涂装线烘干室热焚烧系统TNV、RTO的应用

陈帅 高成勇 张馨月 13011) (中国第一汽车股份有限公司发展制造部,长春

Automobile Technology & Material - - 生 产现场 -

1987—),作者简介:陈帅( 男,工程师,理学学士,研究方向为涂装工艺设计及管理。

摘要:介绍了热回收式焚烧系统( 和蓄热式焚烧系统(RTO) 的工作原理、基本组成及TNV)特点,从能源利用率、废气净化率等方面进行了对比,并给出了 TNV、RTO 的选用建议。关键词:涂装 烘干 焚烧系统TRV RTO中图分类号: X76 文献标识码: B Doi:10.19710/j.cnki.1003-8817.20180193 1 前言

随着汽车产业的快速发展、环保法规的日趋严格,节能减排措施已成为涂装车间必须考虑的问题。烘干室作为汽车涂装车间能耗大户,其能20%耗占涂装车间能耗总量的 以上。因此,合理选用烘干室的热回收装置是实现涂装车间节能减排的关键环节。为满足节能减排的要求,欧美汽车厂多使用

Thermische Nachverbren⁃热回收式热力焚烧系统( nung,tnv);

而日本汽车工厂多选用蓄热式热力焚Regenerative Thermal Oxidizer,rto)烧系统( 。国内大多数整车生产线烘干系统则根据不同情况选择TNV RTO

或 。

2 TNV焚烧系统

2.1 基本单元

2.1.1 废气焚烧系统TAR) TNV废气焚烧集中供热装置(是 系统的

核心(1),见图 它由焚烧炉室体、燃烧室、燃烧机、换热器及主烟道调节阀等组成,在主烟气管道上设置有电动调节阀,用于调节出口的烟气温度,有机废气分解率大于99%, 燃烧器的输送管紧急切断阀应在启动后点火不正常、燃气中断、泄漏报警、燃气压力报警时,立即自动切断燃料的供给。

图1 废气焚烧集中供热装置( TAR)

2.1.2

多级加热、换热单元由废气焚烧系统氧化燃烧后排出的烟气通过管路在各三元体内进行热交换,过滤后的热空气进入换热器加热烘干室内的循环空气,并根据循环空气出口处温度调节风阀,以控制进入烘干室的清洁空气量。2.1.3

新风换热系统新风换热系统一般用于加热风幕的新鲜空气。新鲜空气通过热交换器间接与过滤后的烟气换热,一般放置在系统末端,其作用是将系统余热

进行最后回收。管道中带有伺服电动机和限位开关的双调节阀,用于调节新鲜空气的设定温度。2.1.4

温控及电气系统燃烧系统温度为全自动控制,对外循环燃气焚烧加热系统温度控制通过安装在室内的热电偶和控制柜内的温度控制器完成,热电偶记录下反应温度,将其转换成电压信号送至温度控制器,温度控制器比较实时温度与设定温度,按其偏差调节执行机构。

2.2 工作原理

TNV系统是利用风机将含有溶剂成分的废气350℃预热至 以上后进入火焰区升温,在燃烧机作用下将温度升至反应温度( 700~800 ℃), 废气中有机溶剂分子被氧化分解成二氧化碳和水,烟气经排烟风机引至废气预热换热器热交换后,再经循环换热系统、新风换热系统进行换热,换热后废气直接排至大气(见图2) 。

3 RTO焚烧系统 3.1 基本单元

3.1.1

热力焚烧炉蓄热室蓄热室中的陶瓷介质用于贮存上一循环的热量,在小孔与小孔之间的侧壁上分布不规则的微孔,巨大的微孔表面积吸附了液化气分子,固体颗粒未能完全燃烧的被吸附其中继续燃烧,蓄热室具有单位体积换热面积大、传热快、排气阻力小、抗热冲击性能好、热效率高等优点。3.1.2

废气焚烧系统废气焚烧系统的作用是:保证废气能达到设定的焚烧温度;保证有足够的停留时间使废气中

Volatile Organic Compounds,的挥发性有机化合物( VOC)

