white line white line
Заявки на оборудование просьба присылать в технический отдел на e-mail info@ence.ch, тел. +7 (495) 225 57 86
white line white line

Установка утилизации паров растворителей с линий покраски стальной полосы, количество выделяемых паров до 225 л/час.

Установка была разработана в 2010 году специалистами компании ENCE GmbH по техническому заданию крупного российского металлургического комбината.

Техническое задание Заказчика на проектирование:

Разработать установку для обезвреживания и утилизации паров растворителей, поступающих с технологического цикла « сушка полимерных покрытий» на стальной полосе.

Разрабатываемая установка должна обезвреживать органические выделения и продукты сгорания из сушильных печей и обеспечивать качественный и количественный состав выбросов вредных веществ в атмосферу нормам ПДК.

Исходные технические данные

Количество выделяемых паров растворителей
с одной печи – до 225 л/час.

Местная концентрация органических растворителей
в одной печи – до 10 г/ Нм³.

Концентрация органических растворителей
на выходе из печи – до 4,8 г/ Нм³.

Максимальная температура отсасываемых газов из печи до 400 °С.

Максимальный объем «грязного воздуха» уходящего
из одной печи – 135 000 Нм³/час.

Средний удельный вес отсасываемых газов – 0,720 кг/м3.

Значения давлений:
– скоростного до 45 Па;
– статического до 50 Па;
– полного до 90 Па.

Скорость воздушного потока до 15 м/с.

Состав продуктов сгорания печи: СО2 1.2 – 1,0 %, О2 18,9 – 19,2 %, СО – 0,0 %.


Состав и характеристики растворителей применяемые различными производителями полиэфирных эмалей прилагаются.

Состав растворителей для полиэфирной эмали:

Растворитель: CAS номер: %
Сольвент-нафта (нефть), Легкий ароматическая 64742-95-6 15-20
Диэтиленгликоль монобутилацетат (бутил карбитол ацетат) 124-17-4 5-10
2-бутоксиэтанол 111-76-2 3-8
1-метокси-2-пропанол 107-98-2 3-8
двухосновные сложные эфиры N/A 0-5
Сольвент-нафта (нефть), тяжелая ароматическая 64742-82-1 0-5

Наименование CAS-номер: Температура самовос- пламения °C Предел взрываемости, объемн.% Температура кипения °C Теплота сгорания Молеку- лярный вес Число атомов углерода Плотность, г/мл
Сольвент-нафта (нефть), Легкий ароматическая 64742-95-6 > 450 0.8-7 155-181 41 MДж/кг 123 г/моль 9 - 10 0.80
2-бутоксиэтанол 111-76-2 240 1.1-10.6 168-172 30.5 MДж/кг 118 г/моль 6 0.90
двухосновные сложные эфиры N/A 370 N/A 196-225 21.9 MДж/кг 159 г/моль 5 - 7 1.10
1-метокси-2-пропанол 107-98-2 270 1.9-13.1 120 26.0 MДж/кг 90 г/моль 4 0.90
Диэтиленгликоль монобутилацетат (бутил карбитол ацетат) 124-17-4 299 1-5.3 245 28,8 MДж/кг 204 г/моль 10 1,00
Сольвент-нафта (нефть), тяжелая ароматическая 64742-82-1 230 1.4-8 178 435,5 MДж/кг 158 г/моль 9-12 0,78

Состав ЛКМ:

Установка утилизации паров растворителей с линий покраски стальной полосы Установка утилизации паров растворителей с линий покраски стальной полосы Установка утилизации паров растворителей с линий покраски стальной полосы

Содержание растворителей в ЛКМ:

  Растворитель CAS number CAS-Номер Процентное содержание
Primer Uni Yellow Сольвент (нефть), легкие ароматические углеводороды 64742-95-6 5 - 7 %
Сольвент (нефть), тяжелые ароматические углеводороды 64742-94-5 16 - 18 %
1-Метоксипропан-2-ол ацетат 108-65-6 16 - 18 %
Dibasic ester mixture 627-93-0 / 1119-65-0 / 106-65-0 7 - 9 %
Sigma Plus Ксилол, Диметилбензол (смесь изомеров) 1330-20-7 5 - 9%
Сольвент (нефть), легкие ароматические углеводороды 64742-95-6 2 - 4 %
Сольвент (нефть), тяжелые ароматические углеводороды 64742-94-5 4 - 7 %
2-Бутоксиэтанолацетат 112-07-2 5 - 9,5%
Диэтиленгликоля монобутиловый эфир ацетат 124-17-4 3 - 5 %

Технические требования к проектируемой установке

Состав вредных веществ после установки обезвреживания не должен превышать нормы ПДК, действующие в РФ.

