浓缩转轮+RCO工艺计算书

设计条件某汽车制造企业在喷涂工序产生工艺废气主要污染物为漆雾、二甲苯、VOCs等，排放量为73万m3/h，具体详见表：工程(mg/m3)要求去除率(%)备注漆雾4.0790二甲苯5490VOCs151.899烟气量730000m3/h污染物漆雾二甲苯VOCs烷总烃120污染物漆雾二甲苯VOCs烷总烃120101.5181.1计算)排气筒高度m最高允许排放mg/m3最高允许排放速率kg/h设计排放mg/m3设计排放速率kg/h15--0.4070.3701.05.43.9(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。装置计算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对漆雾有较佳的捕集效滤。(即漆雾)，避开影响后续的废气处理装置。通过询问某玻璃纤维棉供给商，获得其产品参数：型号初阻力风速瞬间温度厚度标准尺寸(m)

LH/PA-50/6092%-96%15Pa250Pa0.7~1.5m/s3200-3600g/m2170℃190℃50/60mm

LH/PA-10097%-99%20Pa280Pa0.7~1.75m/s3600-4900g/m2170℃190℃100mm型号初阻力终阻力LH/PA-100型号初阻力终阻力LH/PA-10097%-99%20Pa220Pa风速≤0.8m/s容尘量瞬间温度厚度3600-4900g/m2170℃190℃100mm因处理风量较大，设计4套漆雾处理装置，进展并联设置，如示意图所示：则每套漆雾处理装置的处理风量为：730000Q= 4 m3/h=182500m3/h依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：182500A=0.8×3600m2=63.73m2依据该过滤面积，设置漆雾处理装置长度为10米，则宽度为：63.37d= 10 m=6.337m对数据进展化整，取d=6.4m。璃纤维棉供给商的建议，设置两层漆雾过滤装置构造示意图如下：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：P=2层×(20~220)Pa/层=(40~440)Pa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：182500×4.07M= 1000000

=0.74kg/h4.5kg/m2，则玻璃纤维棉更换周期为：0.74kg/h4.5kg/m2

=0.16m2/h风道部位钢板和塑料风道砖和混凝土通道主管支管6~14风道部位钢板和塑料风道砖和混凝土通道主管支管6~142~84~122~6设计漆雾处理装置进出口半径为1.1m，则对应风管风速为：182500S=1.1×1.1×3.14×3600m/s=13.34m/s<14m/s因此该半径符合相关设计要求。装置尺寸(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 玻璃纤维消耗量 0.16m2/h浓缩装置风量为：730000Q= 2

m3/h=365000m3/h转轮处于连续转动状态中，工厂排出的处理气(V)中，局部用作冷却气用，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。(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：过滤面积通过询问浓缩转轮供给商，建议过滤风速≤2m/s。据供给商介绍，浓缩转轮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：Q 360° 365000 360°S=3600V

= × 300° 3600×2 300°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：V= 365000

360° 1.91m× = =1.9m/s<2m/s3600×63.585 300° 300°符合供给商参数要求。浓缩转轮转速轮的去除效率，而转速的大小意味着吸附和脱附时间的长短。加快吸附剂的更替。再生区足够的再生时间。依据供给商推举，最正确转速实质是吸附与脱附时间的掌握，以实现转轮去2-6转/h，而在系统调试时依据工况实际调整。转轮厚度转轮的吸附容应确保吸附区转入再生区时，吸附区还未到达饱和。厚度越转轮厚度取600mm。脱附温度(沸点)、转轮设备的隔热效率、冷却区的冷却力量。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。但假设脱附温度太高，因传热作用，会造成靠脱附区一侧吸附区吸附效率降降低吸附效率。200℃。综合上述计算，单套浓缩转轮装置的各项参数统计如下：装置尺寸需能装入长×宽×高)10×4.45×10(m)φ9×0.6m的转轮以及检修孔、电机等关心设施脱附风量1.9m/s365000m3/h36500m3/h浓缩比10倍催化氧扮装置风量为：73000Q= 2

m3/h=36500m3/h以下为单套RCO的计算过程。催化剂用量计算外形尺寸mm 50×50×50积存密度(kg/L) 0.6±0.05外形尺寸mm 50×50×50积存密度(kg/L) 0.6±0.05比外表积(m2/g) 76空速(L/kgh) 8000~20230催化剂活性温度 250-350℃依据催化剂供给商供给的参数，取空速为15000L/kg·h、积存密度0.6kg/L，则单套RCO所需催化剂量为：35600×1000M=RCO计算参数汇总

