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摘 要

本文针对国内外有关工业废气排放现状和处理技术进行讨论，探寻较为经济的废气处理方法。着重介绍相关废气焚烧技术和预热回收方法，同时又能使大学毕业生对废气处理流程设计有一个较为答题的认识。

关键词：废气焚烧；废热利用；有机废气

Vertical 12500m³/h organic waste gas incinerator system

ABSTRACT

The level of a country's industry is the embodiment of the national strength, and the rejuvenation of China is the dream of every Chinese child. Chinese Industrial Park in China rise they are on both sides of the Changjiang River, day and night work. These industries have brought convenience, high quality of life, but also brought a lot of pollution. The environment and human body can cause a lot of damage without treatment or disposal of incomplete organic material. Therefore, how to deal with the organic waste gas effectively becomes a new research point..

In this paper, the domestic and foreign industrial waste gas emissions status and treatment technology are discussed, and to explore the more economical gas treatment method. The paper mainly introduces the technology of the waste gas incinerator and the preheating recovery method, and can make the college graduates have a better understanding of the waste gas treatment process design..

Key words: Waste gas incineration; Waste heat utilization;VOCS

目 录

第一章 引言 1

1.概述 1

1.1国内外现状 1

1.2研究途径 1

2.目前处理技术 2

2.1吸附法 2

2.2吸收法 2

2.3焚烧法 3

2.4生化法 3

2.5冷凝法 3

3．废气焚烧 4

4.余热锅炉 5

5.行业展望 7

第 二 章 计算说明书 8

1.课题内容 8

2．原始设计参数 8

3.热力计算 8

3.1燃烧计算和热平衡计算 8

3.2一号蒸发器设计 14

3.3二号蒸发器设计 22

3.4省煤器设计 29

第三章 结 语 36

参考文献 37

致 谢 39

第一章 引言

1.概述

有机废气处理是指在工业生产过程中产生的有机废气进行吸附、过滤、净化的处理工作。挥发性有机化合物（VOCS）一般是指在常温常压下饱和蒸气压gt;70pa、沸点lt;260℃的有机化合物的总称，包括脂肪烃、芳香烃、含卤烃类、含氧烃类、含氮烃和含硫烃类等^[1]。近年来，人们的环保意识不断增强，对控制大气污染的要求日益提高。经济、有效地处理含有挥发性有机化合物的废气已经是迫切需要解决的问题。目前，处理技术较为丰富，各企业在根据废气种类状态的不同来选择经济高效的处理方式。

1.1国内外现状

由于国外工业化起步早，在废气处理的经验上要比国内丰富且技术成熟。常规的处理方法有吸附法、氧化法、生物处理法。在选择处理技术时需要根据废气不同的特征来进行选择。如种类、流速、浓度、压力等。其中，焚烧法应用广泛。焚烧法有良好的处理效果，且二次污染少。有些焚烧炉与余热锅炉相结合可以对燃烧热量加以利用，进行废物利用。

近年来又出现了一些新技术，如电晕技术、光催化氧化分解技术、低温等离子处理技术、膜技术等^[2]。还有将常规处理技术结合使用：沸石转轮吸附浓缩系统＋燃烧处理、干式漆雾捕集系统＋燃烧法、活性炭吸附＋催化燃烧法^[3]。

1.2研究途径

1.获取原始数据，查阅相关资料对数据进行初步分析

2.通过废气成分建立热物性参数表

3.进行燃烧计算和热平衡计算

4.对锅炉进行结构计算，如外形尺寸、受热面布置

5.阻力计算

6.结果校核及误差计算

7.绘图

2.目前处理技术

处理有机废气的方法较多。处理的关键点有两个：第一类是以改进工艺技术、更换设备、防止泄漏乃至消除VOCs排放为主的预防性措施；第二类是以末端治理为主的控制性措施。第一类方法是人们所期望的，但是由于目前生产技术水平的限制，向环境中排放和泄露不同浓度的有机废气是不可避免的，这时就必须采用第二类方法。末端控制技术包含两类：第一类是非破坏性方法，即采用物理方法将VOCs回收；第二类是通过生化反应将VOCs氧化分解为无毒或低毒物质的方法^[4]。比较常见的有吸收、吸附、热分解、焚烧和催化燃烧等^[5]。下面介绍各个处理方法。

2.1吸附法

吸附法是利用吸附剂孔状结构的巨大表面积对VOCs进行吸附的一种方法，适宜处理成分单一、气流稳定、浓度为300～5000ppm的有机废气，主要用于吸附回收脂肪族和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和酯类等。目前常用活性炭和大孔树脂作为吸附剂。该方法设备简单、处理量的范围较大，应用灵活，特别是活性炭吸附更是被广泛应用。但活性炭性能受水分含量的影响较大 ，被处理的VOCs气体湿度应在60%以下。采用活性炭的优点还在于，活性炭在吸附饱和后可以通过解吸再生，一般活性炭的使用年限为3到5年^[6]。若处理不当，便可能产生二次污染。常用的再生方法有蒸汽法、朗肯循环、布雷顿循环、解耦布雷顿法。企业对于再生方法的选择需要根据有机化合物的具体种类来决定。

