【《印刷涂装行业VOCs废气RTO焚烧处理工艺设计》8800字（论文）】

印刷涂装行业VOCs废气RTO焚烧处理工艺设计VOCs(volatileorganiccompounds)指的是饱和蒸汽压约>70Pa,沸点约<260℃的挥发性有机物质。当前，我国VOCs重点排放行业有石化、化工、工业涂装、包装印刷等，其过量排放会影响人的身体健康和环境质量，因此急需加强重点行业对于VOCs的综合治理能力。本文通过10000NM³/h印刷涂装行业VOCs废气进行RTO焚烧处理工艺设计，VOCs废气的初始浓度为500mg/m³,核心的处理工艺为3室RTO蓄热燃烧，预处理为喷淋塔，最后达到了120mg/m³的排放要求，VOCs去除率为92.8%。经过设计计算后主要的构筑物喷淋塔和RTO焚烧炉的大致尺寸分别为Φ1200mm14.56m²。该方法处理效果好，对VOCs去除率非常高、操作简单、运行难度低、占地面积小、经济可行，通过分析计算，前期工程投资约为12万元。关键词：VOCs废气；RTO工艺；印刷涂装行业第1章绪论 31.1项目背景 31.2涂装印刷行业VOCS废气的特点 31.2.1印刷行业VOCs废气特点 31.2.2涂装行业VOCs废气特点 31.3设计要求与设计内容 41.3.1设计要求 41.3.2设计原则 41.3.3工程设计依据和设计原则 41.3.4设计内容 4第2章工艺的比较及选择 42.1常用的VOCs废气处理方法 42.1.1吸附法 42.1.2冷凝法 42.1.3燃烧法 42.1.4生物法 52.2工艺的选择 82.2.1工艺的比较 62.2.2案例列举 6第3章工艺流程及设计计算 73.1工艺流程图 73.2主要构筑物的选择 73.2.1集气罩 73.2.2喷淋塔 73.2.3除雾器 73.2.4RTO焚烧炉 7 3.3主要构筑物的设计计算 8 83.3.2喷淋塔 8 3.3.4烟囱 3.3.5风管设计计算 3.3.6风机型号选择 第4章工艺控制图 4.1控制图 第5章经济核算 5.1构筑物与设备总计 5.1.1构筑物参数 5.1.2设备投资 5.2经济分析 5.2.1构筑物及设备费用 5.2.1运行成本 第6章总结与展望 216.1总结 216.2展望 21 21.1项目背景控制技术的短板。当前，工业涂装、石油化工业、包装印刷等行业我国VOCs来，具有严重危害性。实际上，人们如果长期处在含有较高浓度的苯类物质的VOCs废气中，就有可能发生致死性急性中毒和其他中毒情况。有些VOCs废气了40%到60%之间，而我国却远远不到，仅不足20%。除此之外，治理技术VOCs废气的方法非常多，但是不同方法之间适用的差异大，不同行业之间选择VOCs在日常环境中无处不在，不仅对环境要素造成损害还危害当代人的健1.2印刷涂装行业VOCs废气的特点1.2.2涂装行业VOCs废气特点涂装行业生产过程中产生的VOCs废气主要是由于生产环节中的如喷漆和烘干等不同的工位、工序的溶剂蒸发出去的有机物、喷涂时产生的喷漆雾和热分解时产生的物质，其中主要是有机溶剂类污染物，例如苯类。由上述的不同的工位、工序排出VOCs的成分和浓度，随着作业中的涂料种类和施工工艺等不同而根据设计原则选择和设计一套合理的RTO工艺处理印刷涂装行业的VOCs废气并能使该工艺连续稳定地运行，使废气达到排放标准。设计过程中的原则：(1)遵守国家对环境保护制定的法规、标准以及规范。(2)根据RTO处理工艺，做到所用技术高效、处理效果好、安全可行，处理后达标准，并且占地小。(3)防止污水处理厂给周边带来二次污染。(4)为了减少工人成本和减轻操作管理，考虑到尽量自动化。(5)节约能源，降低投资成本。(6)尽量选择使用寿命长的设备和新材料。