化工工程設(shè)計(jì)方案

1、.1 工程概述本系統(tǒng)采用氧化技術(shù)處理有機(jī)廢氣。廢氣與補(bǔ)氧空氣混合經(jīng)尾氣換熱器預(yù)熱后與廢水換熱后進(jìn)入催化反應(yīng)器， 在反應(yīng)器中進(jìn)行催化氧化反應(yīng)， 將有害的揮發(fā)性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，產(chǎn)生的煙氣經(jīng)蒸汽過(guò)熱器和板式換熱器回收熱量后排入煙囪。煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)按GB16297-1996 大氣污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。2 設(shè)計(jì)條件2.1廢氣參數(shù)1、廢氣處理量： 41864kg/h即 3381Nm3/h2、廢氣的絕熱溫升： 313 3、廢氣溫度： 604、廢氣中污染物具體成分如下表：序號(hào)組成分子式分子量Wt%熱值（ kJ/ Nm3）1氮N228.0183.2802氬Ar39.951.4103氧O2324.7704

2、水H2O18.02605二氧化碳CO244.012.7806一氧化碳CO28.010.96126367乙烷C2H630.070.05635778丙烯C3H642.080.24864079丙烷C H844.010.191029310甲醛CH2O30.030.061284111乙醛C2H4O44.050.024813012丙烯醛C3H4O56.060.116880313丙醛C HO58.080.02751303614丙酮C3H6O58.080.017395615異丙酮C3H8O60.10.028070916醋酸C2H4O260.050.113512117丙烯酸C H4O272.060.065700

3、432.2廢水參數(shù)1、廢水處理量：4180Kg/hWord 資料.2、廢水絕熱溫升：3773、廢水溫度：304 、廢氣中污染物具體成分如下表：序號(hào)組成分子式分子量Wt%熱值（ kJ/ Nm3 ）1水H O18.0295.5022甲苯C H892.140.316657673醋酸C2H4O260.054351214丙烯酸C3H4O272.060.2570042.3 公用工程1、飽和蒸汽壓力： 1.572Mpa溫度： 200 2、低壓蒸汽壓力： 0.395Mpa溫度： 143 3、電氣電氣： 380V ， 50Hz ， 3 相儀表： 220V， 5OHz ， 1 相4、儀表空氣壓力： 0.7Mpa溫

4、度：常溫3 焚燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)工藝要求及裝置組成3.1 設(shè)計(jì)執(zhí)行規(guī)范1、中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法（ 1989 年）2、工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ87-1985 ）3、工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（ TJ36-1979 ）4、大氣污染物綜合控制標(biāo)準(zhǔn)（ GB16297-1996 ）5、城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)（ GB3096-1993 ）6、工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)（ GB12348-2008 ）7、化工管道設(shè)計(jì)規(guī)范8、設(shè)備及管道設(shè)計(jì)通則3.2 設(shè)計(jì)工藝要求工藝技術(shù)要求1、采用催化燃燒方式，進(jìn)行無(wú)焰燃燒，正常焚燒過(guò)程中無(wú)需任何燃料。帶格式的：項(xiàng)目符號(hào)和編2、利用廢氣壓力直接將廢氣預(yù)熱后送至爐內(nèi)催化床焚燒，操作方便

5、。Word 資料.3、運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)補(bǔ)氧風(fēng)量，確保催化反應(yīng)器的煙氣溫度穩(wěn)定在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。4、焚燒系統(tǒng)應(yīng)滿足所要求運(yùn)行工況下能完全焚燒廢氣，并將廢氣中的C、 H、 O 完全地轉(zhuǎn)變?yōu)?CO2、 H2O 等無(wú)害物質(zhì)。5、正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生25t/h ， 1.572Mpa 過(guò)熱蒸汽（ 200過(guò)熱到250 ）。6、采用 PLC 全自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)控制設(shè)計(jì)，并可切換為手動(dòng)，并預(yù)留信號(hào)輸出接口至DCS 中控，自動(dòng)化程度高。7、焚燒系統(tǒng)設(shè)備材料應(yīng)具備耐高溫、耐腐蝕性能，確保設(shè)備的正常使用壽命。8、要按規(guī)定做好防雷擊靜電接地。9、工作場(chǎng)所設(shè)備布置需滿足石油化工設(shè)計(jì)防火規(guī)范的隔爆要求。本系統(tǒng)按甲 A 類裝置設(shè)計(jì)，電氣的

