170kw。
b) AC220v±10%  50 HZ  单相
2.2.4、废气排放标准
涂装工艺废气排放执行《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)表2中的国家二级标准。
2.2.5、设计依据
1、《中华人民共和国环境保护法》;
2、《中华人民共和国大气污染物防治法》;
3、《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996);
4、《大气污染物排放限值》(DB44/27-2001);
5、有关国家和环保局要求的设计规范及原则;
6、其它相关规范和当地相关资料。
7、我公司对同类废气治理工程的成功经验。
2.2.6、设计原则
1、贯彻国家关于环境保护的基本国策,执行国家的相关法规、政策、规范和标准;
根据本工程实际情况,选用适合本工程特点、技术先进、经济合理的处理工艺技术,安全可靠的工艺路线和设计参数,为工程项目的尽早实施,为废气处理设施的建设和运行创造良好的环境;
2、废气处理设施总平面布置力求布局合理,工艺流程顺畅,环境布局优美,并节约用地,占地面积少,使废气处理工程与原有设施及周围环境及景观达到协调一致;
3、选择稳妥可靠、技术先进、投资省、运行费用低、管理简单、维修量少、运行灵活的处理新工艺和设备,确保废气处理设施长期稳定运行,达标排放;
4、选用噪声小的设备,避免对环境造成二次污染;
5、处理后达到排放标准
废气排放执行《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)表2中的国家二级标准。
2.3、蓄热式高温焚化炉(RTO)工作原理
高温焚化设备的工作原理:把有机废气加热升温至680~760℃,使废气中的VOC氧化分解,成为无害的CO2和H2O;氧化时的高温气体的热量被蓄热体“贮存”起来,用于预热新进入的有机废气,从而节省升温所需要的燃料消耗,降低运行成本。
设备的工作过程(参见工艺原理图)介绍如下:
 
 

本工艺为二室蓄热陶瓷热力焚烧装置。一个焚烧炉膛,二个能量回用体,通过阀门的切换,回收高温烟气温度,达到节能净化效果。
待处理有机废气经引风机进入蓄热室A的陶瓷介质层(该陶瓷介质“贮存”了上一循环的热量),陶瓷释放热量,温度降低,而有机废气吸收热量,温度升高,废气离开蓄热室后以较高的温度进入氧化室,此时废气温度的高低取决于陶瓷体体积、废气流速和陶瓷体的几何结构。
     在氧化室中,有机废气再由燃烧器补燃,加热升温至设定的氧化温度。使其中的有机物被分解成二氧化碳和水。由于废气已在蓄热室内预热,燃烧器的燃料用量大为减少。氧化室有两个作用:一是保证废气能达到设定的氧化温度,二是保证有足够的停留时间使废气中的VOC充分氧化,本工程设计停留时间为1.0秒。
     废气流经蓄热室A升温后进入氧化室焚烧,成为净化的高温气体后离开氧化室,进入蓄热室B(在前面的循环中已被冷却),释放热量,降温后排出,而蓄热室2#吸收大量热量后升温(用于下一个循环加热废气)。处理后气体离开蓄热室2#,经引风机排入大气。一般情况下排气温度比进气温度高约50℃左右。循环完成后,如此交替循环,产生的能量全部被蓄电体贮存起来,用于循环气路气体净,达到节能效果。
     在废气源进口管路上,设置一只三通,各安装一只气动阀门,处理设备停机或出现故障时,直排阀门为常开状态。工作时,由生产现场或总控室发出指令,起动净化设备,并关闭直排阀,打开进气口阀门。
    处理装置上设定温度检测元件、风机风压检测、炉膛压力控制等装置,保证设备正常安全运行。
2.4、工艺原理图及物料平衡图
(略)
2.5蓄热式高温焚化炉(RTO)结构说明
2.5.1、氧化室
整个室体内温度最高的部位,用于废气加温、氧化分解。壳体6mm钢板,外表面设加强筋,内衬耐火保温层;壳体良好密封,设检查门、温度检测、压力检测。炉体的外表温度为≤环境温度+25℃。
2.5.2、蓄热室
用于能量回用。由两个蓄热室组成,分别轮流进行蓄热、放热。炉蓖支撑陶瓷蓄热体及鞍环陶瓷,下部用多孔均风板吊住鞍环陶瓷,炉体材料碳钢,炉蓖支撑材料为SUS304。炉体的外表温度≤环境温度+25℃。
 