2.2吸收法

该方法是利用化学吸收剂或水对废气进行吸收，通常采用喷淋式或填料式吸收^[7]。这样可以降低废气的温度以及将沸点较高的组分冷凝至吸收液，其中通过气体的速度可以控制以保证接触时间，也对废气中的其他杂质达到吸收作用。吸收法简单可靠，投资少，处理风量不受限制。PTA^[8]装置废气处理技术，对于最后排放浓度能有很好的控制。所以根据废气状态的不同可逐步改良处理技术。因为吸收效果有限，容易引起二次污染，所以引用范围有局限性。

2.3焚烧法

焚烧法的处理效果较好，通过氧化焚烧将有机化合物分解为水和二氧化碳，再进行排放。因为在实际工程中还需要考虑投资与运行费用。，在不增加设备或少增加设备的情况下，废气中的有机碳氢化合物遇热后氧化并彻底分解为二氧化碳和水，达到净化污染物的目的^[9]。焚烧法分为热力焚烧、催化燃烧、回热燃烧、吸附法与燃烧结合。采用焚烧法的时候需要根据有机化合物的热值、燃点等来决定，还可以将燃烧的热量进行回收预热废气和助燃空气或者增加余热锅炉协助生产。在选择焚烧处理技术时，应更加注重含氯物质的分质处理，以便减少环境的二次污染和对设备的腐蚀^[10]。焚烧法所产生的烟气直接排放造成能量的损失，通过废气焚烧热力回收系统（TAR）^[11]可将热量进行回收来降低产品成本实现节能。

2.4生化法

生物法是指利用微生物吸附和分解有机物的方法，该法可在常温常压下进行，具有工艺设备简单可靠、运行稳定、管理操作简单、能耗低、投资运行费用低、无二次污染和净化效果好等优点^[4]。生化法处理有机废气也不能将有机化合物回收利用。通过微生物的作用，有机化合物被降解为水和二氧化碳。微生物需要溶解在水中，水的多少和温度将影响反应效率。水量过少将会增加厌氧的概率，当温度超出微生物反应的温度范围，微生物将失去活性。目前，常用的生物法有生物过滤池、生物滴滤塔和生物洗涤器三种。该方法适用于低浓度、易生物降解的有机气相污染物的治理^[12]。

2.5冷凝法

冷凝法是将温度降到气相有机污染物的露点以下，使气相有机污染物冷凝并回收，从而达到消除污染的目的，适用于高沸点、高浓度、中小流量有机废气的处理。由于冷凝法受到有机废气浓度、流速以及冷凝器的影响，总有少部分有机废气没有冷凝下来而被空气带走，净化效率低，因此冷凝法很少单独使用，常与压缩、吸附、吸收等过程联合应用^[13]。

3．废气焚烧

因为焚烧法优秀的处理能力，在处理有机废气是经常被采用。根据废气种类、浓度、流速、温度的不同，来采取不同的焚烧方式。直燃式废气焚烧炉的结构比较简单，造价比较低。它的燃烧室和炉膛就隔一层砖墙，燃烧室和炉膛都是空的，废气在燃烧室与燃烧机喷出的火焰一起燃烧，然后进入炉膛继续氧化燃烧。由于炉膛是空的，废气在这里停留时间很短，大部分的废气还来不及进一步燃烧，就被排走，因此这种焚烧炉的燃料消耗很大。通常“一对一”(一台焚烧炉对一台上胶机)耗油量在80kg/小时左右，一年耗油量高达上千吨，增大了生产成本^[14]。

为了适应更多的有机化合物、减少化合物的排放、减少运行的费用。随着工艺的改进，便开发出更多的焚烧炉，例如蓄热式焚烧炉（RTO）和催化燃烧炉(RCO)。在此之上，还对废气燃烧产生的热量用余热锅炉进行利用或者对引进焚烧炉的废气和空气进行加热来减少辅助燃料的使用。催化燃烧技术是指在较低温度下，在催化剂的作用下使废气中的可燃组分彻底氧化分解，从而使气体得到净化处理的一种废气处理方法。该法适用于处理可燃或在高温下可分解的有机气体^[15]。蓄热式氧化焚烧炉其原理是可燃烧的有机物废气在760℃-1000℃度发生热氧化反应生成二氧化碳和水。废气首先通过蓄热体加热到接近热氧化温度， 而后进入燃烧室进行热氧化， 氧化后的气体温度升髙， 有机物基本上转化成二氧化碳和水。净化后的气体， 经过另一蓄热体， 温度下降， 达到排放标准后可以排放， 同时另一蓄热体也能被净化后的废气加热， 不同蓄热体通过切换阀或者旋转装置， 随时间进行转换， 分别进行吸热和放热， 从而保证连续稳定地周期性运行^[16]。两种焚烧炉的使用寿命大约是十年。催化焚烧炉运行时温度要比蓄热式低，材料更低廉，但是它所采用的催化剂床体必须是不锈钢材料^[17]。

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