5000标方废气蓄热氧化方案(2)

5000Nm/h废气蓄热氧化项目工程技术文件

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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。

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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 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。

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6.2、公用工程

1、供电

三相 380V，50Hz 单相 220V，50Hz 2、仪表空气

温度 环境温度 压力 0.6Mpa（G） 露点 -40℃ 含尘 ≤1um 3、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》（GB12348-2008Ⅲ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》（GB14554-93） 11、《城市区域环境噪声标准》（GB3096-1993） 12、《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）

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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 20684-1990 15、《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》（GB50160-92）（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》 最高允许排放速率(kg/h) 最高允许 排放浓度(mg/m3) 排气筒(m) 二级 15 0.77 240 20 1.3 15 0.77 22 20 1.3 15 10 120 20 17 污染物名称 氮氧化物 丙烷 非甲烷总烃 周界处浓度 最高点(mg/m3) 0.12 0.6 4.0 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

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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、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℃；

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