CN109959020A - 一种降低rto系统排放氮氧化物系统 - Google Patents

一种降低rto系统排放氮氧化物系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及降低RTO系统排放氮氧化物系统，包括，RTO焚烧炉和废气管道，所述RTO焚烧炉的底部安装有RTO旋转阀，所述废气管道与RTO焚烧炉的进气口连接，所述RTO焚烧炉的出气口连接有排气管道；所述RTO焚烧炉内的下部设置有蓄热体，所述RTO焚烧炉内在所述蓄热体的上方形成RTO燃烧室，所述RTO焚烧炉上设置有用于测量所述RTO燃烧室内温度的测温仪表；所述废气管道上设置有风机，所述风机的入口与所述废气管道的入口连通，所述风机的出口与所述RTO焚烧炉的进气口连通，还包括天然气管道，所述天然气管道通过控制阀与所述风机的入口连通，所述风机的出口设置有有机废气浓度检测仪。该系统可有效降低氮氧化物排放量。

Description

一种降低RTO系统排放氮氧化物系统
技术领域
本发明属于环保系统技术领域，具体涉及一种降低RTO系统排放氮氧化物系统。
背景技术
RTO是通过热力焚烧法对有机废气(VOCs)进行净化处理的装置，称为蓄热式氧化炉。当废气中的VOC达到一定浓度时(通常为2-8g/Nm3)，在RTO内可实现自平衡，即仅靠VOCs自身就可以实现热力焚烧，保持RTO内温度在800-850℃。而在实际生产中，废气浓度经常变化，当废气中VOCs浓度变小而无法达到自平衡时，靠废气本身RTO内不能保持800℃以上，则需要RTO上配置的燃烧机点火以保持废气裂解温度。当RTO的燃烧机工作时，燃烧火焰的高温区温度在1000℃以上，此时在火焰高温区会产生大量热力型氮氧化物，导致最终排放烟气氮氧化物超标。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可避免出现上述技术缺陷的降低RTO系统排放氮氧化物系统。
为了实现上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：
一种降低RTO系统排放氮氧化物系统，包括，RTO焚烧炉和废气管道，所述RTO焚烧炉的底部安装有RTO旋转阀，所述废气管道与RTO焚烧炉的进气口连接，所述RTO焚烧炉的出气口连接有排气管道；所述RTO焚烧炉内的下部设置有蓄热体，所述RTO焚烧炉内在所述蓄热体的上方形成RTO燃烧室，所述RTO焚烧炉上设置有用于测量所述RTO燃烧室内温度的测温仪表；所述废气管道上设置有风机，所述风机的入口与所述废气管道的入口连通，所述风机的出口与所述RTO焚烧炉的进气口连通，还包括天然气管道，所述天然气管道通过控制阀与所述风机的入口连通，所述风机的出口设置有有机废气浓度检测仪。
优选的，所述有机废气浓度检测液与所述控制阀通过闭环控制系统连接。
优选的，所述测温仪表与所述控制阀通过闭环控制系统连接。
优选的，所述RTO焚烧炉上设置有与RTO燃烧室连通的旁通管，所述旁通管上设置有旁通阀，所述旁通阀与所述的测温仪表通过闭环控制系统连接，所述旁通管未与所述RTO焚烧炉连接的一端与所述排气管道连接。
优选的，所述控制阀的开合度是由RTO燃烧室内废气中VOCs浓度达到自平衡时所需要要补充的热量Q差决定的；
具体关系为：
Q差＞12000000，控制阀开合度为100％，
12000000≥Q差≥11000000，控制阀开合度为95％，
11000000＞Q差≥9000000，控制阀开合度为85％，
9000000＞Q差≥6000000，控制阀开合度为75％，
6000000＞Q差≥4500000，控制阀开合度为60％，