2.5.3、炉体内保温
炉体氧化室及蓄热室内保温采用耐火硅酸铝纤维,耐热≥1200℃,容重200kg/m3,氧化室及蓄热室高温区厚230mm,蓄热室低温区厚200mm。内保温共三层,其中含两层硅酸铝纤维毡及一层硅酸铝纤维模块。硅酸铝纤维模块内设置耐热钢骨架,用锚固件固定在炉体壳体上。耐火硅酸铝纤维外表面涂敷耐高温抹面。(如下图)
 


2.5.4、陶瓷蓄热体及矩鞍环
陶瓷蓄热体采用LANTEC产品,规格305×305×101,比表面积≥680m2/m3,阻力小,热容量大0.22BTU/lb℉,耐温高可达1200℃,耐酸度≥99.5%,吸水率小于0.5%,压碎力大于4kgf/cm3,热胀冷缩系数小,为4.7×10-8/℃,抗裂性能好,寿命长。
l  MLM-200组合蜂窝陶瓷
序号 检验项目 单位 试验方法 技术指标 测试数据 结论
1 化学成分 % GB/T4734-1996 SiO2:65~85
Al2O3:15~30
Fe2O3:<1.5
其他:5~15
SiO2:72.52
Al2O3:22.33
Fe2O3:1.22
CaO:0.14
MgO:0.20
K2O:2.95
Na2O:0.15
合格
2 吸水率 % GB/T18749-2002 ≤1 ≤0.13 合格
3 密 度 g/cm³ HG/T3210-2002 2.2~2.5 2.39 合格
4 耐酸度 % GB/T18749-2002 ≥99.80 99.85 合格
5 堆积密度 Kg/m³ HG/T3210-2002 986~1145 1076 合格
6 几何尺寸 mm Q/JJCT01-2003 H:305±3
W:305±3
D:101±1.5
H:305±3
W:305±3
D:101±1.5
合格
7 模块重量 kg Q/JJCY01-2003 9.3~10.8 9.3~10.8 合格
8 备 注 产品质量符合Q/JJCY01-2003《MLM-组合蜂窝陶瓷填料》标准要求
 
l  MLM-180组合蜂窝陶瓷
序号 检验项目 单位 试验方法 技术指标 测试数据 结论
1 化学成分 % GB/T4734-1996 SiO2:65~85
Al2O3:15~30
Fe2O3:<1.5
其他:5~15
SiO2:72.52
Al2O3:22.69
Fe2O3:1.28
CaO:0.10
MgO:0.20
K2O:3.05
Na2O:0.15
合格
2 吸水率 % GB/T18749-2002 ≤1 ≤0.13 合格
3 密 度 g/cm HG/T3210-2002 2.2~2.5 2.38 合格
4 耐酸度 % GB/T18749-2002 ≥99.80 99.86 合格
5 堆积密度 Kg/m HG/T3210-2002 954~1092 997 合格
6 几何尺寸 mm Q/JJCT01-2003 H:305±3
W:305±3
D:101±1.5
H:305±3
W:305±3
D:101±1.5
合格
7 模块重量 kg Q/JJCY01-2003 9.0~10.3 9.0~10.3 合格
8 备 注 产品质量符合Q/JJCY01-2003《MLM-组合蜂窝陶瓷填料》标准要求
l  1”陶瓷矩鞍环
序号 检验项目 单位 试验方法 技术指标 测试数据 结论
1 化学成分 % GB/T4734-1996 SiO2:65~85
Al2O3:15~30
Fe2O3:<1.5
其他:5~15
SiO2:73.35
Al2O3:22.34
Fe2O3:0.98
CaO:0.10
MgO:0.28
K2O:2.76
Na2O:0.10
合格
2 吸水率 % HG/T3210-2002 ≤0.5 0.10 合格
4 耐酸度 % GB/T18749-2002 ≥98.0 99.55 合格
6 几何尺寸 mm GB/T18749-2002 D1:25±2.0
D2:38±3.0
H:22±1.5
T:3.4±1.0
D1:25±2.0
D2:38±3.0
H:22±1.5
T:3.4±1.0
合格
7 抗压强度 N GB/T18749-2002 ≥4.4N/mm ≥10.0N/mm 合格