6、防爆等級(jí)為 d BT4，控制系統(tǒng)的防爆等級(jí) Exia BT4,電機(jī)防護(hù)等級(jí)為 IP54。控技術(shù)要求本焚燒系統(tǒng)采用 PLC 自動(dòng)控制， 系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì) 廢氣處理設(shè)施各動(dòng)力設(shè)備實(shí)施供電和自動(dòng)控制。對(duì)焚燒處理設(shè)備中關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、關(guān)鍵點(diǎn)的溫度和壓力加以監(jiān)測(cè)。為保證廢氣處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行，本設(shè)計(jì)通過(guò)采集與傳輸溫度、壓力的參數(shù)變化信號(hào)來(lái)達(dá)到自控焚燒與自控連鎖的安全保護(hù)功能，并預(yù)留信號(hào)輸出接口至DCS 中控。3.3 裝置組成為滿足上述工藝要求開工爐由以下主要設(shè)備組成：開工電加熱室、前催化反應(yīng)器、蒸汽過(guò)熱器、后催化反應(yīng)器、高溫板式換熱器、低溫板式換熱器、廢水換熱器、空氣鼓風(fēng)機(jī)、空氣過(guò)濾器、霧水分離器、煙囪3

7、.4 焚燒處理工藝流程焚燒工藝流程簡(jiǎn)介60丙烯酸廢氣與空氣鼓風(fēng)機(jī)送來(lái)的補(bǔ)氧空氣及工藝尾氣混合后進(jìn)入低溫板式換熱器預(yù)熱到 225左右。 30 廢水經(jīng)廢水換熱器與143低壓蒸汽換熱后達(dá)到95以上。 225 左右的混合廢氣與2090kg/h ， 95以上的廢水在管道內(nèi)混合蒸發(fā)溫度降低至142 左右后進(jìn)入高溫板式換熱器預(yù)熱到328左右， 328左右的混合廢氣與2090kg/h ，95左右的廢水在管道內(nèi)混合蒸汽溫度降低至250 左右經(jīng)開工電加熱室進(jìn)入前催化反應(yīng)器進(jìn)行催化燃燒，將廢氣及廢水中的有機(jī)污染物氧化成無(wú)害的CO2 和 H2O。催化焚燒產(chǎn)生的530 左右煙氣進(jìn)入蒸汽過(guò)熱器，產(chǎn)生 25t/h（ 200

8、 -250 ）1.572Mpa過(guò)熱蒸汽， 煙氣溫度降低至466左右。 煙氣接著進(jìn)入后催化反應(yīng)器進(jìn)一步將剩余的有機(jī)污染物氧化成無(wú)害的CO2 和 H2O，產(chǎn)生的 411 左右的煙氣進(jìn)入高溫板式換熱器，煙氣與混合廢氣換熱后溫度降低至270 左右， 然后煙氣接著進(jìn)入低溫板式換熱器預(yù)熱廢氣為空氣，降至 120 左右的煙氣經(jīng)煙囪達(dá)標(biāo)排放。運(yùn)行過(guò)程中， 通過(guò)調(diào)節(jié)空氣量， 廢水流量分配比例， 確保進(jìn)入催化反應(yīng)器的廢水溫度穩(wěn)定在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。Word 資料.3.4.2 焚燒工藝流程簡(jiǎn)圖開工電加熱室前催化反應(yīng)器48041Nm3/h348041250 40280Nm /h3530 Nm /h250 高壓飽和蒸汽蒸汽過(guò)

9、熱器高壓鍋熱蒸汽25000kg/h25000kg/h2003428050Nm/h 250466后催化反應(yīng)器48050Nm3/h3441 空氣 +工藝尾氣45526Nm /h328 高溫板式換熱2090kg /h3/h14248050Nm345526Nm/h95 2090kg/h95343011Nm /h270270 空氣鼓風(fēng)機(jī)丙烯酸廢水低壓飽和蒸2259200Nm3/h20低溫板式換熱180kg/h772kg/h343011Nm /h95143 50 33811廢水換熱器3Nm /h480503Nm /h60Word 資料.180kg/h30 772kg/h 143 120丙烯酸廢氣丙烯酸廢水

10、蒸汽冷凝水煙囪4 主要設(shè)備說(shuō)明4.1廢水換熱器4.1.1廢水換熱器功能0.395Mpa ，143的低壓蒸汽進(jìn)入廢水換熱器與30丙烯酸廢水換熱， 廢水預(yù)熱至 95以上后分成兩支路， 一支路與低溫板式換熱器出來(lái)的225 左右的丙烯酸廢氣及補(bǔ)氧空氣混合蒸發(fā)為 142 左右的混合氣后進(jìn)入高溫板式換熱器；另一支路與高溫板式換熱器出來(lái)的混合氣混合蒸發(fā)至 250左右后進(jìn)入開工電加熱室，低壓蒸汽冷凝為同壓力下的飽和水排出系統(tǒng)。廢水換熱器具有換熱效率高、設(shè)備運(yùn)行安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)。4.1.2廢水換熱器參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)值1丙烯酸廢水處理量Kg/h41802丙烯酸廢水進(jìn)口溫度303丙烯酸廢水出口溫度954低