《挥发性有机物无组织排放控制标准》(GB37822-2019)《工业涂装工序大气污染物排放标准》(DB33/2146-2018)《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-93)《废气处理工程技术手册》《大气污染控制工程》《大气污染控制工程设计手册》本项目是对于风量为10000NM³/h的印刷涂装行业VOCs废气采用三室RTO合理布置设备位置和控制点，最好能够有所创新或改进在工艺流程和设备等方表1-1印刷涂装行业VOCs废气特点行业VOCs浓度(mg/m3)印刷涂装按照印刷涂装行业的VOCs废气特点，将本设计vOCs废气浓度定为第2章工艺的比较及选择吸附法是利用活性炭吸附剂对VOCs进行吸附去除污染物，活性炭在吸附完成后可再生，进行二次利用，充分发挥吸附剂的作用。其去除率随吸附变化而变优点：普适性高、易操作。缺点：不适用于高浓度、高温高湿的气体，体积大，工艺流程复杂，需定期冷凝法主要基于物理特性的方式对VOCs废气进行处理，是目前应用较为普遍、操作较为简单的处理技术之一，原理是利用不同有机物在不同温度下饱和度不同，使其凝结为液态后回收。其常作为前处理步骤协同其他技术一起使用，既能达到较好的经济效益，同时也有非常好的回收效果。优点：可回收组分、效率高。缺点：耗能大、成本高、一般仅对高浓度废气有较好效果、有一定的局限性。燃烧法处理方法是将VOCs废气进行高温燃烧处理后以无害无毒的形式排出，主要是利用直接燃烧去除VOCs和催化剂燃烧等方式进行的净化方式。根据氧化、热裂解和热分解不同的作用机理，燃烧法还可分为以下3种燃烧法，具体区别与比较如下：优点缺点使用范围去除率低、设备简单产生有害气体、烟尘和热辐射有害组分浓度较高或热值较高废气温度范围热回收效率高、节能、安全，不产生二次污染料消耗少。费用较高，有一定寿资较高。高浓度、小流量、低沸点低灰分有机废限制少。95%及以上热力燃烧法热回收效率高，操作风量范围大，系统弹性化高，或需外温时可能产生二噁英或二氧化氮、运行费高。理，温度范围操作风量范围较大。95%及以上中国石化在江苏省某化工企业针对他们排放的VOCs废气，建设了1套从蓄本设计中根据VOCs废气浓度为500mg/m³,风量为10000NM³/h和排放标准等条件，选择喷淋塔+RTO工艺。第3章工艺流程及设计计算集气罩主要分为两种类型一吸风罩和吹风罩。吸风罩的原理是通过吸风的方式来收集被污染的空气，而通过吹吸气流的方式来减少污染物扩散的则是吹吸式集气罩。根据污染源与集气罩的相对位置以及集气罩与污染源密闭情况，还可将吸气式集气罩分为密闭集气罩、柜式集气罩、外部集气罩和接受式集气罩等。其中，封闭式集气罩的优点是所需排风量最小，控制效果最好，最重要的是室内的横向气流对封闭式集气罩几乎无干扰，属最经济有效的罩型。因此，大部分集气罩设计时会优先考虑密闭罩，另外，由于局部密闭罩在排风量和材料消耗方面更为经济，故本次设计考虑局部密闭罩。待处理的废气通过风管进入喷淋塔，经过填料层，在填料层中废气和喷淋塔中的液体两部分进行充分接触反应，最常见的是发生中和反应，经过填料层净化后的废气往上进入除雾器经过除雾器脱水后进入后面的处理工序。去除水汽和粉尘，使废气可进入后续净化设备处理。3.2.4RTO焚烧炉RTO焚烧炉的原理是将废气加热到700-800℃及以上后，废气中的VOCs被彻底氧化分解为无毒无害的二氧化碳和水，同时，氧化时会产生大量高温的气体，这些高温气体流经布满特殊陶瓷填料的蓄热室，对蓄热室的陶瓷填料加热并保存废气，这样既能提高处理效率，还能节省废气采暖的燃料消耗。为确保VOCs量后用来清洁蓄热室。因此，本设计选用三室RTO焚烧炉。3.3主要构筑物的设计计算当H尽量小于或等于0.3L时，能避免受到横向气流的干扰。可设题中染源中心距离墙中心660mm,则污染源距墙边为保证罩口吸气速度均匀，集气罩的扩张角a不应大于60°,本设计中取a为按《大气污染控制工程》表13-4求得，水平管速度宜为16-18m/s。