浓缩转轮+RCO工艺计算书文档格式.docx
《浓缩转轮+RCO工艺计算书文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《浓缩转轮+RCO工艺计算书文档格式.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
70
1.0
5.4
3.9
VOCs(按非甲烷总烃计算)
120
10
1.518
1.1
本计算书以附件工艺图为计算前提,进行下述设备的选型计算:
(1)漆雾处理装置、
(2)浓缩转轮、(3)RCO、(4)混合换热器、(5)主风机、(6)RCO风机。
2装置计算
2.1漆雾处理装置
漆雾处理装置由玻璃纤维棉及装置框架组成,玻璃纤维棉由高强度的连续单丝玻璃纤维组成,呈递增结构捕捉率高、漆雾隔离效果好、压缩性能好,能保持其外型不变,其过滤纤维空间结构利于储存漆雾灰尘,具弹性、低压损,对漆雾有较佳的捕集效滤。
玻璃纤维棉捕集来自喷涂工序的边量油漆(即漆雾),避免影响后续的废气处理装置。
通过咨询某玻璃纤维棉供应商,获得其产品参数:
型号
LH/PA-50/60
LH/PA-100
平均计重效率
92%-96%
97%-99%
初阻力
15Pa
20Pa
终阻力
250Pa
280Pa
风速
0.7~1.5m/s
0.7~1.75m/s
容尘量
3200-3600g/m2
3600-4900g/m2
最高耐温温度
170℃
瞬间温度
190℃
厚度
50/60mm
100mm
标准尺寸(m)
可按需定制
为保证漆雾处理效果,本方案选择LH/PA-100型号,设计参数如下:
220Pa
≤0.8m/s
因处理风量较大,设计4套漆雾处理装置,进行并联设置,如示意图所示:
则每套漆雾处理装置的处理风量为:
根据单套漆雾处理装置的风量及设计过滤凤速,每套漆雾处理装置的过滤面积为:
根据该过滤面积,设置漆雾处理装置长度为10米,则宽度为:
对数据进行化整,取d=6.4m。
同时,为保证漆雾处理效果,避免影响后端浓缩转轮的使用性能,采用玻璃纤维棉供应商的建议,设置两层漆雾过滤装置结构示意图如下:
为保证设备能装入两层100mm厚度的过滤层,同时留有检修孔等,设置漆雾处理装置高度为1.5m。
漆雾处理装置阻力为:
漆雾浓度为4.07mg/m3,则单套漆雾处理装置每小时处理漆雾量为:
根据玻璃纤维棉供应商提供的参数,取其容漆雾量为4.5kg/m2,则玻璃纤维棉更换周期为:
根据《环保装置设计手册——大气污染控制装置》,一般工业通风管道内的风速为:
风道部位
钢板和塑料风道
砖和混凝土通道
主管
6~14
4~12
支管
2~8
2~6
设计漆雾处理装置进出口半径为1.1m,则对应风管风速为:
因此该半径符合相关设计要求。
综合上述计算,单套漆雾处理装置的各项参数统计如下:
装置尺寸(长×
宽×
高)
10×
6.4×
1.5(m)
过滤风速
0.79m/s
设置过滤层数
2层
设计阻力
40~440Pa
玻璃纤维消耗量
0.16m2/h
2.2浓缩装置
因总处理风量较大,本方案设置两套浓缩转轮装置进行并联,则单套处理风量为:
转轮处于连续转动状态中,工厂排出的处理气(V)中,部分用作冷却气用,经过转轮冷却区后进入热交换器加热至约200℃,再进入转轮脱附区。
从转轮脱附区脱附的VOC废气进入RCO或其他燃烧装置中,经氧化分解为H2O、CO2。
脱附区经冷却区冷却至可吸附温度后得到再生,转入吸附区进行吸附工作。
吸附区净化后的处理气(V1)排放至大气。
浓缩倍率L定义为V1/V2;
浓缩转轮的工艺图如下:
2.2.1过滤面积
通过咨询浓缩转轮供应商,建议过滤风速≤2m/s。
据供应商介绍,浓缩转轮分为吸附区、脱附区及冷却区,其中吸附区占截面面积的10/12,脱附区占截面面积的1/12,冷却区占截面面积的1/12,则在该半径下其过滤面积最小为:
设浓缩转轮半径为4.5m,则其过滤面积为63.585>
60.8,满足设计要求。
核算当转轮半径为4.5m时其过滤风速:
符合供应商参数要求。
2.2.2浓缩转轮转速
吸附与脱附在转轮运行周期中是同步进行的,两者互为影响并共同决定转轮的去除效率,而转速的大小意味着吸附和脱附时间的长短。
转速过低时,吸附区停留时间过长造成吸附质穿透,此种情况需提高转速加快吸附剂的更替。
转速过高时,脱附区停留时间过短造成再生不足,此种情况需降低转速给再生区足够的再生时间。
根据供应商推荐,最佳转速实质是吸附与脱附时间的控制,以实现转轮去除率最大,转轮的电机必须可调并满足转轮2-6转/h,而在系统调试时根据工况实际调整。
