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1.2蓄热式热氧化器处理印铁涂布尾气
印铁涂布尾气中主要有害成分为苯、二甲苯及其他非甲烷总烃,上海宝钢包装股份有限公司针对500t/a涂布尾气情况,决定采用蓄热式热氧化器(RTO)处理涂布尾气。为了提高净化效率,系统采用了三床式RTO,其工艺如图2。
1.3蓄热式热氧化器模型优化
1.3.1热力计算及分析
不考虑RTO预热阶段燃烧室内补充的热量,在投入运行时,印铁涂布尾气中的有机成分氧化所产生的总热量将达到热平衡,稳态流动时所产生的技术功数值很小,可以忽略,因此能量守恒如式(2):
式中:η为尾气中有机物的转化效率;ΔHi为单位时间内进入RTO有机物的燃烧热值;Qj为各箱体表面的散热量;C为尾气的比热容;q1为RTO出口气体的流量;ΔT1为出口气体与进口气体的温度差;q2为通过RTO高温旁路气体的流量,ΔT2为高温旁路气体与进口气体的温度差。
式中:λ为导热系数;δ为RTO保温材料的壁厚;ΔT为RTO炉体内外温度差;A为各箱体散热面积。
由式(2)、(3)可知,在尾气中有机物产生的热值固定的情况下,为了更好地产生效益,必须减少箱体表面的热损及直排气体所带走的热量。因此箱体表面积固定时,选择导热系数低的材料,同时适当增加保温材料的厚度来减少热损。一般要求箱体表面最高点的温度比环境温度高50K。
1.3.2控制模型
影响RTO氧化的主要因素有气体在RTO燃烧室的滞留时间及氧化温度。气体在燃烧室的滞留时间由尾气量及燃烧室容积确定,根据经验滞留时间一般在1.2s以上。氧化温度与尾气中VOCs的成分有关,燃烧室的最低温度一般要高于尾气中VOCs的自燃点;通常情况下,氧化温度越高,气体的净化率越高,但温度过高对设备的使用寿命有影响,尤其是影响余热锅炉的寿命。温度的控制主要与各填料床的切换周期及热旁通阀的开启状态有关,表1为三床式RTO在尾气投入运行时各周期阀门的逻辑状态表。
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