11、壓蒸汽耗量Kg/h7725低壓蒸汽進(jìn)口壓力Mpa0.3956低壓蒸汽進(jìn)口溫度1437蒸汽冷凝水出口溫度1438熱量損失%29換熱面積28M4.2開工電加熱室Word 資料.開工電加熱室功能為達(dá)到廢氣催化燃燒的起燃溫度， 在焚燒裝置運(yùn)行前需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱。 當(dāng)焚燒設(shè)備的工況滿足催化燃燒反應(yīng)要求后， 加熱裝置停止工作， 完全依靠廢氣中的有機(jī)物放出的熱量維持系統(tǒng)進(jìn)行。本方案采用電加熱裝置預(yù)熱系統(tǒng)和廢氣空氣混合氣，使混合氣溫度維持在250 左右。在開車過(guò)程中，由于一定量的廢氣在預(yù)熱并經(jīng)催化燃燒后，通過(guò)換熱器能預(yù)熱等量的廢氣，3因此電功率的消耗即為預(yù)熱43011 Nm /h 混合氣所需的電量。開工電加

12、熱室設(shè)計(jì)參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)值1開車時(shí)間h62丙烯酸廢氣進(jìn)口溫度603丙烯酸廢氣處理量33381Nm /h4補(bǔ)氧空氣量39200Nm /h5預(yù)熱溫度2506開車電功率kw4004.3 催化反應(yīng)器前催化反應(yīng)器功能催化反應(yīng)器用于裝置已運(yùn)行、廢氣焚燒時(shí)的工況。開工電加熱室出來(lái)的 250 左右的廢氣、補(bǔ)氧空氣及廢水混合氣，進(jìn)入催化反應(yīng)器，廢物中的 80%左右有機(jī)成分完全分解成水和二氧化碳等無(wú)害氣體。通過(guò)調(diào)節(jié)補(bǔ)氧空氣量使催化反應(yīng)器出口煙氣溫度控制在530 左右。前催化反應(yīng)器設(shè)計(jì)參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)值1進(jìn)口混合氣體溫度2502出口煙氣溫度530Word 資料.3熱量損失%14有機(jī)物轉(zhuǎn)化率%805進(jìn)口丙烯酸廢氣

13、量333811Nm /h6補(bǔ)氧空氣量39200Nm /h7進(jìn)口丙烯酸廢水量35030Nm /h8出口煙氣量340280Nm /h9反應(yīng)器氣速m/s3.810催化反應(yīng)器截面積28.67m11催化劑模塊數(shù)行數(shù)×列數(shù)×層數(shù)5×5×24.4 蒸汽過(guò)熱器蒸汽過(guò)熱器功能從催化反應(yīng)器出來(lái)的煙氣進(jìn)入蒸汽過(guò)熱器進(jìn)行熱能的回收利用。本套裝置產(chǎn)生1.572Mpa 、 250 的過(guò)熱蒸汽25000kg/h 。過(guò)熱器工質(zhì)與煙氣為逆流換熱，過(guò)熱器整個(gè)受熱面積為38×3.5 的蛇形管，材料為12Cr1MoV ，在過(guò)熱器系統(tǒng)中， 1.572Mpa 、 200飽和蒸汽被加熱至2

14、50 的過(guò)熱蒸汽。4.2.2 蒸汽過(guò)熱器設(shè)計(jì)參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)值1煙氣量340280Nm /h2進(jìn)口煙氣溫度530Word 資料.3出口煙氣溫度4664飽和蒸汽壓力Mpa1.5725飽和蒸汽溫度2006過(guò)熱蒸汽溫度2507熱量損失%28鍋熱蒸汽量kg/h250009換熱面積278m10設(shè)備外形尺寸長(zhǎng)×寬×高 mm3625 ×2755 ×15004.5 后催化反應(yīng)器后催化反應(yīng)器功能蒸汽過(guò)熱器出來(lái)的煙氣接著進(jìn)入后催化反應(yīng)器， 通過(guò)催化反應(yīng)作用進(jìn)一步將煙氣中剩余有機(jī)成分分解成水和二氧化碳等無(wú)害氣體。4.5.2 后催化反應(yīng)器設(shè)計(jì)參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)值1進(jìn)口煙氣溫度

15、4662進(jìn)口煙氣量340280Nm /h3出口煙氣溫度4414出口煙氣量348050Nm /h5熱量損失%16反應(yīng)器氣速m/s47催化反應(yīng)器截面積28.67m8催化劑模塊數(shù)行數(shù)×列數(shù)×層數(shù)5×5×2后催化反應(yīng)器出口煙氣成分序號(hào)成份3含量 Vol%含量 Nm /h1N23548173.84022CO214873.09533O224225.04144H2O866018.0231合計(jì)48050100.004.6 高溫板式換熱器高溫板式換熱器功能Word 資料.從后催化反應(yīng)器出來(lái)的煙氣進(jìn)入高溫板式換熱器，與142 的丙烯酸廢氣、空氣、廢水組成的混合氣進(jìn)行換熱，換