因此，Q=A×v=1.54×0.75×360A——罩口面积，m²;根据集气罩计算表，吹风口半径取0.35m;8——阻力系数；取0.04;v—-气体流速；0.5~1.0m/s,本设计取0.75m/s;(1)VOCs在线监测器1台；液气比一般在8~25L/m³之间，本设计选用L/G=8L/m³。按平均废气总风量G和速率v确定烟气进口以上的塔内径：V——气体流速，m/s,本设计为3m/s;吸收区反应的高度一般是5-15m,当塔内流速为2.6m/s时，接触反应的时间一般有2-5s。本设计取t=2s。(1)池液槽中浆液设计停留时间(t)吸收剂在池液槽内的设计停留时间一般在4~8min,本设计选用t=5min。(2)池液槽容积(V)(3)池液槽内径(D)一般大于塔的内径(>5%),取D=3×1.2=3.6m(4)池液槽的高度(h)本设计选用三层喷淋层，三层之间的层间距取1.5m,单位喷淋层高度为1.5m。喷嘴布置采用矩阵式布置，本设计选用90°螺旋型喷嘴。因此每层主喷淋管上设3根支管，每根支管上分布3个喷嘴，可满足设计要(1)干管设计计算浆液在干管内流速一般为10~15m/s,取=10m/s,则干管直径为(2)支管设计计算设每根支管的流速为2m/s,液体流量为12m/s装置来冲洗除雾器，一般装在塔的顶部。废中残余水分最高含量为100mg/m³,1m;除雾器上沿距烟道出口下沿应大于1m,本设计取1.1m。本设计中一级和二级除雾器的折板间距分别取50mm和25mm,叶片高度取193mm。气体的平均流速为2~3m/s,本设计选用气体流速为3m/s。(1)喷淋塔一座；(2)提升泵2台，1用一备，型号见后表；(3)气液分离器1台；(4)除雾器1台。3.3.3RTO焚烧炉Q₁-—进入废气处理系统前的排气流量，m³表3-1堇青石蜂窝陶瓷蓄热体特点密度g/cm³堆积密度kg/m³最高使用温度℃高的处理效率，为达到设计要求的效率，本设计停留时间取2s。表3-2风量、温度、和停留时间的对应关系高于有机物自燃点温度℃停留时间S12V=[Q×(273+Tc)/273]/600×Ts=[10000×(273+800)/273]/360×2Te——燃烧室温度，℃,取800℃;TR——燃烧室温度，K取1073k。3.RTO燃烧室高度H设RTO燃烧室高度H为1.5m4.RTO燃烧室宽度B设燃烧室的宽度B=2m5.RTO燃烧室长度L设蓄热室的高度H=5m.根据设燃烧室的宽度B=2m,则蓄热室的宽度B=2m假设RTO炉内的温度为800℃,进口温度为30℃,热效率为95%,出口温度Q=1.005×1.293×10000×15.4=20VNG=200117.61÷36000=5.56N表3-3三室RTO工艺简要操作程序室1室2室3循环1排出循环2排出循环3排出11.配置设备：(1)鼓风机2台，一备一用；(2)密封吹扫风机1台；(3)燃烧机助燃风机2台，一备一用；(4)气体流量在线监测器1台；(5)旋转阀驱动1套；(6)气体温度在线监测器1台。To一烟气进口温度，℃,取95℃;烟速度存在最适值，气出口速度宜在10m/s30m/s左右，因此这里取烟气出口流速为10m/s,设当地大气压力为100KPa。则烟囱的出口内径d(1)烟气的热释放率本设计中环境大气温度为25℃(衢州市年平均温度),即298K,当地大气压力为100KPa,可知烟气出口温度为88.5℃,即361.5K,烟气热释放率计算如(2)烟气抬升高度计算当Q<1700kJ/s或者△T<35K时，烟气抬升高度可由下式计算：△H=2(1.5VsD+0.01Qh)U=2×(1.5×10×0.85(3)烟囱几何高度核算烟囱几何高度算完后，需对烟囱几何高度进行核算计算公式如下：△H一烟气抬升高度，m;Po、Pb一分别为国家标准规定的浓度限值、环境背景浓度，g/m³;σz/σy一常数，一般取0.5-1。