充分氧化。3.1.3 过滤装置

3初效过滤器有板式、折叠式、袋式 种样式,为 5 μm纯白棉折叠式制作,对于 以上颗粒的去除效95%率可以达到 以上。高效过滤器以聚丙烯滤纸为滤材,用铝板间隔,外框为铝合金型材,用环保0.5 μm聚氨酯密封胶密封而成,对于 以上颗粒的99.5%过滤效率为 。3.1.4 控制系统Programmable Logic采用可编程逻辑控制器( Controller,plc)对炉膛温度等进行自动监控,系统具有点火前的预吹扫、超温报警、高压点火、燃烧检测和超温切断燃料供给等控制功能,通道中气流流向采用微负压控制,同时,控制系统还具有监测更换滤网的功能。

3.2 工作原理

RTO以上,废气焚烧氧化分解成二氧化碳和水,产生的系统的原理是把有机废气加热到750 ℃高温气体流经特制的陶瓷体升温而“蓄热”,此“蓄热”用于预热后续进入的有机废气,从而节省废气升温的燃料消耗。配套RTO使用烘干系统通常与四元体直接燃烧系统相,如图3 所示,烘干炉排放的废气汇总在一个 RTO设备中焚烧,常用的 RTO设备有两室、三室RTO RTO和旋转RTO 。 3.2.1 RTO两室 工作原理

RTO 2 1两室 设备主体由 个蓄热室、 个燃烧1 4)室和个过滤箱组成(见图。其原理是待处理

1,的有机废气经引风机进入蓄热室 经吸收陶瓷储存的热量后再进入燃烧器燃烧,有机废气分解成二氧化碳和水,清洁的废气离开燃烧室进入蓄2,热室蓄热陶瓷进行蓄热,随后进气与出气阀门2进行切换,废气由蓄热室 进入,此时蓄热陶瓷的热量可用于预热,进而减少燃气消耗,但蓄热室上残留的污染物会被同时带出,使废气净化效率降低。

3.2.2 RTO三室 工作原理

RTO 3 1 1三室 由 个蓄热室、个燃烧室和 个过

5) 1滤箱组成(见图 。正常工作时,蓄热室 存储了热量,有机废气从底部进入该蓄热室,废气被预热到接近燃烧温度,预热后的废气进入顶部燃烧室,在燃烧室中有机物被氧化分解成二氧化碳和水,

2,高温尾气进入蓄热室 与陶瓷蓄热体热交换后释1 2放能量,当蓄热室 和蓄热室轮流蓄热放热时,

3蓄热室 负责吹扫,此时,净化后的气体则被冷却后排出。循环完成后,进气与出气阀门进行切换,废气始终进入到在上一循环时排出净化气的蓄热室,而原来进入废气的蓄热室则用净化气吹扫,并将残留的废气送回到焚烧室。 3.2.3 RTO旋转式 工作原理RTO旋转 的原理是通过旋转陶瓷介质将废气RTO 12 5引导至合适的方向,旋转式 内分为 等分, 5 1个介质处于排出模式,个介质处于排入模式,个1介质处于吹扫模式,个介质处于关闭等待模式6), 1~5 (见图 第等分为废气从下向上穿过热填料床层,并在此过程中得到预热再进入燃烧室,经过7~11净化处理的废气自上而下通过第 等分的热填 料床层,并在此过程中将携带的热量传给蓄热砖,

6 12同时,第 、第 等分进行吹扫,当填料床层达到一定温度和最佳蓄热点时,由旋转分配阀门定时切换气流方向,未经处理的气体自下而上穿过第2~6等分蓄热塔,在燃烧室中氧化,然后作为洁净

8~12 1气体通过第 等分蓄热塔离开系统,同时第 、

7第 等分进行吹扫,循环蓄热层的吸热和放热过程在有机物浓度较高时相当于可燃溶剂,有机物氧化放热温度就可以保持燃烧室温度,进而减少燃气使用,达到节能效果。

4 实例分享 4.1 TNV和RTO的系统使用

TNV RTO分别调研使用 焚烧系统和 焚烧系统TNV A的两家整车厂。用 系统的轿车 厂有电泳、3 RTO B中涂、面漆 条烘干线;用 系统的轿车 厂有PVC 3电泳、 、面漆 条烘干线,电泳烘干采用直燃加热方式。对电泳、面漆两条烘干线运行参数进行1对比分析,结果如表 所示。