16、熱后廢棄溫度為328 。為其換熱器采用板式換熱器，具有換熱效率高、設(shè)備運(yùn)行安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)。4.6.2高溫板式換熱器設(shè)計(jì)參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)值1進(jìn)口混合氣量34556Nm /h2進(jìn)口混合氣溫度1423出口混合氣溫度3284進(jìn)口煙氣量348050Nm /h5進(jìn)口煙氣溫度4416出口煙氣溫度2707熱量損失%18換熱面積2934m9設(shè)備外形尺寸長(zhǎng)×寬×高 mm3500 ×3600 ×31504.7低溫板式換熱器4.7.1低溫板式換熱器功能從高溫板式換熱器出來(lái)的煙氣進(jìn)入低溫板式換熱器。50 丙烯酸廢氣及空氣鼓風(fēng)機(jī)送來(lái)的補(bǔ)氧空氣混合后進(jìn)入低溫板式換熱器與煙氣進(jìn)行換

17、熱，換熱后混合氣溫度達(dá)到 225左右，煙氣溫度降至120 左右由煙囪達(dá)標(biāo)排放。尾氣換熱器采用板式換熱器，具有換熱效率高、設(shè)備運(yùn)行安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)。4.7.2 低溫板式換熱器設(shè)計(jì)參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)值1丙烯酸廢氣量333811Nm /h2進(jìn)口廢氣量603補(bǔ)氧空氣量39200Nm /h4出口混合氣溫度2255進(jìn)口煙氣量348050Nm /h6進(jìn)口煙氣溫度270Word 資料.7出口煙氣溫度1208熱量損失%19換熱面積21829m10設(shè)備外形尺寸長(zhǎng)×寬×高 mm6000 ×3010 ×31504.8煙囪煙囪排放按 GB16297-1996 大氣污染物綜合控制標(biāo)

18、準(zhǔn)中二級(jí)排放執(zhí)行。煙囪頂部設(shè)置避雷針，與地面避雷裝置相連，接地電阻小宇4.4.8.1煙囪設(shè)計(jì)理論參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)1煙囪離地面高度mm250002排放煙氣量348050Nm /h3出口煙氣流速m/s134煙囪直徑mm14004.9空氣鼓風(fēng)機(jī)補(bǔ)氧風(fēng)機(jī)將空氣補(bǔ)充入廢氣中，從而使得催化反應(yīng)器出口煙氣溫度控制在530左右。同時(shí)為有機(jī)廢氣的催化燃燒提供足夠的氧氣?？諝夤娘L(fēng)機(jī)由賣方提供選型參數(shù)，買方購(gòu)買，設(shè)備一用一備。4.9.1鼓風(fēng)機(jī)選型參數(shù)型號(hào)：3流量： 122921463m/h壓力： 1242712078pa電機(jī)功率： 75kw轉(zhuǎn)速： 2900rpm5 電氣控制系統(tǒng)5.1 控制方式本系統(tǒng)廢氣處理采用

19、主裝置DCS 控制系統(tǒng)對(duì)催化氧化系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)。對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的主要用電設(shè)備根據(jù)工藝要求，采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制、自動(dòng)控制并具有遠(yuǎn)程控Word 資料.制系統(tǒng)?？刂萍?jí)別由高到低為：現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制、遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)控制?？刂乒裆系摹白詣?dòng) / 自動(dòng)”開關(guān)選擇“手動(dòng)”方式時(shí)，通過(guò)控制柜上的按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的啟/停、開 / 關(guān)操作，滿足系統(tǒng)設(shè)備檢修及維護(hù)的需要?？刂乒裆系摹白詣?dòng) / 自動(dòng)”開關(guān)選擇“自動(dòng)”方式，且現(xiàn)場(chǎng)控制站的“自動(dòng) / 遙控”設(shè)定為“自動(dòng)”方式時(shí)， 設(shè)備的安全由各DCS 根據(jù)處理線的工況及生產(chǎn)要求來(lái)完成對(duì)設(shè)備的運(yùn)行或開/ 關(guān)控制，而不需要人工干預(yù)。最大限度的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，減少人員配置，為系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保證?？刂乒裆系摹白詣?dòng) / 自動(dòng)”開關(guān)選擇“自動(dòng)”方式時(shí)。操作人員通過(guò)操作面板或中控系統(tǒng)操作站的藍(lán)控制面用鼠標(biāo)對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟/ 停、開 / 關(guān)操作。5.2 保護(hù)方式和保護(hù)接地系統(tǒng)安裝停電保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、 線路故