15000

kg=2.43t=4.6m3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。数如下：工程依据数据单位处理凤量V任务书36500m3/hVOC浓度ε任务书2.058g/m3VOC进气温度Ti任务书25℃VOCs均为VOC燃烧热h 43377kJ/kg二甲苯VOC净化率η设置参数99%RCO蓄热室加热侧设计换热效率设置参数98%η1RCO蓄热室蓄热侧设计换热效率设置参数95%η2RCO氧化温度Tr进气/烟气密度ρ散热损失ψ间接头系数ω切换时间T助燃燃料气系数β空气温度TeHcom蓄热体导热率λ蓄热体孔隙率α蓄热体比外表积X蓄热体密度ρ蓄热体热容量CxVOC停留时间Tv蓄热体当量孔径deδ实际海拔Z标准大气压P0℃空气密度ρ1失(500m)ΔP风机组整体效率η3

设置参数、

32025℃的密度选取25℃的密度选取阅历常数150000kJ/h阅历常数1%设置参数1.5min1.2CH4m/s设置参数1.05设置参数25℃物性参数35900kJ/m3物性参数1.5W/mk物性参数59%物性参数900m2/m3物性参数800kg/m3物性参数950kJ/m3℃设置参数1s物性参数0.003m物性参数0.001m任务书50m物性参数101.325kPa物性参数1.293kg/m3阅历常数4000Pa阅历常数0.7

℃kg/m3逆清洗排烟温度逆清洗排烟温度T设置参数300℃rbVair设置参数2m/s保温层计算铝纤维模块产品参数：分类/温度W/(mK)渣球含量理论体积密度(kg/m3)常用产品规格

