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【節(jié)能降耗】RTO煙氣余熱利用綜合節(jié)能技術(shù)

時間：2024-06-03 來源： 瀏覽：

【節(jié)能降耗】RTO煙氣余熱利用綜合節(jié)能技術(shù)

長三角VOCs治理產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)盟
長三角VOCs治理產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)盟

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長三角VOCs治理產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)盟，簡稱“長三角VOCs聯(lián)盟”。以長三角VOCs減排監(jiān)測及惡臭污染防控為主體科研院所、事企業(yè)單位等，自愿發(fā)起成立的、契約型的、非法人的、非營利性的創(chuàng)新合作組織。

汽車涂裝自動生產(chǎn)線上的烘干設(shè)備，是主要耗能生產(chǎn)設(shè)備之一，所以在滿足安全生產(chǎn)并符合環(huán)保法規(guī)的前提下，烘干設(shè)備的節(jié)能技術(shù)改進(jìn)，是其重要的發(fā)展方向。

在實際生產(chǎn)中，烘干設(shè)備的供熱系統(tǒng)和廢氣處理系統(tǒng)的煙氣排放熱損失，約占總能耗的25%。雖然這些煙氣的排放溫度降至200～250℃左右，就滿足現(xiàn)在的環(huán)保法規(guī)要求，但這部分被排放的煙氣仍然存在著能量回收的契機。

對低溫排放的煙氣進(jìn)行余熱回收和利用，是涉及烘干設(shè)備、公用動力系統(tǒng)、其他區(qū)域耗能設(shè)備等綜合性很強的系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)，是涂裝車間能源綜合利用的典型課題， 本文重點討論RTO（蓄熱式廢氣氧化裝置）煙氣余熱利用綜合節(jié)能技術(shù)。

1 RTO技術(shù)的機理
RTO（蓄熱式廢氣氧化裝置）煙氣余熱利用綜合節(jié)能技術(shù)的機理如下：涂裝車間各烘干設(shè)備在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機廢氣，通過廢氣管網(wǎng)集中被送到RTO裝置中，進(jìn)行750℃左右的高溫焚燒處理；這些廢氣燃燒后產(chǎn)生的能量， 被RTO內(nèi)部的 陶瓷蓄熱體進(jìn)行 熱量回用后，最終排入大氣的煙氣溫度，被降到200～250℃之間 。
由于安全方面的因素，這部分 最終排入大氣的溫度，必須在120℃以上，但從200～250℃到120℃，這部分依然有能量回收的空間 。采用水作為這部分煙氣能量回收的介質(zhì)，利用這些低溫?zé)煔獾挠酂醽碇苽錈崴?，煙氣的溫度被降?20℃左右后排入大氣，而制備出的熱水，可以輸送到熱水鍋爐或其他需要熱水的地方充分利用，從而實現(xiàn)烘干設(shè)備煙氣排放余熱回收利用的目的。
 2 排煙余熱回收效益
以60JPH綱領(lǐng)的某汽車涂裝線項目為例，RTO廢氣處理量為8萬m3/h，廢氣處理后排煙溫度約為200℃。在保證 煙囪抽力 （抽力 取決于煙 囪高度和氣體密度差，高度一定的情況下，排煙溫度高抽力大）、防止凝結(jié)（溫度低，換熱器、煙囪內(nèi)壁容易凝結(jié)物質(zhì)，著火）的基本條件下，可以采用換熱器回收部分熱量，使排煙溫度降至120℃后排放。 其余熱回收經(jīng)濟效益計算公式如下：
80000（m3/h）×1.2×0.24×（200-120）×16（h/d）×250（d/a）×0.7（系統(tǒng)綜合利用率）/800 0（天然氣熱值 ）= 645120（m3/a）
645120（m3/a）×2.86（元/m3）=185（萬元/a）
上面計算中，效益隨生產(chǎn)線的實際工作時間 （年時基數(shù) ）變 化而變化 。
這一節(jié)能技術(shù)，設(shè)計之初首先需掌握車間用能設(shè)備的能量需求變化規(guī)律，以便合理計算水量和配置換熱器，合理組織生產(chǎn)（RTO、鍋爐與前處理等用能設(shè)備的聯(lián)動），以提高系統(tǒng)能量綜合利用率，最大化地回收能量。
3 能量流動結(jié)構(gòu)圖
能量流動結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

以60JPH綱領(lǐng)的某汽車涂裝線項目為例，車間鍋爐房共有5臺2.8MW的燃?xì)忮仩t，主要供前處理、空調(diào)二次加熱和少量其他生活需求見表1。

表2中的設(shè)計數(shù)據(jù)顯示，煙氣回收的能量，占車間熱水平均量夏季需求的29%、冬季需求的41%、其他季節(jié)需求的54%，現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)還受聯(lián)動系統(tǒng)生產(chǎn)組織的影響。
在這個能量體系中，RTO最終的排煙溫度取決于水路的水量、進(jìn)出口溫差；而現(xiàn)場數(shù)據(jù)變化，主要取決于動力需求變化。 例如：前處理或空調(diào)等工藝設(shè)備的升溫狀態(tài)、保溫狀態(tài)下不同用能量；生產(chǎn)綱領(lǐng)滿負(fù)荷生產(chǎn)、不滿負(fù)荷生產(chǎn)、休息時段的用能量；季節(jié)變化車間能量需求不同等等，也就是說該聯(lián)動系統(tǒng)存在一個綜合利用率問題。
4 余熱回收系統(tǒng)組成
整個余熱利用系統(tǒng)，包括氣路、水路、余熱換熱器和自動化系統(tǒng)等4部分組成（如圖2）。