8 产品质量符合GB/T18749-2002《耐化学腐蚀陶瓷塔填料技术条件》标准要求
2.5.5、阀门
●  主切换阀(风向快速切换阀):由于风向快速切换阀性能的好坏对RTO设备的运行非常关键,因此系统中风向切换阀全部采用优质品牌阀门。选用的切换阀精度高,泄漏量小(≤1%),寿命长(可达100 万次),启闭迅速(1s),运行可靠。阀门直径:1050mm、1200mm,阀本体材质均为碳钢。阀体国产。
●  辅助风门:采用气动阀,泄漏量小(≤1%),启闭迅速(≤1s),运行可靠。
● 气动阀门执行机构 
A、执行机构包括电磁阀和气缸等,采用气动方式,气缸为美国Matryx品牌,四通电磁阀为美国ASCO品牌,位置开关为美国ALS品牌。气动三联件采用SMC优质产品。气动执行机构压缩空气压力为0.4~0.6MPa,摆动角度为90°,扭矩120NM。
B、气动阀均有阀位信号反馈。
C、每一个气动阀压缩空气入口安装一个铜球阀。
2.5.6、燃烧系统
● 燃烧器
燃烧器采用Maxon或ECLIPSE品牌,低压头比例调节式燃气燃烧器。能实现连续比例调节,调节范围30:1,燃料为天然气,高压点火,可适应多种情况。系统含助燃风机、高压点火变压器、比例调节阀、UV 火焰探测器等。比例调节阀能根据炉膛所需的温度变化来调节其开度,节省燃料;燃料和助燃空气同步变化,稳定燃烧。
供燃料气管路系统含稳压阀,燃料自动切断阀,还含有高低压开关,假如燃烧器前管路燃料泄露或(确保燃烧机安全操作的)燃料供给不足等原因,燃气压力低,燃料自动关断阀切断燃料,燃烧器停止工作——低压保护作用;假如燃烧器前管路稳压阀坏掉,或是堵塞管路至使压力超高,燃料自动关断阀切断燃料,燃烧器停止工作——高压保护作用。
点火管路含稳压阀(稳定供气压力),电磁阀点火是高压打火与气路电磁阀同时动作,点火过程受火焰安全继电器控制和监测。
UV火焰探测器时刻对燃烧器端口火焰进行感应,火焰安全继电器通过UV火焰探测器监测燃烧器火焰状况。UV火焰探测器采集火焰信号并显示在继电器模块上,燃烧火焰熄灭时,UV火焰探测器没有信号传递给火焰安全继电器,燃料管路电磁阀自动关闭切断燃料,保证燃烧器的安全。
● 燃烧控制系统
燃烧控制系统包括燃烧控制器、火焰检测器、高压点火器及相应的阀门组件。炉膛内高温传感器能反馈炉膛温度信息,控制燃烧器的供热能力,燃烧系统带有点火前的预吹扫、高压点火、熄火保护、超温报警和超温切断燃料供给等功能。燃烧室炉膛温度稳定在760℃左右,当炉膛温度超过825℃时,系统自动报警,超过870℃时,系统自动切断燃料供给,超过900℃时,超温保护器动作,也起到自动切断燃料供给作用,由过滤器压力传感器负压值信号控制送风机变频器,从而来控制调节送风风机风量。
供燃料气管路含稳压阀,稳定供气压力;含高低压保护,假如燃烧器前管路燃料泄露等原因压力过低,低压保护作用,管路电磁阀自动切断燃料;假如燃烧器前管路稳压阀坏掉,或是堵塞管路至使压力超高,高压保护作用,管路电磁阀自动切断燃料;还含有燃气检漏电磁阀。阀门组合外配不锈钢柜。点火管路含稳压阀,稳定供气压力。点火是高压打火与气路电磁阀同时动作。
UV 火焰探测器时刻对燃烧器火焰进行感应,正常燃烧时,火焰信号显示,当无火焰时供燃料管路电磁阀关闭状态;燃烧火焰熄灭时,供燃料管路电磁阀自动关闭切断燃料,起安全保护作用。
2.5.7、风机
选用上海通用品牌风机,防爆、耐温250℃以上。风机电机为变频控制。
l  入口风机型号:BOY5-48№10C
流量:29800Nm3/h
全压:2460Pa
功率:45kw 
l  出口风机型号:Y5-48№10C
流量:32400 Nm3/h,
全压2600 Pa功率55 KW
2.5.8、高温过滤器
高温板式过滤器,规格:500×500×20mm效率为中效(F5),大气层计数效率(≥1µm)80%,耐温300℃,结构设计合理,易于更换维修。具有风压差检测装置。
2.5.9、保温、外护板、尾部换热器
外保温材料为岩棉,厚度100mm,容重80kg/m3,外包0.8mm镀锌板;过滤器及反吹室外部采用镀锌波纹板。
2.5.10、控制系统
