【文章內容簡介】 下降幅度大，造成微生物數(shù)量下降，使處理效果降低。 以上容易造成 運行時脫臭性能不穩(wěn)定 ，并且占地面積 也大 。 催化燃燒法 催化燃燒法脫臭就是利用催化劑在低溫下實現(xiàn)對惡臭氣體的完全氧化。催化燃燒法具有脫臭效率高、工作溫度低（ 300～ 400℃ ）、能量消耗少、操作簡便等優(yōu)點。 但催化劑在正常工作條件下會逐漸失去活性（即催化劑老化和中毒），從而影響脫臭效率。 直接燃燒法 直接燃燒法脫臭就是在高溫（ 800～ 1000℃ ）下實現(xiàn)對惡臭氣體的完全氧化。直接燃燒法具有脫臭效率高、工藝操作簡便、運行性能穩(wěn)定等優(yōu)點。 但能量消耗大，運行成本較高。 在主要的技術性能指標、運行經濟指標及環(huán)境可行性等方面對上述五種脫臭技術方法 進行比較，結果如表 1 所示： 表 2 各種脫臭方法的技術性能與經濟指標 脫臭方法 脫臭效率 運行成本 二次污染 備 注 溶液吸收法 不高 低 有 工程投資小 吸附法 高 高 無 無再生，會產生二次污染 生物降解法 較高 低 無 工程投資小，性能不穩(wěn)定 催化燃燒法 高 較高 無 廢催化劑會產生二次污染 直接燃燒法 高 高 無 燃燒溫度高 脫臭技術方法選擇應考慮的因素 在選擇脫臭技術方法時，應全面考慮如下因素： 最好能以廢制廢，減低運行成本； 工藝要成熟可靠，運行穩(wěn)定； 7 因惡臭 物質的 嗅閾值極低 ，因此應選擇脫臭效率極高的技術方法； 操作要方便靈活； 占地面積要??； 使用壽命要長； 總投資應盡可能小； 無二次污染產生。 8 3 設計 相關 資料 工程概述 潮州三環(huán)（集團）股份有限公司位于 廣東省潮州市鳳塘三環(huán)工業(yè)城 。是一家著名的大型高科技電子元器件制造企業(yè)，連續(xù)十一年被評為中國電子元器件制造百強企業(yè)單位。 公司占地面積 18 萬平方米，現(xiàn)有員工 2500 多人，工程技術人員 200 多人，屬下有十二家工廠、分公司。年產各種電阻器用陶瓷基體 1000 億只，占全世界的 40%；固定電阻器 80 億只，居全世界同行業(yè)的第 3 位。公司新研發(fā)的氧化鋁陶瓷基片， MLCC 片式電容器、微波介質濾波器、光纖連接器瓷芯等為通訊配套的新型元器件，已成為公司新一輪發(fā)展的主導產品。特別是氧化鋁陶瓷基片，具有高絕緣強度、高機械強度、高熱傳導率、低熱膨脹率、低介電常數(shù)、低介質損耗、優(yōu)良的化學穩(wěn)定性和抗冷熱沖擊能力，耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等特性。該公司共有四臺氧化鋁陶瓷基片燒結爐，具有年產 80萬平方米氧化鋁陶瓷基片的生產能力。 本方案的處理對象為其中的 1＃氧化鋁陶瓷基片燒結爐。該爐具有年產 44 萬平方米陶瓷基片的生產能力，爐總長 45m，其中的排酸段（陶瓷胚基片預熱段）長 。由于在陶瓷胚基片成型加工過程中，主體原料氧化鋁系粉體，需要用聚乙烯醇縮丁酸（ PVB）、二丁酯（ DBP）等黏合劑粘合，因此陶瓷胚基片中含有聚乙烯醇縮丁酸（ PVB）、二丁酯（ DBP）等有機物。這些有機物在燒結爐的預熱段揮發(fā)，產生 一種刺激人的嗅覺器官，普遍引起不愉快或厭惡、損害人體健康的氣味。因此 需對煙氣進行脫臭治理。 