4500000＞Q差≥2500000，控制阀开合度为45％，
2500000＞Q差≥1000000，控制阀开合度为25％，
1000000＞Q差＞0，控制阀开合度为5％，
Q差≤0，控制阀开合度为0％，
其中，Q差＝Qf-QW-Qy，
Qy＝M2*(C800*800–C400*400)，
QW＝M2*(C400*400–C常*25)，
Qf＝M1*Q溶，
其中，Q差为RTO燃烧室内废气中VOCs浓度达到自平衡时在单位时间内所需要的补充的热量，单位为KJ/h，Qy为RTO燃烧室内维持800℃的炉温时在单位时间内所需要的热量，单位为KJ/h，QW为RTO燃烧室内维持400℃的炉温时在单位时间内所需要的热量，单位为KJ/h，Qf为质量为M1的溶剂在单位时间内放出的热量，单位为kg/h，Q溶为溶剂热值，单位为KJ/kg，M1为生产中在单位时间内所产生的溶剂质量，单位为kg/h，M2为生产中在单位时间内所产生的废气质量，单位为kg/h，C常为废气室温比热容，单位KJ/(kg﹒℃)，C800为废气800℃时的比热容，单位KJ/(kg﹒℃)，C400为废气400℃时的比热容，单位KJ/(kg﹒℃)。
优选的，所述可燃气体浓度检测仪为LEL浓度检测仪。
可选的，所述RTO旋转阀用RTO切换阀替代。
本发明提供的降低RTO系统排放氮氧化物系统，当RTO燃烧室内温度到达设定800℃以上时，停止起炉升温，RTO燃烧室内废气中的VOCs燃烧，当废气中VOCs浓度变小而无法达到自平衡时，控制天然气进入风机入口，天然气送入量与RTO燃烧室内温度闭环控制，使RTO燃烧室内温稳定在800℃。当废气中VOCs浓度提高时，天然气的送入量相应减少，始终保证RTO炉温，无需RTO上配置燃烧机点火以保持废气裂解温度，RTO炉内无明火，无局部高温点，炉内温度控制在850℃以下，不具备产生热力型氮氧化物的条件，可有效降低氮氧化物排放量。
一种降低RTO系统排放氮氧化物的方法，包括：
步骤1,对RTO系统起炉升温，直至RTO燃烧室内温度到达设定800℃以上时停止起炉升温；
步骤2，将待处理的废气输送至所述燃烧室中焚烧；
其中，当输入的废气中VOC的浓度小于阈值时，向待处理的废气中混入天然气，使废气中VOC的浓度达到阈值。
优选的，所述天然气的混入是靠控制阀控制的，所述控制阀的开合度是由RTO燃烧室内废气中VOCs浓度达到自平衡时所需要要补充的热量Q差决定的；
具体关系为：
Q差＞12000000，控制阀开合度为100％，
12000000≥Q差≥11000000，控制阀开合度为95％，
11000000＞Q差≥9000000，控制阀开合度为85％，
9000000＞Q差≥6000000，控制阀开合度为75％，
6000000＞Q差≥4500000，控制阀开合度为60％，
4500000＞Q差≥2500000，控制阀开合度为45％，
2500000＞Q差≥1000000，控制阀开合度为25％，
1000000＞Q差＞0，控制阀开合度为5％，
Q差≤0，控制阀开合度为0％，
其中，Q差＝Qf-QW-Qy，
Qy＝M2*(C800*800–C400*400)，
QW＝M2*(C400*400–C常*25)，
Qf＝M1*Q溶，
其中，Q差为RTO燃烧室内废气中VOCs浓度达到自平衡时在单位时间内所需要的补充的热量，单位为KJ/h，Qy为RTO燃烧室内维持800℃的炉温时在单位时间内所需要的热量，单位为KJ/h，QW为RTO燃烧室内维持400℃的炉温时在单位时间内所需要的热量，单位为KJ/h，Qf为质量为M1的溶剂在单位时间内放出的热量，单位为KJ/h，Q溶为溶剂热值，单位为KJ/kg，M1为生产中在单位时间内所产生的溶剂质量，单位为kg/h，M2为生产中在单位时间内所产生的废气质量，单位为kg/h，C常为废气室温比热容，单位KJ/(kg﹒℃)，C800为废气800℃时的比热容，单位KJ/(kg﹒℃)，C400为废气400℃时的比热容，单位KJ/(kg﹒℃)。