Модернизированное и приобретенное оборудование должны соответствовать требованиям промышленной безопасности и санитарным нормам, действующим в РФ.

Описание предложенного специалистами компании ENCEGmbH решения:

Предложенное техническое решение базируется на основе процесса термического окисления очищаемых паров. Установка состоит из 4 модулей, каждый имеет производительность 72 000 Нм3/час. Суммарная максимальная производительность установки 288 000 Нм3/час. Модульная конфигурация установки позволяет гибко варьировать необходимую производительность установки, включая в процесс необходимое количество модулей.

Установка утилизации паров растворителей с линий покраски стальной полосы

Схема установки

Установка утилизации паров растворителей с линий покраски стальной полосы

Принцип работы

Метод утилизации летучих органических соединений в регенеративном термическом окислителе базируется на процессе термического окисления. Химический процесс термического окисления достаточно прост: температура потока очищаемых паров повышается до такой точки, когда химические связи, которые удерживают летучие органические молекулы вместе, разрушаются. Летучие органические соединения в паре превращаются в углекислый газ, H2O, и термическую энергию благодаря высокой температуре камеры сгорания.

Процесс регенеративного термического окисления протекает в двух камерах рекуперации энергии системы, в которых размещаются керамические вставки, рекуперирующие тепло. Керамические вставки, рекуперирующие тепло выполняют функцию теплообменника для системы. Две камеры работают по принципу адсорбции (адсорбция с переменным слоем) т.е. принцип перемещения через 2 слоя с помощью реверсирования потока. В случае применения данного принципа с использованием керамических вставок процесс называется регенерацией.

Установка утилизации паров растворителей с линий покраски стальной полосы

Когда очищаемые пары проходят через первый слой керамических вставок, он адсорбирует тепловую энергию, хранящуюся в массе керамического материла, которая предварительно нагревает поток отработанных газов. Затем очищаемые пары попадает в камеру реактора горелки, где теплом от горелки очищаемые пары нагреваются до достижения рабочей температуры системы. После того как температура повысилась и продержалась некоторое время, очищенный пар поступает во вторую камеру рекуперации энергии. Когда поток пара проходит через камеру, холодная масса керамического материала адсорбирует тепловую энергию потока очищенного пара и сохраняет тепловую энергию для обратного потока системы. Как только тепловая энергия первой камеры уменьшается в результате адсорбции входящего воздушного потока, поток через систему поворачивается, и загрязненный входящий поток пара затем направляется через первичную адсорбционную камеру, а поток очищенного пара теперь проходит через предыдущую камеру.

При применении реверсирования очищаемого пара через слои керамического материала необходимо добавлять во входящий поток минимальное количество тепловой энергии для поддержания минимальной рабочей температуры системы. Размер слоев керамических вставок таков, что максимум 95% КПД рекуперации энергии, возможно, достичь при помощи процесса регенерирующего реверсивного потока.


Схема движения потоков в модуле

Установка утилизации паров растворителей с линий покраски стальной полосы

Пояснения к схеме:

Вход поступающих паров на очистку поступает посредством вентилятора справа. Затем пары направляются горизонтально через верхний манифольд. Потом, (следите за белой стрелой) они движутся вверх, сквозь верхний слой керамической среды /керамического материала (выделен оранжевым цветом) и движется в голубую секцию, где они проходят через камеру горелки и вниз через нижний слой керамической среды / материала, после чего уже очищенные пары (стрелка голубого цвета) и чистый воздух поступают в выхлопную трубу.