本设计取1;(4)烟囱的有效高度H=H,+△HHs一烟囱几何高度，m;H—烟气抬升有效高度，m;△H一烟气抬升高度，m;这里取烟囱的有效源高为17m.(1)VOCs在线监测器1台；(2)气体流量在线监测器1台。3.3.5风管设计计算取整后，管径为600mm。D-—管道直径，m;Q-—流体体积流量，m³/hλ-—摩擦阻力系数，根据《大气污染控制工程设计手册》取0.03;1-—风管长度，m,取10m;本设计选用QL-QW1W型号风机表3-1风机参数型号处理风量m³/h阻力(Pa)外型尺寸风口尺寸(mm)第4章工艺控制图4.1控制图开始循环1开始循环1循环2Y燃烧室燃烧Y停止N燃烧室燃烧室2吸热N排出排出Y燃烧室燃烧循环3停止排出NNNNNNNNN第5章经济核算序号名称型号规格(长宽高)总价(元)112喷淋塔1334烟囱151序号名称型号总价(元)12213除雾器141526提升泵2815.2.1构筑物及设备费用购置表格设备所需要的成本：400+5500+68000+4200+4500+6700+3200+6700+1100+17600+392+119292≈120000(元)RTO运行300天/年，24h/天运行；电费1.2元/kw.h,天然气费3.6元/m³,压缩空气费0.2元/m³(仅供参考)1.电耗：29.5×0.8×300×24×1.2=203904元/年；2.天然气：58.4×0.25×300×24×3.6=378432元/年；3.压缩空气：4×0.2×300×24×0.2=1152元/年；估算其他工段系统运行总功率为20kw,得4.其他工段电耗为20×1.2×300×24×0.8=138240元/年；5.查资料得喷淋塔运行费用大约40000/年。由于整个系统由控制箱控制，只需一人操作即可，人工费1500每月，得6.人工费1500×12=18000元/年，7.加上折旧费维修费50000/年，合计：784728元/年.第6章总结与展望本设计采用三室RTO工艺处理印刷涂装行业风量为10000Nm³/h的VOCs废气，核心的处理工序为RTO蓄热燃烧，预处理为喷淋塔，经过预处随之通过RTO焚烧炉的进一步处理，使得经过处理过后的VOCs废气符合排放炉的大致尺寸分别为Φ1200mm×5000mm和φ24000mm×5000mm,占地面积为不高需要12万元，而RTO后期运行的费用较高，使得整个工艺后期运行将近达到80万远。但本设计采用的设备及材料使用寿命偏长，且该工艺对VOCs废气处理效果很好，能达到99.9%以上，长期运行下来会有很大经济效益。6.2展望趋严重和污染范围的逐步扩大，社会对VOCs污染治理工作的关注度从而正面推动了VOCs处理技术发展，发展出了各有千秋VOCs废气治理技术。而越来越严格的VOCs排放标准，也从另一方面加快了VOCs污染处理技术发益。同时，时建设环境友好型社会，能够给人类创造一个更好的环境，还能提高我国综合国力，这对于全世界的环境可持续发展来说有着积极的现实意义。[1]李其峰，董云川，董明媛包装印刷行业VOCs治理技术探讨[A].科技创新与[2]陈晓，陶国建，黄旭工业VOCs废气治理工艺探讨[J].资源节约与环保，2021(2):91-92.[3]余成洲，张贤明，张春媚可挥发性有机化合物废气治理技术及其新进展[A].重庆工商大学学报(自然科学版),2009,26(1):35-39.[4]李瑞雪，史风华，王文文浅谈化工行业VOCs治理技术及适用范围[J].广东化工，2020,47(21):119-133.[5]曾人宽有机废气治理技术及其研究进展[A].资源与环境，2020,46(12):156-157.[6]陈丽化工行业VOCs废气处理技术综述[A].河南化，2018,35(1):3-6.[7]李月企业有机废气处理研究进展[J].资源节约与环保，2018(3)