煙氣管路包括氣動切換閥、及進(jìn)出口煙氣溫度探頭 、壓差開關(guān) 等監(jiān)測元件； 水路系統(tǒng)包括水 泵、手動蝶閥、氣動三通調(diào)節(jié)閥、安全閥、壓力表、流量開關(guān)和進(jìn)出口水溫探頭等監(jiān)測元件。
其中， 主體設(shè)備是熱管換熱器，其傳熱效率高（具有超強的導(dǎo)熱性、良好的等溫性、熱流密度可變性等特質(zhì)），節(jié)能效果顯著；具有良好的防腐蝕能力；裝置體積小，只是普通熱交換器的1/3；使用壽命長，單根熱管可拆卸更換，維護(hù)簡單成本低 （如圖3、圖4）。

熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成，將管內(nèi)抽成1.3×（10^-1～10^-4）Pa的負(fù)壓后，充以適量的工作液體，使緊貼管內(nèi)壁的吸液芯毛細(xì)多孔材料中充滿液體后加以密封。管的一端為蒸發(fā)段（加熱段），另一端為冷凝段（冷卻段），根據(jù)應(yīng)用需要，在兩段中間可布置絕熱段（如圖5）。

熱管是依靠自身內(nèi)部工作液體相變來實現(xiàn)傳熱的傳熱元件，具有超常的熱活性和熱敏感性，遇熱而吸，遇冷而放。
5 煙氣余熱利用系統(tǒng)的控制要點
由于系統(tǒng)涉及多個用能區(qū)域，一方面，各區(qū)域設(shè)備具有相對獨立的自動化要求；另一方面，由于生產(chǎn)用能又相互聯(lián)系，同時余熱設(shè)備具有熱水加熱安全保護(hù)特性，因此各區(qū)域電控柜之間的連鎖關(guān)系比較復(fù)雜，但完善的自動控制，是安全生產(chǎn)的保障。系統(tǒng)控制要注意如下要點：
（1）基本狀態(tài)。 RTO原始狀態(tài)，煙氣管氣動閥位置：煙氣不經(jīng)余熱換熱器；水路原始狀態(tài)，三通調(diào)節(jié)閥位置：水始終經(jīng)過余熱換熱器。水路系統(tǒng)，調(diào)試時水路閥門初始設(shè)定水流量原則：排除煙溫過低報警（水量過大）和水溫過高報警（水量過?。┑臓顩r，選取相對合適的水量。
（2）開機、關(guān)機信號。 RTO接到鍋爐房水泵開動信號，流量開關(guān)（進(jìn)水管路）有水流信號，煙氣管路氣動閥切換，煙氣經(jīng)過余熱換熱器。RTO接到鍋爐房水泵停止信號（水泵待機），煙氣管路氣動閥切換，煙氣不經(jīng)過余熱換熱器；鍋爐房接到煙氣氣動閥切換到位信號后，30min后，水泵停機。
（3）煙溫過低（＜120℃）報警信號。 出余熱換熱器后，排煙管路上設(shè)一個溫度探頭。當(dāng)煙溫低于120℃時，給鍋爐房提供低溫報警信號，調(diào)節(jié)水路三通調(diào)節(jié)閥，減小經(jīng)過余熱換熱器的水量。
（4）水溫過高（＞95℃）報警信號。 出余熱換熱器后，水管上設(shè)一個溫度探頭。當(dāng)水溫高于95℃時，給RTO提供水溫高溫報警信號，RTO煙氣管路氣動閥切換，煙氣不再經(jīng)過余熱換熱器。
（5）煙氣管路自動閥切換要求。 自動風(fēng)閥切換，要求按序執(zhí)行。為避免自動風(fēng)閥的故障，引起烘房熄火，在切換自動風(fēng)閥時，需確保要求打開的風(fēng)閥打開后，才可關(guān)閉需關(guān)閉的風(fēng)閥。煙氣管路氣動切換閥：在任何時候與RTO系統(tǒng)相關(guān)的換熱風(fēng)閥和旁通風(fēng)閥，始終有一個處于開到位狀態(tài)。
（6）設(shè)備故障信號。 故障信號主要包括：水泵故障、煙氣管路氣動閥故障、水路三通調(diào)節(jié)閥故障等，還有一些其他故障。車間壓縮空氣停止，余熱回收系統(tǒng)的換熱閥及旁通閥均會關(guān)閉，此時會影響RTO系統(tǒng)的運行，需要確認(rèn)RTO系統(tǒng)的狀態(tài)。柜內(nèi)總線掉站、PLC當(dāng)機及柜母線跳閘時，可能會導(dǎo)致RTO余熱回收閥門狀態(tài)信號瞬時丟失，影響RTO系統(tǒng)運行，此時需要人員到RTO系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)確認(rèn)。

作者：林 驥，發(fā)表于《裝備制造技術(shù)》2012年第5期。

來源：相章分享環(huán)保技術(shù)

編輯：長三角VOCs治理產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)盟

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長三角VOCs治理產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)盟， 簡稱“長三角VOCs聯(lián)盟”。以長三角VOCs減排監(jiān)測及惡臭污染防控為主體科研院所、事企業(yè)單位等，自愿發(fā)起成立的、契約型的、非法人的、非營利性的創(chuàng)新合作組織，旨在憑借獨特的資源優(yōu)勢，為政府、行業(yè)、協(xié)會、園區(qū)、企業(yè)等提供VOCs減排管控及惡臭控制產(chǎn)業(yè)專業(yè)、經(jīng)濟、有效且可持續(xù)發(fā)展的綜合服務(wù)和支持。

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