Сзади белой выпускной трубы находится заслонка, которая каждые 90 секунд до 2 минут изменяет направление воздушного потока на противоположенное, чтобы тепло, регенерированное керамической средой / материалом, могло быть использовано наилучшим образом. Установки используют очень небольшое количество топлива из-за превосходной регенерации тепла.

Обзор предложения

Предложение подробно описывает поставку одной (1) собранной установки, включающей в себя 4 модуля. Каждый модуль способен переработать 72 000 м3/час отходящих с линии покраски паров.

Ниже приведено описание объема поставки, который мы предлагаем, для каждого модуля входящего в состав установки:

  • Один модуль, двухкамерный, с эффективностью удаления (очистки) загрязняющих веществ 95%
  • Две камеры теплообменников, с возможностью рекуперации до 90% тепла со керамическими пористыми вкладками для возврата тепла
  • Одна секция камеры сжигания, сконструированная для времени нахождения в ней технологического газа
  • Один нагнетательный технологический вентилятор в комплекте с двигателем с частотно-регулируемым электроприводом
  • Одна горелка, работающая на природном газе для камеры сжигания
  • Один направляющий клапан потока
  • Один впускной паровой коллектор
  • Один выпускной паровой коллектор
  • Одна отсекающая заслонка на входе свежего воздуха в сборе
  • Один вентилятор подачи воздуха горения
  • Одна линия подачи топлива на горелку разработанная в соответствии с NFPA
  • Один пульт управления на базе ПЛК
  • Одна выхлопная труба, высота разгрузки – 7,5 м над уровнем земли, 1 общая на две установки

Следующая позиция поставляется и распределяется между каждой группой отдельных модулей установки для комплектации целой установки каждого объекта:

  • Комната (-ты) управления электрическим оборудованием

Габаритные размеры установки

Предварительно занимаемая площадь 15 м х3,6 м (каждый блок)
Вес 1 блока 68 т

Установка рассчитывалась с учетом следующих исходных данных:

Технологические данные

Поток
Объем и тип потока
Печные отработанные газы
до 288 000 Нм3/ч (все 4 печи) при макс. температуре отработанных газов 400°C

CO2 - 1.0 до 1.2% по объему
O2 - 18.9 до 19.2% по объему
CO - 0.0% по объему
N2 - 79.6 до 80.1% по объему
Растворяющее вещество - 0.094% по объему. макс/ 4.8 г/Нм3

Макс. Теплоотдача общая:
Макс. Теплоотдача на 1 блок:
41 000 000 БТЕ/ч или 683 333 БТЕ/мин
10 250 000 БТЕ/ч или 170 833 БТЕ/мин

Исходный состав паров

Растворитель CAS - номер Содержание, %
Солвент-нафта (нефть), легкая ароматическая 64742-95-6 15-20
Диэтиленгликоль монобудилтацетат (бутил карбитол ацетат) 124-17-4 5-10
2-бутоксиэтанол 111-76-2 3-8
1-метокси-2-пропанол 107-98-2 3-8
Двухосновные сложные эфиры Нет 0-5
Солвент-нафта (нефть), тяжелая ароматическая 64742-82-1 0-5

Описание CAS номер Температура самовос- пламенения, °С Пределы взрыва-емости, % Темпе- ратура кипения, С Теплота сгорания, МДж/кг Молекуляр- ный вес, г/моль Число атомов углерода Плотность, г/мл
Солвент-нафта (нефть), легкая ароматическая 64742-95-6 более 450 0.8-7 155-181 41 123 9-10 0.80
2-бутоксиэтанол 111-76-2 240 1.1-10.6 168-172 30.5 118 6 0.90
Двухосновные сложные эфиры нет 370 нет 196-225 21.9 159 5-7 1.10
1-метокси-2-пропанол 107-98-2 270 1.9-13.1 120 26.0 90 4 0.90
Диэтилен-гликоль монобутил ацетат (бутил карбитол ацетат) 124-17-4 229 1-5.3 245 28.8 204 10 1,00
Солвент-нафта (нефть), тяжелая ароматическая 64742-82-1 230 1.4-8 178 435.5 158 9-12 0.78