控制系统保证整套RTO设备的自动运行。采用西门子公司的PLC可编程控制,对系统的热风流向、炉膛温度进行自动监控。当炉膛温度超过870℃时,系统能自动报警。超过900℃时,系统自动切断燃料供给。监控系统能对主要设备故障进行声光报警。送、引风机采用变频器调速以适应不同的风量要求。系统配有触摸屏,并预留上传信息至中央控制室工业以太网的接口。
2.5.11、风管及烟囱
RTO系统风管采用δ3m厚的钢板制作,支架支撑。所有风管进行保温,保温厚度10mm。
RTO烟囱排放口标高为20米烟囱管由6mm钢板制作,拉索固定。
烟囱表面进行表面处理,处理后喷耐高温银粉漆。烟囱底部可与人接触部做保温处理。
主风管局部部位设排水口,用于控制风冷后产生的冷凝水。
2.5.12、平台扶梯及其它
标准平台钢架,45°扶梯。平台扶梯及栏杆符合相关安全规范,安全可靠、美观大方。
设备为室外布置,所以在操作平台上方设有防雨棚,并在平台周边合理设置遮雨板。防雨棚材料采用阳光瓦制作,美观大气。
2.6、设备电控说明
2.6.1、控制技术总述
本系统采用西门子公司的PLC可编程控制,对有机废气集中处理设备RTO进行自动控制。配置SIEMENS公司的人机界面(10寸中文触摸屏),对整个系统运行工况进行实时监控。
炉膛内的高温传感器能反馈炉膛温度信息,变比例控制燃烧器的供热能力,使炉膛温度保持稳定;当炉膛温度超过上限温度时,系统将自动报警,超过上限温度时,系统将自动切断燃料供给。
RTO系统采用双风机模式:由过滤器的压力传感器负压信号控制入口风机变频器,从而控制调节入口风机风量;由炉膛内的压力传感器负压信号控制出口风机变频器,从而控制调节出口风机风量。
确保生产能安全进行,各种安全保护周全。
执行器的动作符合工艺要求。
 
2.6.2.可编程序控制器(PLC)及控制
本系统采用PLC控制,选用西门子公司产品。
● 控制系统采用PL控制方式。
● PLC工作电源、I/O模块电源经过各自的隔离变压器接到电控柜电源总开关的前端;PLC电源输入使用隔离变压器。
● PLC的I/O模块以16点为主;设备正常运行时有运行信号灯显示,当出现异常故障时有相应的显示和报警;
● PLC输出接点的保护: PLC输出具有中间继电器转换接电动阀,直流电磁线圈加续流二极管保护;
● 每套PLC预留20%备用点,所有的备用点都引到端子上;
● 现场总线通讯电缆使用现场总线网络协议规定的专用电缆;现场总线各种网络连接器件、中间继电器等使用网络协议规定的专用器件;按规定使用终端电阻。通讯电缆按网络协议规定接地。
● 所有控制阀和调节阀自带阀位反馈信号,以便HMI监视。
2.6.3.触摸屏
l  触摸屏选择西门子公司。
l  控制柜安装人机界面(HMI)设备一台,作现场操作提示、故障报警、运行参数显示、控制参数设定及设备控制。
l  触摸屏上显示工艺过程、阀门位置、风机状态、燃烧器状态、系统状态、各种信息、温度曲线。方便进行参数的更改。
2.6.4.电气控制柜
l  采用国产仿威图控制柜2000(H)×1000(W)×600(D);
l  控制箱/柜优先底部进出线,带底座,采用200槽钢制作。
l  穿线管采用镀锌钢管。控制柜、操作站、线管桥架、设备外壳接地。
l  控制柜内预留10A三孔和两孔的维修插座各一个。
2.6.5.电缆
l  动力电缆、控制电缆等采用标准产品,标称截面积满足规范及使用要求。
l  模拟信号采用屏蔽电缆。
2.6.6.风机控制
l  废气风机采用变频器进行控制。
l  助燃风机采用直接启动,有三相过载保护。
l  每个风机安装一只压差开关,作为风机运转信号反馈,与燃烧器联锁。
2.6.7. 燃烧器具有的信号
正在清理、清理结束、点火、燃烧器故障、主燃烧开、小火开、大火开、燃气压力高、燃气压力低、燃气泄露
2.6.8. 电源要求
l  业主提供的供电电源为380VAC±10%,50HZ±10%,三相四线。
l  设备的总耗电量约为100kw/h。
2.6.9. 其它
l  压缩空气管道安装一只压力开关,与燃烧器联锁。
l  安装一块高温限制仪表,与燃烧器联锁。
l  高温限制热电偶信号直接进仪表,其它的温度和压力传感器带变送器,变送器的输出为4-20mA.