1050 1260 1400λ=0.12148+8.148×10-5×T+3.703×10-8×T2≤20200±10；220±10(mm)Al2O3(%)(mm)Al2O3(%)ZrO2(%)Al2O3+SiO2(%)Fe2O3(%)≤1.0≤0.2≤0.2K2O+Na2O(%)≤0.5≤0.2≤0.2包装形式纸箱/编织袋(1)计算参数设置工程数据单位RCO氧化室温度Tr320℃RCO氧化室温度Ti25℃RCO最高排气温度Trb300℃空气环境温度Te25℃环境平均风速环境平均风速Vair2m/s(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=1/2Tr+Tw11/2(320+40.96)=180.45℃(4)保温棉导热系数λ2由供给商供给，取λ2=0.139W/m·K(5)外界空气对流换热air h =11.63+6.95×V 0.5=11.63+6.95×20.5=21.46W/(m2air (6)综上计算，保温层厚度w1 r w1 2 w1 e D =(T－T )×λ/((T －T)×h w1 r w1 2 w1 e =(320-40.96)×0.139/((40.96-25)×21.46)=0.113mw1为保证保温效果，对保温层厚度取整为D =0.15mw1燃烧平衡工程数据工程数据单位风量Vε365002058254337799320951.1691150000CH41.225359001.05m3/hmg/m3进气温度Ti℃VCO燃烧热hVOC净化率ηTrRCO蓄热室加热侧换热效率η1进气/烟气密度ρRCO散热损失ψ助燃燃料kJ/kg%℃%kJ/h助燃燃料过量空气系数β助燃空气温度Te℃助燃燃料低位热值HcomkJ/m3间接头系数ω进气比热容Ci查25℃时空气比热容，得到进气比热容Ci=1.00626kJ/kg·℃RCO入口带入总能量Q1=ω×V×ρ×Ci×Ti=1.05×36500×1.1691×1.00626×25=1127159.56kJ/h加热侧气体温度Ti2=η1×(Tr－Ti)/100+Ti=305.25℃加热侧气体比热容Ci2=1.05kJ/kg·℃加热侧气体总能量Q2=ω×V×ρ×Ci2×Ti2=1.05×36500×1.1691×1.05×305.25=14360805.4kJ/hVOC总产热Qv=(V×ε×h/1000000)×(η/100)=(36500×2058×43377/1000000)×99%=3225767kJ/h(8)Qex=Q2-Q1=13233645.8kJ/h单位质量助燃燃料所需实际空气量Vk=(0.264×Hcom/1000-0.25)×ß=11.3m3/m3助燃空气比热容Ck=1.006kJ/kg·℃单位质量助燃燃料所需空气自带热量Qk1=Vk×ρ×Ck×Te=11.3×1.302×1.006×25=370.02kJ/h氧化室内烟气比热容Cr=1.05kJ/kg·℃助燃燃料量M=(Qv+Q2－ω×V×ρ×Cr×Tr－φ)/(Hcom+Qk1－Vk×ρ×Cr×Tr)=(3225767+14360805.4－1.05×36500×1.1691×1.05×320－150000)/(35900+370.02－11.3×1.302×1.006×25)=66.35m3/h助燃燃料释放能量Qcom=M×Hcom=2381965kJ/h助燃空气量Vr=M×Vk=750m3/h氧化室总烟气量V3=M×Vk+ω×V=39075m3/h氧化室总能量3×k+×××C×T=15349348kJ/h蓄热侧入口总热量Q4=Q3=15349348kJ/h蓄热侧出口总能量Q5=Q4－Qex=2115702.2kJ/h蓄热侧总排烟量V4=V3=39075m3/h蓄热侧出口温度取To=50℃蓄热侧出口烟气比热容估算Co=1.0136kJ/kg·℃蓄热室出口烟气温度核算To=Q5/V4/ρ/Co=45.7℃RCO蓄热室蓄热侧换热效率η2=(Tr-To)/(Tr-Ti)=93%蓄热体用量计算计算参数

工程空塔流速Vk进气温度Ti

1.425

单位m/s℃加热侧氧化室进气温度Ti2RCO氧化温度Tr最大蓄热室交换热力Qex蓄热侧出口烟气温度To蓄热体导热率λ蓄热体孔隙率α蓄热体比外表积X蓄热体孔壁厚δ切换时间T蓄热室加热侧气体定性温度

3053201320645245.71.5599000.0030.0011.5

kJ/kg℃kJ/h℃W/m·K%m2/m3mmminTj=1/2×(Ti+Ti2)=165℃蓄热室蓄热侧气体定性温度Tx=1/2×(Tr+To)=182.85℃5蓄热室加热侧定性流速

Vi=Vk/α=2.37m/sVjp=Vi×(273.15+Tj)/(273.15+Ti)=3.48m/s蓄热室加热侧出口气体流速Vi2=Vi×(273.15+Ti2)/(273.15+Ti)=4.6m/s氧化室内烟气平均流速Vy1(截面等同蓄热室)=(Vk×(273.15+Tr)/(273.15+Ti))=2.79m/s蓄热室蓄热侧定性流速Vxp=Vi×(273.15+Tx)/(273.15+Ti)=3.62m/s蓄热室蓄热侧出口流速Vo=Vi×(273.15+To)/(273.15+Ti)=2.53m/s蓄热室加热侧对流换热系数jphj=(0.03/de0.17)×(0.0526×0.6780.4×V0.83/((63.85×10-6)0.83)=31W/(m2·K)jp蓄热室蓄热侧对流换热系数xphx=(0.03/de0.17)×(0.0526×0.6780.4×V 0.83/((63.85×10-6)0.83)=31.98W/(m2·K)xp综合换热系数K=1/(1/hj+1/hx+0.5δ/2/λ)=15.7W/(m3·K)蓄热室气体定性温度下比热容Cd=1.02215kJ/kg·℃蓄热室对数温差25))/In((320－305)/(45.7－25))=17.7℃单个蓄热室换热面积A=(T/60)×Qex×1000/(K×ΔT×T)=19539m2单个蓄热室蓄热体体积Vxrs=A/X=21.7m3RCO，则蓄热体总用量Vxrs×2=43.4m3RCO尺寸计算综上述计算，RCO保温层厚度≥0.15m，单塔催化剂用量≥2.03m3，单塔蓄热体用量≥21.7m3。22.528m3>21.7m3，符合设计要求。2.048m3>2.03m3，符合设计要求。的保温层及蓄热体、催化剂，以及留有进出风管道安装空间，RCO单塔长度设置为3.4m，宽度设置为3.4m，高度4.25m3.4×3.4×4.25(m)V