設計依據和標準 《中華人民共和國環(huán)境保護法》 ； 《工業(yè)爐砌筑工程施工及驗收規(guī)范》（ GB502112020） ； 《工業(yè)爐砌筑工程質量檢驗評定標準》 ； 《鋼結構設計規(guī)范》（ GB500172020） ； 《砌體結構設計規(guī)范》（ GB500032020） ； 《外墻保溫工程規(guī)程》（ JG1442020） ； 《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范》（ JGJ462020） ； 9 《低壓配電裝置及線路設計規(guī)范》（ GBJ5483） ； 《通用用電設備配電規(guī)范》（ GBJ5005593） ； 《廣東省地方標準 —大氣污染物排放標準》（ DB44272020） ； 1 《大氣污染物綜合排放標準》 （ GB162971996） ； 1 《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》（ GB1234890） 。 設計原則 （ 1） 不影響陶瓷燒結工藝的正常進行。 （ 2） 不改變陶瓷燒結爐外形結構。 （ 3） 嚴格執(zhí)行國家有關環(huán)境保護的各項規(guī)定，確保處理后的廢氣達標排放。 （ 4） 采用技術先進，運行穩(wěn)定可靠的工藝，將先進性、可靠性和實用性有機結合。 （ 5） 保障處理 系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行，要求工藝流程簡練、設備品質先進可靠，操作簡單 ， 減少設備維修，便于運行管理。 （ 6） 本著安全使用，經濟合理的原則，盡可能降低運行費用。 設計范圍 （ 1） 工藝 流程的選擇和設計 。 （ 2） 非標準設備的制造與標準設備的選型 。 （ 3） 工程設備的運輸、安裝、調試及培訓 。 10 4 脫臭工藝技術方案 脫臭工藝流程 在比較上述五種脫臭技術方法的基礎上，并結合 潮州三環(huán)（集團）股份有限公司陶瓷基片燒結爐 惡臭產生的具體情況，本方案 采用直接燃燒法， 其工藝流程圖如下： 陶瓷胚基片陶瓷燒結爐預熱段陶瓷燒結爐燒結段 陶瓷燒結爐冷卻段陶瓷基片產品熱煙氣間接熱交換器換熱后匯集煙道 煙 囪排 放圖 瓷燒結爐有機廢氣治理工藝流程圖 工藝簡介 本方案采用的直接燃燒法不同于一般意義上的直接燃燒法，它是根據陶瓷基片生產工藝具有高溫燃燒設施這一特點，通過利用廢煙氣的間接傳熱進行燃燒而 治理惡臭污染的。治理工藝簡述如下： 燒結爐燒結段熱煙氣以 10m/s 的流速通過 Ф500mm管道，在鍋爐引風機加壓后，進入燒結爐預熱段的間接換熱器，間接換熱器將燒結爐燒結段熱煙氣的熱量傳遞給陶瓷基片胚體，陶瓷基片胚體受熱后，蒸發(fā)出胚體中的聚乙烯醇縮丁酸（ PVB）、二丁酯（ DBP）等有機物。這些有機物發(fā)熱值較大，送入燒結爐燒結段進行燃燒，燃燒后的熱煙氣又經鍋爐引風機加壓后，進入燒結爐預熱段的間接換熱器，如此周而復始。 11 間接換熱器換熱后的低溫煙氣匯集后經煙囪排放。因為聚乙烯醇縮丁酸（ PVB）、二丁酯（ DBP）等有機 物在高溫下被氧化，氧化反應劇烈且完全徹底，氧化產物是對人體無害的二氧化碳和水，從而解決了 惡臭污染問題。 工程特征 本項目不是普通意義上的環(huán)境污染治理工程（工業(yè)爐窯廢氣處理），而是具有工藝技術改造（節(jié)能）性質并結合環(huán)境污染治理的綜合工程。它具有如下特征： 陶瓷生產工藝技術性強 現(xiàn)行的陶瓷基片燒結爐的陶瓷胚基片預熱段的加熱方式是采用熱煙氣直接加熱的。