Расчетный состав паров

Растворитель CAS - номер Содержание в установке дожигания газов, %
Солвент-нафта (нефть), легкая ароматическая (нефтяной растовритель) 64742-95-6 100%

Пояснения:

Изменения в расчетном химическом составе паров произошли потому, что при температуре на входе в окислитель при 400C все другие пары будут уже переработаны (преобразованы), поскольку имеют температуру самовоспламенения (самоокисления) меньше 400 С. При расчете установки принимался во внимание наиболее худший возможный вариант, при котором будут обрабатываться все ЛОС с температурой самовоспламенения выше 450 С и будет происходить их разрушение. Такой подход дает абсолютный гарантированный 100%-й запас результата утилизации.


Примечание:

При подготовке предложения на оборудование предполагалось, что очищаемые пары не содержат совсем или содержат в очень малых концентрациях взвешенные частицы в технологическом потоке при его поступлении в установку регенеративного термического окисления.

Нормальная рабочая температура установки
Максимальная температура камеры установки
КПД теплообменника
Ожидаемый процент очистки
Размещение установки
Расход природного газа при разогреве установки

Потребление природного газа при работе 1 модуля
760°C

982°C

до 95%
95%
в помещении
283 стандартных м3/час при 0,7 бар для прогрева керамической структуры во время прогрева 1-го модуля
< 14,16 стандартных м3/час

Примечание:

Пропускная способность каждого модуля будет 283 станд. м3/час. Это номинальный размер горелки. Модуль будет способен потреблять этот объем только во время подогревания, направляя тепло в слои керамической среды (материала).

Во время работы с выделением тепла от органического соединения, эти системы будут работать с горелкой, переключенной на минимальное пламя (огонь), что меньше 14,16 станд.м3/час потребления природного газа для каждого модуля.

Электропитание

Электропотребление

Потребление сжатого воздуха

Технические характеристики сжатого воздуха
Прим. габариты оборудования

Прим. вес оборудования
400/ 50 Гц / 3 фазы

прим. 200 кВт при полной загрузке для каждой установки
(макс)0,14 м3/мин. О,085 м3/мин (среднее)
(каждая установка)
5,5 бар изб. при -40 град. точка росы

15,24 м длина х 3,66 м ширина (каждая установка)

68 т (каждая установка)

Спецификация оборудования для каждого модуля

Технологический вентилятор системы

Технологический системный вентилятор используется для вытяжки отработанных газов через коллекторный воздуховод и их нагнетания через Систему Окислителя. Вентилятор допускает нейтральное давление на входе во время нормальной работы.

Промышленный вентилятор идет в комплекте с 225 кВт IEC двигателем с повышенным КПД. Корпус вентилятора произведен из толстостенной углеродистой стали, проваренной непрерывным швом. Вентилятор укомплектован роликоподшипниками для работы в тяжелых условиях эксплуатации, с масленками для консистентной смазки, защитными кожухами вала, уплотнением вала и люком для ТО вентилятора, если потребуется.

Регулирование объема выхлопного потока должно достигаться благодаря использованию частотно-регулируемого привода, который поставляется с оборудованием.

Производитель вентилятора New York Blower
Предполагаемый размер двигателя 225 кВт
Тип двигателя TEFC с повышенным КПД инверторный
Конструкционные материалы вентилятора корпус из углеродистой стали основание и цоколь должны быть из углеродистой стали
Дифференциальное реле давления Серия Dwyer 1950 или эквивалент
Частотно-регулируемый привод Yaskawa или эквивалент
Преобразователи давления Endress+Hauser или эквивалент
Включенные дополнительные опции к вентилятору Люк и дренаж Входные и выходные фланцы с отверстиями

Нижеуказанные предполагаемые уровни звукового давления - для расстояния 1м. Актуальные уровни звукового давления необходимо подтвердить после подбора вентилятора

Ограничительный уровень звукового давления (туннельный вход и выход)

Шум по (А) шкале
Средняя частота
октавной полосы (Гц)
Ограничительный уровень звукового давления на 1 м
Общий шум на 1 м.:

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

67 75 79 82 84 82 79 74

88 дБ (А) при свободных полевых условиях

Камеры регенерации энергии

Камеры регенерации энергии в системе выполняют функцию корпуса для материала регенерации тепла, который используется в ходе циклов регенерации системы. Камеры теплоизолированы при помощи блочных материалов из керамического волокна.