本发明提供的降低RTO系统排放氮氧化物的方法，无需RTO上配置燃烧机点火以保持废气裂解温度，RTO炉内无明火，无局部高温点，炉内温度控制在850℃以下，不具备产生热力型氮氧化物的条件，可有效降低氮氧化物排放量。
附图说明
图1为本申请的降低RTO系统排放氮氧化物系统的结构示意图之一；
图2为本申请的降低RTO系统排放氮氧化物系统的结构示意图之二；
图3为本申请的降低RTO系统排放氮氧化物系统的结构示意图之三；
图4为不同浓度下的废气的排量中，各热量理论关系图；
图中，1-天然气管道，2-废气管道，3-控制阀，4-风机，5-第二按压开关，6-可燃气体浓度检测仪，7-RTO旋转阀，8-用于进空气的阀门，9-蓄热体，10-RTO焚烧炉，11-燃烧机，12-测温仪表，13-旁通阀，14-排气管道。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，参见图1，本申请提供了一种降低RTO系统排放氮氧化物系统，包括，RTO焚烧炉10和废气管道2，所述RTO焚烧炉的底部安装有RTO旋转阀7，RTO旋转阀也可以使用RTO切换阀，RTO旋转阀和RTO切换阀的安装时本领域技术人员熟知的，此处不再赘述，所述废气管道与RTO焚烧炉的进气口连接，所述RTO焚烧炉的出气口连接有排气管道14；所述RTO焚烧炉10内的下部设置有蓄热体9，蓄热体优选蜂窝陶瓷蓄热体，所述RTO焚烧炉内在所述蓄热体的上方形成RTO燃烧室，所述RTO焚烧炉上设置有用于测量所述RTO燃烧室内温度的测温仪表12；所述废气管道上设置有风机4，所述风机的入口与所述废气管道的入口连通，所述风机的出口与所述RTO焚烧炉的进气口连通，该系统还包括天然气管道1，所述天然气管道通过控制阀3与所述风机的入口连通，所述风机的出口设置有有机废气浓度检测仪6，也可以是VOCs浓度检测仪，有机废气浓度检测仪优选为LEL浓度检测仪；旋转阀、燃烧机和风机可以使用现有的方式设置，一般均与现有的控制装置相连。
为了便于控制，所述测温仪表与所述控制阀通过闭环控制系统连接，当废气中VOCs浓度提高时，天然气的送入量相应减少，当废气中VOCs浓度降低时，天然气的送入量相应增加，闭环控制系统是本领域技术人员熟知的，此处不再赘述。当然，还可以通过测温仪表与所述控制阀通过闭环控制系统连接的方式控制天然气的送入量。
本申请提供的降低RTO系统排放氮氧化物系统，通过安装LEL浓度检测仪，便于将废气中VOCs浓度控制在25％，LEL以下，保证整个系统安全。使用时，先将RTO焚烧炉起炉升温，可通过在RTO焚烧炉上设置燃烧机供热升温，也可以使用其他加热升温方式，比如电加热升温，此处不做具体限定，当RTO燃烧室内温度到达设定800℃以上时，停止起炉升温，RTO燃烧室内废气中的VOCs燃烧，当废气中VOCs浓度变小而无法达到自平衡时，控制天然气进入风机入口，天然气送入量与RTO燃烧室内温度闭环控制，使RTO燃烧室内温稳定在800℃。当废气中VOCs浓度提高时，天然气的送入量相应减少，始终保证RTO炉温，无需RTO上配置燃烧机点火以保持废气裂解温度，RTO炉内无明火，无局部高温点，炉内温度控制在850℃以下，不具备产生热力型氮氧化物的条件，可有效降低氮氧化物排放量。
本申请中，申请人根据在不同浓度下的废气的排量中，各热量理论关系，参见图4，设计出一种控制阀3的开合度的方案，具体的，所述控制阀的开合度是由RTO燃烧室内废气中VOCs浓度达到自平衡时所需要要补充的热量Q差决定的；
