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汽车涂装车间RTO余热利用综合节能技术

发布时间：2022-12-15 11:48:00 点击：

RTO焚烧炉、RTO、RCO专业生成厂家无锡泽川环境2022年12月15日讯 根据理论研究和共形成实例表明，安装烟气余热回收装置，可以提高全厂的效率，降低总体能耗；回收的烟气量越大，再利用的能量就越多，节约燃料量越大。
在实际生产中，烘干设备的供热系统和废气处理系统的烟气排放热损失约占总能耗的25%，而这部分被排放的烟气仍然存在着能量回收契机。对低温排放的烟气进行余热回收和利用，是涉及烘干设备、公用动力系统、其他区域耗能设备等综合性很强的系统节能技术，是汽车涂装车间能源综合利用的典型课题。
一、RTO烟气余热利用综合节能技术的机理
RTO烟气余热利用综合节能技术的机理如下：涂装车间各烘干设备生产过程中产生的有机废气，通过废气管网集中被送到RTO装置中进行750℃左右的高温焚烧处理；这些废气燃烧后产生的能量，被RTO内部的陶瓷蓄热体进行热量回用后，最终排入大气的烟气温度被降到200~250℃之间。由于安全方面的因素，这部分最终排入大气的温度必须在120℃以上，但从200~250℃到120℃，这部分依然有能量回收空间。采用水作为这部分烟气能量回收的介质，利用这些低温烟气的余热制备热水，延期的温度被降到120℃左右后排入大气，二制备出的热水可以输送到热水锅炉或其他需要热水的地方充分利用，从而实现烘干设备烟气排放的余热回收利用的目的。
1、余热回收系统组成
整个余热利用系统，包括气路、水路、余热换热器和自动化系统等四部分组成。烟气管路包括气动切换阀、及进出口烟气温度探头、压差开关等监测元件；水路系统包括水泵、手动蝶阀、气动三通调节阀、安全阀、压力表、流量开关和进出口水温探头等监测元件。其中主体设备是热管换热器，其传热效率高（具有超导性、良好的等温性、热流密度可变性等特质），节能效果显著；具有良好的防腐能力；装置体积小，只是普通热交换器的三分之一；使用寿命长，单根热管可拆卸更换，维护简单成本低。
热管由管壳、导热介质、端盖组成，将管内抽成1.3x（10-1~10-4）Pa的负压后充以适量的导热介质，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多空材料中充满导热介质液体后加以密封。管的一端为蒸发段（加热段），另一端为冷凝段（冷却段），根据应用需要在两端中间可布置绝热段。热管依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件，具有超常的热活性和热敏感性，遇热而吸，遇冷而放。

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热管工作原理图


2、烟气余热利用系统控制要点
由于系统涉及多个用能区域，一方面各区域设备具有相对独立的自动化要求，另一方面由于生产用能又相互联系，同时余热设备具有热水加热安全保护特性，因此，各区域电控柜之间的连锁关系比较复杂，但完善的制动控制是安全生产的保障。系统控制要注意以下6点：
（1）基本状态：RTO原始状态是烟气不经过余热换热器，水始终经过余热换热器。调试时水路阀门初始设定水流量原则：排出烟温过低报警（水量过大）和水温过高报警（水量过小）的状况，选取合适的水量。
（2）开机、关机信号：RTO接到锅炉房水泵开动信号，流量开关（进水管路）有水流信号，烟气管路气动阀切换，烟气经过余热换热器。RTO接到锅炉房水泵停止信号（水泵待机），烟气管路气动阀切换，烟气不经过余热换热器；锅炉房接到烟气气动阀切换到位信号后30min后，水泵停机。
（3）烟温过低（<120℃）报警信号：出余热换热器后，排烟管路上设一个温度探头。当烟温低于120℃时，给锅炉房提供低温报警信号，调节水路三通阀，减小经过余热换热器的水量。
（4）水温过高（>95℃）报警信号：出余热换热器后，水管上设一个温度探头。当水温高于95℃时，给RTO提供水温高温报警信号，RTO烟气管路气动阀切换，烟气不再经过余热回收器。
（5）烟气管路自动阀切换要求：自动风阀切换，要求按序执行。在切换自动风阀时需确保要求打开的风阀打开，才可关闭需关闭的风阀。
烟气管路气动切换阀：在任何时候与RTO系统相关的换热风阀和旁通风阀始终有一个处于开到位状态。
（6）设备故障信号：水泵故障、烟气管路气动阀故障、水路三通调节阀故障等。
车间压缩空气停止，余热回收系统的换热阀及旁通阀均会关闭，此时会影响RTO系统的运行，西药确认RTO系统的状态。
柜内总线掉站、PLC当机及柜母线跳闸时，可能会导致RTO余热回收阀门状态信号瞬时丢失，影响RTO系统运行，需要确认RTO系统的状态。

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二、RTO排烟余热回收效益分析
以某汽车涂装车间为例，RTO废气处理量为8000Nm3/h，废气处理后的温度约为200℃,。在保证烟囱抽力（抽力取决于烟囱高度和气体密度差，高度一定的情况下，排烟温度高抽力大）、防止凝结（温度低，换热器、烟囱内壁容易凝结物质，着火）的基本条件下，可以采用换热器回收部分热量，使排烟温度降至120℃后排放。其余热回收经济效益计算公式如下：
8000（Nm3/h）ⅹ1.2ⅹ0.24ⅹ(200-120) ⅹ16（h/day）ⅹ250（day/year）ⅹ0.7（系统综合利用率）/8000（天然气热值）=645120（Nm3/year）
645120（Nm3/year）ⅹ2.86（元/ Nm3）=185ⅹ10000（元/year）
这一节能技术在设计之初首先需掌握车间用能设备的能量需求变化规律，以便合理计算水量和配置换热器，合理组织生产（RTO、锅炉与前处理等用能设备的联动），以提高系统能量综合利用率，最大化回收能量。
以上文某汽车涂装车间为例，车间锅炉房共有5台2.8MW的燃气锅炉，主要供前处理、空调二次加热和少量其他生活需求（见表1）

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表2中的设计数据显示，烟气回收的能量，占车间热水平均量夏季需求的29%、冬季需求的41%、其他季节需求的54%，现场实际数据还受联动系统生产组织的影响。

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在这个能量体系中，RTO最终的排烟温度取决于水路的水量、进出口温差；而现场数据变化主要取决于动力需求变化。例如：前处理或空调等工艺设备的升温状态、保温状态下不同用能量；生产纲领满负荷生产、不满负荷生产、休息时段的用能量；季节变化车间能量需求不同等等，也就是说该联动系统存在个综合利用率问题。
三、结论
汽车涂装自动生产线上，烘干设备是主要耗能生产设备之一，所以在满足安全生产并符合环保法规的前提下，烘干设备的节能技术改*进是其重要的发展方向。然而，回收RTO烟气的余热也有一定的限度；过分追求低的排烟温度和热水温升，容易造成余热利用换热器内部烟气冷凝，从而引起设备腐蚀，这一点必须引起充分注意。