2.7、主要技术规格
序号 名     称 参     数 备    注
1 蓄热式高温裂解炉型号 HRTO3-3000  
2 处理风量 30,000Nm3/h  
3 工作方式 过滤+二蓄热室+氧化室
4 氧化温度                         760 ℃  
5 报警温度 870℃  
6 切断自保温度 900℃  
7 进气温度 ~30℃  
8 出气温度 ~70℃  
9 氧化时间 ≥1S  
10 室体表面温度 ≤环境温度+25  
11 风机总功率 100 kW 变频
12 VOC去除率 ≥95%  
13 蓄热换率效率 ≥95%  
14 燃烧器装机功率 75×104kcal  
15 最大耗气量 66 Nm3/h  
16 浓度500mg/Nm3                    25Nm3/h  
17 浓度1000mg/Nm3 12 Nm3/h  
18 蓄热体型号 MLM200/180 LANTEC
19 装填量 27m3  
20 主机重量 ~48000㎏  
 
 
三、设备清单
蓄热式高温焚化炉(HRTO-2100
序号 名 称 规格或型号 数量 材质 制造商 备注
一、RTO主体部分
1 炉体 6880×2940×6240㎜ 1台 Q235    
2 过滤室 2200×2210×2500mm 1台 组合件    
3 膨胀节 φ900㎜ 4只 SUS304
4 内部风管及保温 φ900、φ350 33m Q235  
5 阀门阀体 φ900、φ350 6套 Q235
6 烟囱 φ900×6 标高20m Q235  
7 密封垫   1套 陶瓷纤维
8 压缩空气管路   1套      
9 风管支架   1套 Q235    
10 辅助材料   1套      
二、外购件部分
12 燃烧器   1台   Maxon/Eclipse 含阀组及助燃风机
13 引风机 BOY5-48№10C 1台   上海通用 防爆变频
14 排风机 Y5-48№10C 1台   上海通用 变频
15 陶瓷蓄热体 MLM-200/180 20m³   LANTEC  
16 陶瓷矩鞍环 1”、38×22×3.4 2.2   m³   LANTEC  
17 汽缸 MATRYX MODEL MX200 9套   美国Matryx  
18 炉衬 容重200kg/m³ 64   m³ 硅酸铝纤维 ALCERA 阿尔赛
19 四通电磁阀 ASCO-8342 9套   美国ASCO  
20 位置开关 ALS-300 9套   美国ALS  
21 电动执行器 NMU24-SR 1套   BELIMO  
22 气动三联件 AC-40 1套   日本SMC  
23 压力变送器 MS-111-LCD 2套   DWYER  
24 风压开关 DPS 2套    
25 高温过滤器 板式、500×500×20 20只   无锡玉祁 耐温250℃
26 压差计 0~500Pa 1只   DWYER  
三、检测控制部分
27 PLC控制 S7-200 1套   西门子  
28 触摸屏 10寸 1套   西门子  
29 温度传感器 WRNK-2-23K 7套   上海  
30 低压电器元件   1批   施耐德  
31 变频器 FR-F740-45K-CHT 2台   西门子  
32 电控柜 2000×1000×600mm 1台   仿威图  
33 现场电线及穿线管   1套      
四、基础平台部分
34 防雨棚   1套      
35 平台、爬梯   1套 Q235    
36 辅助材料   1套      


来源:未知