具体关系为：
Q差＞12000000，控制阀开合度为100％，
12000000≥Q差≥11000000，控制阀开合度为95％，
11000000＞Q差≥9000000，控制阀开合度为85％，
9000000＞Q差≥6000000，控制阀开合度为75％，
6000000＞Q差≥4500000，控制阀开合度为60％，
4500000＞Q差≥2500000，控制阀开合度为45％，
2500000＞Q差≥1000000，控制阀开合度为25％，
1000000＞Q差＞0，控制阀开合度为5％，
Q差≤0，控制阀开合度为0％，
其中，Q差＝Qf-QW-Qy，
Qy＝M2*(C800*800–C400*400)，
QW＝M2*(C400*400–C常*25)，
Qf＝M1*Q溶，
其中，Q差为RTO燃烧室内废气中VOCs浓度达到自平衡时在单位时间内所需要的补充的热量，单位为KJ/h，Qy为RTO燃烧室内维持800℃的炉温时在单位时间内所需要的热量，单位为KJ/h，QW为RTO燃烧室内维持400℃的炉温时在单位时间内所需要的热量，单位为KJ/h，Qf为质量为M1的溶剂在单位时间内放出的热量，单位为KJ/h，Q溶为溶剂热值，单位为KJ/kg，M1为生产中在单位时间内所产生的溶剂质量，单位为kg/h，M2为生产中在单位时间内所产生的废气质量，单位为kg/h，C常为废气室温比热容，单位KJ/(kg﹒℃)，C800为废气800℃时的比热容，单位KJ/(kg﹒℃)，C400为废气400℃时的比热容，单位KJ/(kg﹒℃)。一般的，控制阀可使用北京阿尔肯阀门有限公司生产的Q系列阀门，也叫阀门电动执行器，天然气管道的内径80mm，使用Q05-1B/N220型号的阀门电动执行器。
通过该公式运算控制控制阀的开合度，使得天然气和废气混合的更精确，RTO燃烧室内温度更稳定，降低氮氧化物的排放量效果更好，据检测结果可知，这种方式能够降低氮氧化物排放量的30％-45％。
实施例2，在实施例1的基础上，申请人还做了如下设计，参见图2，所述RTO焚烧炉上设置有与RTO燃烧室连通的旁通管，所述旁通管上设置有旁通阀13，旁通阀也可以使用泄压阀，所述旁通阀与所述的测温仪表通过闭环控制系统连接，所述旁通管未与所述RTO焚烧炉连接的一端与所述排气管道连接，这种结构，假如废气中VOCs浓度过高，废气本身焚烧产生的热量过多而使得RTO燃烧室内温稳持续升高，从而影响安全时，旁通阀打开排气降温，从而防止RTO燃烧室内温度过高而影响安全，当然，旁通管还可以不与排气管连接，直接连接气体收集装置，作为一种优选的方式，参见图3，旁通管直接连接废气管道，连接位置在风扇的入口前端，在旁通管上安装用于进空气的阀门8，从而对排出的废气降温并稀释，与进入废气管道的浓度较高的废气混合，再次循环处理。
实施例3，本申请还提供了一种降低RTO系统排放氮氧化物的方法，包括：
步骤1,对RTO系统起炉升温，直至RTO燃烧室内温度到达设定800℃以上时停止起炉升温；
步骤2，将待处理的废气输送至所述燃烧室中焚烧；
其中，当输入的废气中VOC的浓度小于阈值(仅靠VOCs自身就可以实现热力焚烧时的VOC的浓度值)时，向待处理的废气中混入天然气，使废气中VOC的浓度达到阈值。
作为一种优选的方案，所述天然气的混入是靠控制阀控制的，所述控制阀的开合度是由RTO燃烧室内废气中VOCs浓度达到自平衡时所需要要补充的热量Q差决定的；
具体关系为：
Q差＞12000000，控制阀开合度为100％，
12000000≥Q差≥11000000，控制阀开合度为95％，
11000000＞Q差≥9000000，控制阀开合度为85％，
9000000＞Q差≥6000000，控制阀开合度为75％，