=36500/3600=10.14m3，氧化室宽氧化室度需与蓄热室保持全都，设置其长度为7.5m，则其高度H=10.14/(7.5-0.15-0.15)/(3.4-0.15-0.15)+0.15=0.604m装置尺寸(长×宽×高) 7.8×3.4×4.9(m)单塔蓄热体用量 22.528m3单塔催化剂用量 2.048m3装置尺寸(长×宽×高) 7.8×3.4×4.9(m)单塔蓄热体用量 22.528m3单塔催化剂用量 2.048m3氧化室停留时间 0.85sRCO风机计算50m，汇总各计算参数如下：工程数据单位Z50mP101.325kPa01标准大气压)1.293kg/m3标准系统压力损失(500m，50℃)ΔP4000PaVRCO)m3/hVOCTi25℃Te25℃500m大气压实际大气压

P=P×(1-500/44330)5.255=95.46kPan1P=P×(1-Z/44330)5.255=100.73kPan1标准状态密度ρn=ρ1×(273.15/(273.15+50))×P1/P=1.03kg/m3实际气体密度ρ21=ρ1×(273.15/(273.15+Ti))×P1/P=1.1776kg/m3实际空气密度ρ22=ρ1×(273.15/(273.15+Te))×P1/P=1.1776kg/m3实际处理凤量

Va=V×ω=36500m3/hΔP1(50m,50℃)=ΔP×(ρ21/ρn)=4574.475Pa风机轴功率实际计算风量Va1=Va×((273.15+50)/(273.15+20))×(P/P1)=42706.56m3/h标准状态所需功率Pw(500m,25℃)=(Va1×ΔP/3600/1000)×1.2=56.94kW主风机计算因系统总处理风量太大，设置四台主凤机并联，则每台主凤机处理风量为18.25m3/h2.4Pw2为325.6kW。2.6混合换热器计算100%，且设备构造简洁，易于维护。(1)汇总各计算参数如下工程混合端工程混合端热端冷端风量(m3/h)(℃)Qo=36500To=200Q1T1=320Q2T2=252经查询：200℃时空气比热容为1.026kJ/kg·℃，密度为0.465kg/m3；320℃时空气比1.051kJ/kg·℃，密度为0.37kg/m3；25℃时空气比热容为1.006kJ/kg·1.169kg/m3。依据设计条件，混合端所含有的热量为36500×200×0.465×1.026=3482757kJ依据热量守恒定律，1×T1×1×12T2×ρ2×2=3482757kJ，即124.4384Q1+29.40035Q2=3482757kJQ1=25000m3/hQ2=12646.2m3/h。(3)混合换热器半径计算询问混合换热器供给商，其建议内部风速≤8m/s，则混合换热器半径为：1.2m，同时加0.3m1.5m。4)混合换热器高度计算询问混合换热器供给商：塔顶至热端管口L1=Di=0.12m热端管口至扰流板L2=Di=0.12m扰流板至混合端管口L3=Di=0.12m混合端管口至塔底L4=Di+0.1=0.22m塔顶至热端管中心M1=L1=0.12m热端管中心至混合端管中心M2=4×L2=0.48m混合端管中心至塔底M3=M2=0.48mH=L1+L2+L3+L4+M1+M2+M3=1.66H=2m。综合上述计算，单套混合换热器的各项参数统计如下：)