500~1 000 mg/m3,电泳烘干废气浓度一般为 面2 500 mg/m3漆烘干废气浓度一般在 左右。因为烘干排气一般都含有油烟,且属于中高浓度、高温废气, KPR)不适合使用转轮吸附( 浓缩再焚烧的方法。从1表 中可以看出,在满足漆膜质量要求的前提下,烘干炉选择四元体直燃形式加热,废气处理选择三室RTO或旋转式 可减少燃气消耗,经济性较高。

4.2 RTO系统余热利用

RTO为减少能源消耗, 焚烧系统多单独设置废气余热回收装置,通常辅以新鲜风换热改造来回收7), RTO余热(见图 经济型较高。四川某厂 新风换123 000 m3,热改造后,可实现年节约天然气用量 节35.6 RTO约金额 万元;长春某厂 新风换热改造后, 10.8 kj, 49 800 m3,年节能 减少天然气使用 节约金87.22额 万元。 使用汽水换热系统同样能达到节能效果。长RTO春某厂 汽水换热改造后,换热器安装在排烟管路附近,通过换热加热前处理液体,回收利用高1 082 kw/h,温烟气,节约能耗 每小时节省费用约300.8元。节约能耗计算方法为: Q=V(T1-T2) · C/( 860×4.18) 1) ( RTO式中, C为废气比热; V为 废气量; T1为RTO烟气排放温度; T2为汽水换热后烟气温度。

5 TNV和RTO的选用分析 5.1 RTO系统设备选用

各整车厂涂装生产线RTO焚烧系统设备多使 RTO RTO RTO,3用两室 、三室 或旋转 种形式的RTO 2设备参数对比结果如表 所示。

5.2 TNV和RTO能源利用率分析

TNV为集中供热系统,把废气处理和烘干室700~750 ℃供热作为整体系统考虑节能,废气以350~500 ℃进入燃气预热换热器中,以 的温度排出废气,净化设备用于新鲜风风幕换热或在燃气130~预热器中传导给燃气预热,废气排放温度在160 ℃左右。RTO循环风供热系统与四元体直接燃烧系统配套使用,适用性强、相互影响较小,为适应不同的生产纲领可增设或关停一区,但独立的燃烧系RTO统必须考虑正常最大能耗的生产纲领。 设备800℃的燃烧温度一般设置在 以下,废气浓度较高220℃时无需燃气供热,排放温度在 左右,如无余TNV RTO热回收系统则能源利用率较低, 优于 。

5.3 TNV和RTO废气净化率分析

TNV烘干系统废气处理稳定性好、效率高,废99%;RTO气处理效率高达 烘干系统有机废气处理10 000 m3/h, RTO RTO量一般大于 三室 和旋转 的TNV RTO废气处理效率与 大体相同,二室 和三室RTO随着使用时间的延长,处理效率会有不同程90% ~97%度的衰减,整体范围为 。同时,由于蓄热陶瓷需周期更换使用,进气与出气阀门实时切换,

并对排气通道残留的废气进行吹扫,在废气处理TNV RTO效率的稳定性和持续性方面, 优于 。

5.4 选用方法

5.4.1 RTO

选用条件RTO

的选用条件为:废气处理量较大;投资费用相对较少;室外有布置场地,满足噪声、废气排放要求;工艺不需要回收热量或考虑其他方式热量回收。5.4.2 TNV

选用条件TNV

的选用条件为:废气处理量较小;投资费 用相对宽松;满足节能减排要求,热量直接回收利用;要求废气处理稳定性好、效率高;车间内烘干区域有布置空间。

6 结论

应该综合考虑涂装工艺、车间布局、投资成本和环保指标等因素选择最佳的废气处理方案,满AT足车间节能环保要求。 &M

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