6000000＞Q差≥4500000，控制阀开合度为60％，
4500000＞Q差≥2500000，控制阀开合度为45％，
2500000＞Q差≥1000000，控制阀开合度为25％，
1000000＞Q差＞0，控制阀开合度为5％，
Q差≤0，控制阀开合度为0％，
其中，Q差＝Qf-QW-Qy，
Qy＝M2*(C800*800–C400*400)，
QW＝M2*(C400*400–C常*25)，
Qf＝M1*Q溶，
其中，Q差为RTO燃烧室内废气中VOCs浓度达到自平衡时在单位时间内所需要的补充的热量，单位为KJ/h，Qy为RTO燃烧室内维持800℃的炉温时在单位时间内所需要的热量，单位为KJ/h，QW为RTO燃烧室内维持400℃的炉温时在单位时间内所需要的热量，位为单位为KJ/h，Qf为质量为M1的溶剂在单位时间内放出的热量，位为KJ/h，Q溶为溶剂热值，单位为KJ/kg，M1为生产中在单位时间内所产生的溶剂质量，单位为kg/h，M2为生产中在单位时间内所产生的废气质量，单位为kg/h，C常为废气室温比热容，单位KJ/(kg﹒℃)，C800为废气800℃时的比热容，单位KJ/(kg﹒℃)，C400为废气400℃时的比热容，单位KJ/(kg﹒℃)。
本发明提供的降低RTO系统排放氮氧化物的方法，无需RTO上配置燃烧机点火以保持废气裂解温度，RTO炉内无明火，无局部高温点，炉内温度控制在850℃以下，不具备产生热力型氮氧化物的条件，可有效降低氮氧化物排放量，尤其是通过上述计算，能够降低氮氧化物排放量的30％-45％，。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种降低RTO系统排放氮氧化物系统，包括，RTO焚烧炉(10)和废气管道(2)，所述RTO焚烧炉的底部安装有RTO旋转阀(7)，所述废气管道与RTO焚烧炉的进气口连接，所述RTO焚烧炉的出气口连接有排气管道(14)；
所述RTO焚烧炉(10)内的下部设置有蓄热体(9)，所述RTO焚烧炉内在所述蓄热体的上方形成RTO燃烧室，所述RTO焚烧炉上设置有用于测量所述RTO燃烧室内温度的测温仪表(12)；
所述废气管道上设置有风机(4)，所述风机的入口与所述废气管道的入口连通，所述风机的出口与所述RTO焚烧炉的进气口连通，其特征在于：
还包括天然气管道(1)，所述天然气管道通过控制阀(3)与所述风机的入口连通，所述风机的出口设置有有机废气浓度检测仪(6)。
2.根据权利要求1所述的一种降低RTO系统排放氮氧化物系统，其特征在于，所述有机废气浓度检测液与所述控制阀通过闭环控制系统连接。
3.根据权利要求1所述的降低RTO系统排放氮氧化物系统，其特征在于，所述测温仪表与所述控制阀通过闭环控制系统连接。
4.根据权利要求1所述的降低RTO系统排放氮氧化物系统，其特征在于，所述RTO焚烧炉上设置有与RTO燃烧室连通的旁通管，所述旁通管上设置有旁通阀(13)，所述旁通阀与所述的测温仪表通过闭环控制系统连接，所述旁通管未与所述RTO焚烧炉连接的一端与所述排气管道连接。
5.根据权利要求1所述的降低RTO系统排放氮氧化物系统，其特征在于，所述控制阀的开合度是由RTO燃烧室内废气中VOCs浓度达到自平衡时所需要要补充的热量Q差决定的；
具体关系为：
Q差＞12000000，控制阀开合度为100％，
12000000≥Q差≥11000000，控制阀开合度为95％，
11000000＞Q差≥9000000，控制阀开合度为85％，
9000000＞Q差≥6000000，控制阀开合度为75％，
6000000＞Q差≥4500000，控制阀开合度为60％，