由于環(huán)境污染治理工程的要求，要改造成間接加熱方式，這需要解決二大技術難題： 陶瓷胚基片預熱段的內部空間能否容納熱煙氣加熱的間接熱交換器 ，經過測定 ，爐的內壁只有 15 公分左右，故換熱器的厚度不能超過此厚度，選取換熱器 公稱直徑以 100 mm 為宜。 實現(xiàn)間接加熱后，熱陶瓷胚基片預熱段的溫度分布能否適應陶瓷燒結工藝的要求 ，所以要求在換熱器加上調節(jié)氣體流量的閥門。 環(huán)境污染治理水平要求高 本項目的治理目標污染物是含有聚乙烯醇縮丁酸（ PVB）、二丁酯（ DBP）等物質的有機氣體，這些物質 蒸氣壓大、容易揮發(fā)，易溶于水和脂肪，嗅閾值極低，即使?jié)舛仁窃?109 數(shù)量級，也會由呼吸器官明顯感覺出來。因此，脫臭效率必須大于 99％。 工程效益大但風險也大 本 項目利用了陶瓷基片胚體中的聚乙烯醇縮丁酸（ PVB）、二丁酯（ DBP）等有機物的熱值，降低了 陶瓷燒結爐的燃料消耗，具有較大的經濟效益。 由于采用直接燃燒法處理 含有聚乙烯醇縮丁酸（ PVB）、二丁酯（ DBP）等物質的有機氣體，氧化反應劇烈、完全徹底， 脫臭效率在 99％以上，環(huán)境效益非常明顯。 工程存在如下二大風險： 實現(xiàn)間接加熱后，陶瓷胚基片預熱段的溫度分布有可能不適應陶瓷燒結工藝的要求而影響產品質量。 12 實現(xiàn)間接加熱后，進入陶瓷胚基片燒結段的氣體中，聚乙烯醇縮丁酸（ PVB）、二丁酯（ DBP）等物質的濃度有可 能達到 “爆炸下限 ”濃度，從而發(fā)生生產事故。 技術關鍵 本方案的技術關鍵是如何進行 間接換熱器對燒結爐預熱段的溫度調節(jié)。必須： 距離燒結爐爐頭 1730mm的 1＃溫度測孔處的溫度為 130℃ ； 距離燒結爐爐頭 1690mm的 2＃溫度測孔處的溫度為 160℃ ； 距離燒結爐爐頭 2960mm的 3＃溫度測孔處的溫度為 220℃ ； 距離燒結爐爐頭 3200mm的 4＃溫度測孔處的溫度為 290℃ ； 距離燒結爐爐頭 2980mm的 5＃溫度測孔處的溫度為 400℃ ； 距離燒結爐爐頭 3100mm的 6＃溫度測孔處的溫度 為 650℃ 。 才能 保證陶瓷基片的產品質量。 本方案的主要優(yōu)點 本方案是將惡臭污染消滅在產品的生產過程之中，是目前國家大力提倡的 “清潔生產 ”的方法。 它不僅從根本上解決了惡臭的污染問題，而且還利用了陶瓷基片胚體中的聚乙烯醇縮丁酸（ PVB）、二丁酯（ DBP）等有機物的熱值，降低了 陶瓷燒結爐的燃料消耗。 13 5 工藝設計計算 因為本陶瓷基片屬于陶瓷高溫產品 ，窯爐中的 最高的 燃燒溫度需達到 1580℃ 以上，才能保證產品的質量，而窯爐中采用的瓦斯作為燃料，經過廠方鑒定，其主要成分為丁烷（ 4 10CH ）而排出的燃燒氣體也很高溫，初始溫度假定在 1100℃ 進行計算。 空氣量、煙氣量及散熱量的計算 產熱量計算： M=85 /kgh 4 10CH 燃燒化學式 ： 4 10 2 2 213 452C H O CO H O? ? ? 先以每 kg 4 10CH 完全燃燒時候所需要的理論需氧量： 13 32 58 kg? ? ? 4 1 03 . 5 8 6 3 2 / 1 1 2 . 1 /k g g m o l m o l k g C H?? 假定干空氣中的氮氣和氧氣的摩爾比是 ，則 1kg 4 10CH 完全燃燒時候所需要的理論空氣量為 1 1 2 .1 ( 3 .7 8 1 ) 5 3 5 .8 /m o l k g? ? ? 