Размер каждой камеры будет рассчитан на максимальный предполагаемый расход паров технологического процесса. Каждая камера будет разработана с учетом требуемого термического КПД, перепада давления и требований к физическому размеру.

Материал решетки и опорная конструкция для керамического материала будут изготовлены из нержавеющей стали SS 304 с целью обеспечения структурной стабильности при эксплуатации в высоких температурах.

Общая производительность каждой камеры 72 000 м3/час
Примерная температура на входе Макс. температура 400 °C
Кол-во камер регенерации энергии 2
Примерный размер камеры материала ~2 м x 6,5 м
Материал корпуса камеры (облицовочный) Углеродистая сталь
Материал теплоизоляции Цельное керамическое волокно
Опора камеры среды Решетка из нержавеющей стали SS304

Керамические материалы теплообмена

Материал теплообмена будет представлять собой химически устойчивый структурированный керамический материал. Количество материала и конфигурация слоя будут таковыми, чтобы добиться 90 % КПД восстановления тепла при максимальных расчетных параметрах расхода.

Тип Структурированный материал
Эффективность материала (КПД) До 90%
Примерная толщина слоя До 1,2 м
Примерный объем материала Каждая камера – до 15,86 м3
Всего – до 31,71 м3

Установка утилизации паров растворителей с линий покраски стальной полосы

Срок службы материала при расчетных технологических условиях составит, 15 лет.

Камера сгорания

Камера сгорания имеет два назначения в системе. Назначение первое - подвод требуемой тепловой энергии для того, чтобы довести подогретый воздух, выходящий из слоя регенерации энергии, до требуемой рабочей температуры с помощью розжига горелки в камере. Назначение второе - удержание технологического потока при рабочей температуре для требуемой повышенной температуры для того, чтобы достичь требуемого КПД разрушения – обычно это называется временем нахождения.

Расчетная рабочая температура
Нормальная
Максимальная
Ожидаемый КПД очистки отходящих паров
Материал кожуха:
Изоляционный материал:
Контроль температуры:
Дверь доступа

760 С
982 С
95 %

углеродистая сталь
блоки из керамического волокна
термопары типа «К» Duplex
с внутренней изоляцией, поворотным устройством

Горелка и воздух камеры сгорания

Назначение горелки на установке – создание и подвод тепловой энергии, которая требуется для поднятия температуры на выходе материала теплообмена до требуемой рабочей температуры камеры сгорания исключительно во время пуска. Во время технологической операции огонь (пламя) горелки должен быть уменьшен, поскольку концентрация летучих соединений возрастает.

Одна воздуходувка подачи воздуха на сгорание будет использована для горелки камеры сгорания. Воздуходувка подачи воздуха на сгорание будет подавать требуемый объем воздуха к горелке и будет оснащена заслонкой для контроля объема.

Производитель горелки
Количество горелок
Приблизительный номинальная теплоотдача каждой горелки
Воздуходувка подачи воздуха на сгорание воздуходувка
Приблизительный общий объем воздуха сгорания
Eclipse или эквивалент
1
10 ммВТU/час

New York или эквивалент

3000 Нм3/ минуту

Линия подачи топлива

Линия подачи топлива состоит из магистрального газопровода, который безопасно подает природный газ к горелке камеры сгорания. Для подачи топлива в горелку будет использоваться 1 магистральный трубопровод.

Система подачи топлива горелки будет разработана с учетом нормативов Национальной Ассоциации Пожарной Безопасности NPFA.

Запорные краны с ручным управлением
Y-образный сетчатый фильтр
Регулятор давления
Реле высокого и низкого давления газа
Отсечные клапаны топливного газа с концевыми выключателями
Манометры
Apollo или эквивалент
Mueller или эквивалент
Sensus или эквивалент
Dungs или эквивалент
Siemens или эквивалент

Mil Jocco или эквивалент

Система клапанов

Установка утилизации паров растворителей с линий покраски стальной полосы

Назначение регулирующих клапанов – направлять движение технологического потока в/из камер регенерации энергии для процесса восстановления.