2.2.3转轮厚度
转轮的吸附容应确保吸附区转入再生区时,吸附区还未达到饱和。
厚度越大则转轮的吸附容量越大但厚度大会带来脱附不均的问题。
根据供应商建议,转轮厚度取600mm。
2.2.4脱附温度
脱附温度主要由三个因素决定:
吸附质的性质(沸点)、转轮设备的隔热效率、冷却区的冷却能力。
要使吸附质脱出,脱附温度一般需高于吸附质的沸点温度。
因为沸石分子筛甚至能承受上千度的高温,所以脱附温度越高,对脱附过程是越有利的。
但若脱附温度太高,因传热作用,会造成靠脱附区一侧吸附区吸附效率降低。
再者会加重冷却区负荷,若超出冷却区极限,转入吸附区时温度过高也会降低吸附效率。
根据供应商介绍,本方案脱附温度设置为200℃。
综合上述计算,单套浓缩转轮装置的各项参数统计如下:
高)
4.45×
10(m)
装置尺寸需能装入φ9×
0.6m的转轮以及检修孔、电机等辅助设施
1.9m/s
吸附风量
365000m3/h
脱附风量
36500m3/h
浓缩比
10倍
2.3催化氧化装置
因总处理风量较大,本方案设置两套催化氧化装置进行并联,则单套处理风量为:
以下为单套RCO的计算过程。
2.3.1催化剂用量计算
通过咨询某RCO催化剂供应商,获取其产品参数如下:
外形尺寸mm
50×
50
堆积密度(kg/L)
0.6±
0.05
比表面积(m2/g)
76
空速(L/kgh)
8000~20000
催化剂活性温度
250-350℃
根据催化剂供应商提供的参数,取空速为15000L/kg·
h、堆积密度0.6kg/L,则单套RCO所需催化剂量为:
2.3.2RCO计算参数汇总
因二甲苯也属于VOCs中的一类,假设总VOCs浓度为54+151.8=205.8mg/m3,因浓缩转轮浓缩倍数为10倍,因此进入RCO的浓度为205.8×
10=2058mg/m3。
根据任务书,并咨询蓄热体等重要部件供应商获取参数后,汇总各计算参数如下:
依据
数据
单位
处理凤量V
任务书
36500
m3/h
VOC浓度ε
2.058
g/m3
VOC进气温度Ti
25
℃
VOC燃烧热h
假设VOCs均为二甲苯
43377
kJ/kg
VOC净化率η
设置参数
%
RCO蓄热室加热侧设计换热效率η1
98
RCO蓄热室蓄热侧设计换热效率η2
95
RCO氧化温度Tr
320
进气/烟气密度ρ
按空气1atm、25℃的密度选取
1.1691
kg/m3
RCO散热损失ψ
经验常数
150000
kJ/h
间接头系数ω
1
切换时间T
1.5
min
空塔流速vk
1.2
m/s
助燃燃料
CH4
助燃燃料过量空气系数β
1.05
空气温度Te
助燃燃料低位发热量Hcom
物性参数
35900
kJ/m3
蓄热体导热率λ
W/mk
蓄热体孔隙率α
59
蓄热体比表面积X
900
m2/m3
蓄热体密度ρ
800
蓄热体热容量Cx
950
kJ/m3℃
VOC停留时间Tv
s
蓄热体当量孔径de
0.003
m
蓄热体孔壁厚δ
0.001
实际海拔Z
标准大气压P
101.325
kPa
0℃空气密度ρ1
1.293
标准系统压力损失(500m)ΔP
4000
Pa
风机组整体效率η3
0.7
逆清洗排烟温度Trb
300
环境平均风速Vair
2
2.3.3保温层计算
咨询保温材料供应商后,本方案采用耐火硅酸铝纤维模块,获取耐火硅酸铝纤维模块产品参数:
分类/温度
1050
1260
1400
理论导热系数W/(mK)
λ=0.12148+8.148×
10-5×
T+3.703×
10-8×
T2
渣球含量(ψ≥0.212mm)(%)
≤20
理论体积密度(kg/m3)
200±
10;
220±
10
常用产品规格(mm)
300×
250
Al2O3(%)
ZrO2(%)
Al2O3+SiO2(%)
Fe2O3(%)
≤1.0
≤0.2
K2O+Na2O(%)
≤0.5
包装形式
纸箱/编织袋
(1)计算参数设置
项目
数据
RCO氧化室温度Tr
RCO氧化室温度Ti
RCO最高排气温度Trb
空气环境温度Te
(2)RCO保温外壁温度
Tw1=33.4+0.028×
(Tr-50)=33.4+0.028×
(320-50)=40.96℃
(3)保温层平均温度=1/2(Tr+Tw1)=1/2(320+40.96)=180.45℃
(4)保温棉导热系数λ2由供应商提供,取λ2=0.139W/m·
K
(5)外界空气对流换热
hair=11.63+6.95×
Vair0.5=11.63+6.95×
20.5=21.46W/(m2·
K)
(6)综上计算,