即 . 8 /1000Nm kg?? 理論空氣量條件下的煙氣組成： 2 : (1 5 8 / ) 4 7 0 . 0C O k g g m o l m o l? ? ? 2 : (1 5 8 / ) 5 8 6 . 2H O k g g m o l m o l? ? ? 2 : 1 1 2 .1 3 .7 8 4 2 3 .7N m ol?? 理論煙氣量： 7 0 8 6 .2 4 2 3 .7 5 8 0 m ol? ? ? 即 13 /1000Nm kg?? 1 kg 4 10CH 完 全 燃 燒 時 候 所 需 要 的 理論 空氣 量 質 量 流 量 ：4 4 7 0 1 8 8 6 . 2 2 8 4 2 3 . 7 1 6 4 9 5 . 2 g = 1 6 . 5 k g? ? ? ? ? ? 14 實際中瓦斯的燃燒速率為 85 /kgh ，則 85kg 時候 1 6 .5 8 5 1 4 0 2 .5kg?? 因為燃燒時候 陶瓷基片胚體中的聚乙烯醇縮丁酸（ PVB）、二丁酯（ DBP）等有機物會與氧氣反應揮發(fā)出來，故需要比較大的空氣過剩系數(shù)，假定空氣過剩系數(shù) ? 時候，實際煙氣量為 31 3 1 2 0 .2 1 5 .4 /Nm kg? ? ? 實際中瓦斯的燃燒速率為 85 /kgh ，則理論空氣量 385 12 .0 10 20 /Nmh?? 理論煙氣量 385 15 .4 13 09 /Nmh?? 而實際空氣量質量流量： 1 4 0 2 .5 1 .2 1 6 8 3kg kg?? 當理論煙氣量在 1100℃ ，時理論煙氣量的實際體積為 31 3 0 9 (1 3 7 3 .1 5 2 7 3 .1 5 ) 6 5 8 0 /Nmh? ? ? 燃燒過程中的低位發(fā)熱量計算 每 mol 丁烷燃燒放出的熱量為 2900kj ，而１摩爾液態(tài)水汽化時需要吸收 44kj 的熱量 所以燃燒過程中產生的總熱量為 68 5 ( 1 0 0 0 5 8 2 9 0 0 5 1 0 0 0 5 8 4 4 ) 3 . 9 3 1 0 kj? ? ? ? ? ? ? ? ? 換熱器的設計計算 假設空氣中 的溫度為常溫 20℃ 本設計中 直接燃燒 需要較高的起燃溫度，而 直接燃燒 后的凈化氣體溫度也較高， 可達到 1100℃ 。通過熱交換裝置， 提高進入燃燒系統(tǒng)的廢氣的溫度，同時降低排氣溫度，從而降低成本。 本設計采用的 殼 管式換熱器，它結構簡單 、 堅固 、 制造容易 、 處理能力大 、 適應性強 、 操作彈性較大 ， 尤其在高壓 、 高溫和大型裝置中使用更為普遍。 固定 殼 管式換熱器主要由殼體 、 管束 、 管板 、 封頭和折流擋板等部件組成。管束兩端用脹接法或焊接法固定在管板上。 廢氣溫度高于 1100℃ 的管段應選用耐熱合金鋼或不銹鋼， 400℃ 以下的管段， 可以選用低合金鋼或鍋爐用鋼。 鑒于本設計很多的工段都高于 400℃ ，并且考慮不銹鋼的耐 15 用性，故 本設計 全部采用不銹 鋼。 計算散熱量 燃燒后 未 凈化氣量為 QB =6580m3/h 理論空氣量 385 12 .0 10 20 /Nmh?? 實際空氣量 31020 1224 /Nmh?? 當理論煙氣量在 650℃ ，時理論煙氣量的實際體積為 312 24 ( 92 3. 15 27 3. 15 ) 41 36 .7 /Nmh? ? ? 查《化工原理》 P365