Заслонки будут спроектированы таким образом, чтобы выдерживать максимальные температуры отработанных газов, возникающие при высокотемпературных процессах.

Основным уплотнением в системе будет посадка «метал по металлу» вторичное уплотнение круглого сечения каплеобразной формы с хвостиком для крепежа (см. рисунок), для обеспечения минимальной протечки клапанов.

Трубопровод на входе и выходе с фланцевым присоединением.

Тип заслонки Поворотная
Кол-во заслонок 1
Материал заслонки
Корпус
Лопатка
Вал

Нержавеющая сталь 304
Нержавеющая сталь 304
Нержавеющая сталь 304
Тип привода пневматический
Производитель привода "Max-Air" или аналогичный
Производитель направляющего клапана "Max-Air" или аналогичный
Входные и выходные коллекторы Нержавеющая сталь 304

Технологическая отсекающая заслонка / заслонка на входе свежего воздуха

Назначение технологической отсекающей заслонки состоит в том, чтобы изолировать систему от технологического потока. Заслонка на входе свежего воздуха пропускает наружный воздух для продувки системы во время запуска. Обе заслонки будут механически соединены в T-образную конструкцию и будут работать по принципу «вкл./выкл.»

Тип заслонки «баттерфляй»
Материал заслонки Нерж. 304/углеродистая сталь
Тип привода пневматический
Производитель привода "Max-Air" или аналогичный

Выпускная труба

Выпускная труба будет поставлена вместе с окислителем для того, чтобы направлять объем очищенного воздуха в атмосферу. Труба будет поставляться в разобранном виде и потребует монтажа и опоры на месте установки. Труба проектируется и предлагается в следующем виде: высота разгрузки – 7,5 метров над уровнем земли, материалы изготовления – углеродистая и нержавеющая сталь. Так же будут предоставлены два (2) контрольных отверстия диаметром Ду 80.

Выпускная труба будет изолирована внешней изоляцией на высоту 2,4 м от уровня земли.

Система управления / оборудования обеспечения безопасности и контроля

Установка будет иметь полностью автоматическую систему управления и контроля, спроектированную по стандарту UL508A.

Система управления будет оснащена полностью автоматизированным кнопочным управлением на протяжении всей последовательности операций системы окислителя. Конструкция с одной кнопкой пуска/останова обеспечивает простоту эксплуатации и устраняет возможность совершения оператором дорогостоящих ошибок.

Система будет включать современные дисплеи (устройства воспроизведения) и графические устройства для получения статуса рабочего состояния, сообщений о неполадках/нахождении и устранении неисправностей. Датчик неполадки покажет сообщения, сообщающие причину любого останова системы или останова средств управления. Сообщения минимизируют время, требующееся для исправления неисправного состояния, минимизирует время, затрачиваемое для поиска и устранения неполадок (диагностики) и увеличивают время работы технологического процесса

Каждая система управления будет установлена в общей комнате управления электрической системой вместе с частотно-регулирующими приводами, силовым распределительным щитом, автономной системой управления отоплением, вентиляцией и кондиционированием (HVAC), столом и запирающейся дверью. Комната управления будет расположена со стороны торца вентилятора РТО установки и будет обеспечена должным освещением для возможности круглосуточного доступа.

Тип панели управления
Интерфейс оператора
Стандарт панели управления
Частотно-регулируемый привод
ПЛК Allen Bradley
Система управления горелки
Тип (прибора, обеспечивающего) безопасность пламени
Напряжение Сеть
Контроль
NEMA 1
AUD EZTouch Color
UL508a
Yaskawa или эквивалент
Allen Bradley MicroLogix или эквивалент
Eclipse или эквивалент
UV Scanner

400 В AC / 3 фазы / 50 Гц
120 В AC / 1 фаза / 50 Гц
Сообщить об ошибке на сайте ENCE GmbH, Switzerland / ENCE gmbH, Schweiz / ЭНЦЕ ГмбХ, Швейцария © ENCE GmbH