4500000＞Q差≥2500000，控制阀开合度为45％，
2500000＞Q差≥1000000，控制阀开合度为25％，
1000000＞Q差＞0，控制阀开合度为5％，
Q差≤0，控制阀开合度为0％，
其中，Q差＝Qf-QW-Qy，
Qy＝M2*(C800*800–C400*400)，
QW＝M2*(C400*400–C常*25)，
Qf＝M1*Q溶，
其中，Q差为RTO燃烧室内废气中VOCs浓度达到自平衡时在单位时间内所需要的补充的热量，单位为KJ/h，Qy为RTO燃烧室内维持800℃的炉温时在单位时间内所需要的热量，单位为KJ/h，QW为RTO燃烧室内维持400℃的炉温时在单位时间内所需要的热量，单位为KJ/h，Qf为质量为M1的溶剂在单位时间内放出的热量，单位为KJ/h，Q溶为溶剂热值，单位为KJ/kg，M1为生产中在单位时间内所产生的溶剂质量，单位为kg/h，M2为生产中在单位时间内所产生的废气质量，单位为kg/h，C常为废气室温比热容，单位KJ/(kg﹒℃)，C800为废气800℃时的比热容，单位KJ/(kg﹒℃)，C400为废气400℃时的比热容，单位KJ/(kg﹒℃)。
6.根据权利要求1所述的降低RTO系统排放氮氧化物系统，其特征在于，所述可燃气体浓度检测仪为LEL浓度检测仪。
7.根据权利要求1-6任一项所述的降低RTO系统排放氮氧化物系统，其特征在于，所述RTO旋转阀用RTO切换阀替代。
8.一种降低RTO系统排放氮氧化物的方法，其特征在于，包括：
步骤1,对RTO系统起炉升温，直至RTO燃烧室内温度到达设定800℃以上时停止起炉升温；
步骤2，将待处理的废气输送至所述燃烧室中焚烧；
其中，当输入的废气中VOC的浓度小于阈值时，向待处理的废气中混入天然气，使废气中VOC的浓度达到阈值。
9.根据权利要求8所述的降低RTO系统排放氮氧化物系统，其特征在于，所述天然气的混入是靠控制阀控制的，所述控制阀的开合度是由RTO燃烧室内废气中VOCs浓度达到自平衡时所需要要补充的热量Q差决定的；
具体关系为：
Q差＞12000000，控制阀开合度为100％，
12000000≥Q差≥11000000，控制阀开合度为95％，
11000000＞Q差≥9000000，控制阀开合度为85％，
9000000＞Q差≥6000000，控制阀开合度为75％，
6000000＞Q差≥4500000，控制阀开合度为60％，
4500000＞Q差≥2500000，控制阀开合度为45％，
2500000＞Q差≥1000000，控制阀开合度为25％，
1000000＞Q差＞0，控制阀开合度为5％，
Q差≤0，控制阀开合度为0％，
其中，Q差＝Qf-QW-Qy，
Qy＝M2*(C800*800–C400*400)，
QW＝M2*(C400*400–C常*25)，
Qf＝M1*Q溶，
其中，Q差为RTO燃烧室内废气中VOCs浓度达到自平衡时在单位时间内所需要的补充的热量，单位为KJ/h，Qy为RTO燃烧室内维持800℃的炉温时在单位时间内所需要的热量，单位为KJ/h，QW为RTO燃烧室内维持400℃的炉温时在单位时间内所需要的热量，位为单位为KJ/h，Qf为质量为M1的溶剂在单位时间内放出的热量，位为KJ/h，Q溶为溶剂热值，单位为KJ/kg，M1为生产中在单位时间内所产生的溶剂质量，单位为kg/h，M2为生产中在单位时间内所产生的废气质量，单位为kg/h，C常为废气室温比热容，单位KJ/(kg﹒℃)，C800为废气800℃时的比热容，单位KJ/(kg﹒℃)，C400为废气400℃时的比热容，单位KJ/(kg﹒℃)。
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