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假定一套10000Nm3/h的海州三室RTO，入口溫度為25℃，設(shè)計(jì)熱效率≥95%，爐膛平均溫度為800℃，天然氣熱值為36000kJ/Nm3。入口濃度為1000mg/m3，廢氣組分為甲苯。RTO的設(shè)計(jì)凈化效率為98%。核算RTO正常運(yùn)行需要的天然氣消耗量。

步：核算RTO正常運(yùn)行的進(jìn)出口溫差

1.RTO熱效率

蓄熱式熱力焚燒爐（RTO），是一種高效的有機(jī)廢氣處理設(shè)備，其工作原理是，把有機(jī)廢氣加熱到760℃以上，使廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）氧化分解為二氧化碳和水。氧化過程產(chǎn)生的熱量存儲在特制的陶瓷蓄熱體，使蓄熱體升溫“蓄熱”。陶瓷蓄熱體內(nèi)儲存的熱量用于預(yù)熱后續(xù)進(jìn)入的有機(jī)廢氣，該過程為陶瓷蓄熱體的“放熱”過程，從而節(jié)省廢氣升溫過程的燃料消耗。熱效率高達(dá)95%以上。

RTO熱效率是指，實(shí)際利用的熱量與理論可利用的總熱量之比。

式中：

T——燃燒室溫度（爐體表面熱損失越小越接近理論燃燒值），℃；

ti——廢氣進(jìn)入口溫度，℃；

to——凈化氣出口溫度，℃；

2.進(jìn)出口溫差計(jì)算

假定RTO爐膛平均溫度800℃，RTO進(jìn)口溫度為25℃，RTO熱效率≥95%，計(jì)算RTO出口溫度及進(jìn)出口溫差。

通過技術(shù)算to=63.75℃；則溫差△t=63.75-25=38.75℃。

第二步：核算空車運(yùn)行時天然氣消耗量

1.RTO熱量平衡

RTO正常運(yùn)行時，系統(tǒng)需要補(bǔ)充的熱量等于系統(tǒng)排放的熱量。RTO系統(tǒng)排放的熱量分為兩部分：①煙氣帶走的熱量；②系統(tǒng)表面散熱。

根據(jù)現(xiàn)有的工程設(shè)備設(shè)計(jì)，RTO系統(tǒng)排放的熱量中系統(tǒng)表面散熱遠(yuǎn)小于煙氣帶走的熱量。因此，理論核算過程中，可不考慮RTO系統(tǒng)的表面散熱。

2.理論核算

假定一套10000Nm3/h的三室RTO，入口溫度為25℃，設(shè)計(jì)熱效率≥95%，爐膛平均溫度為800℃，天然氣熱值為36000kJ/Nm3。核算RTO空車運(yùn)行需要的天然氣消耗量。

RTO空車運(yùn)行即設(shè)備按照設(shè)計(jì)負(fù)荷運(yùn)行，但是VOCs濃度為0時的狀態(tài)。

RTO進(jìn)出口的溫差為38.75℃；

根據(jù)熱量計(jì)算公式：

RTO系統(tǒng)空車運(yùn)行時的熱量需求為：

Q=1.005×1.293×10000×38.75=503542kJ/h;

因此天然氣的消耗量計(jì)算為：

VNG=503542÷36000=14Nm3/h；

第三步：核算廢氣氧化分解釋放的熱量

當(dāng)RTO正常運(yùn)行時，甲苯的熱值為41120kJ/kg，RTO的凈化效率為98%，則甲苯氧化分解釋放的熱量為：

Q=10000Nm3/h×1000mg/m3÷1000mg/g÷1000g/kg×41120kJ/kg=411200kJ/h

第四步：核算正常運(yùn)行天然氣消耗量

V折算=411200Kj/h÷36000Kj/Nm3=11.4Nm3/h；

則RTO正常運(yùn)行時，天然氣的消耗量為：14-11.4=2.6Nm3/h。