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消除技术
(1)热氧化
热氧化系统就是火焰氧化器,通过燃烧来消除有机物的,其操作温度高达700℃-1,000℃。这样不可避免地具有高的燃料费用,为降低燃料费用,需要回收离开氧化器的排放气中的热量。回收热量有两种方式,传统的间壁式换热和新的非稳态蓄热换热技术。
间壁式热氧化是用列管或板式间壁换热器来捕获净化排放气的热量,它可以回收40%-70%的热能,并用回收的热量来预热进入氧化系统的有机废气。预热后的废气再通过火焰来达到氧化温度,进行净化,间壁换热的缺点是热回收效率不高。
蓄热式热氧化(简称RTO)回收热量采用一种新的非稳态热传递方式。主要原理是:有机废气和净化后的排放气交替循环,通过多次不断地改变流向,来较大限度地捕获热量,蓄热系统提供了极高的热能回收。
在某个循环周期内,含VOC的有机废气进入RTO系统,首先进入耐火蓄热床层1(该床层已被前一个循环的净化气加热),废气从床层1吸收热能使温度升高,然 后进入氧化室;VOC在氧化室内被氧化成CO2和H2O,废气得到净化;氧化后的高温净化气离开燃烧室,进入另一个冷的蓄热床层2,该床从净化排放气中吸 收热量,并储存起来(用来预热下一个循环的进入系统的有机废气),并使净化排放气的温度降低。此过程进行到一定时间,气体流动方向被逆转、有机废气从床层 2进入系统。此循环不断地吸收和放出热量,作为热阱的蓄热床也不断地以进口和出口的操作方式改变,产生了GX热能回收,热回收率可高达95%,VOC的消 除率可达99%。
(2)催化燃烧
催化燃烧是一种类似热氧化的方式来处理VOC的,它净化有机物是用铂、钯等贵金属催化剂及过渡金属氧化物催化剂来代替火焰,操作温度较热氧化低一半,通常为 250℃-500℃。由于温度降低,允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料,大大地降低设备费用和操作费用。与热氧化相似,系统仍可分为间壁式和蓄热式两 类热量回收方式。
间壁式催化燃烧是在催化床后设一个换热器,该换热器在降低排放气温度的同时,也预热含VOC的有机废气,其热回收达60%-75%。该类氧化器早已用于工业过程。
蓄热催化燃烧(简称为RCO)是一种新的催化技术。它具有RTOGX回收能量的特点和催化反应的低温操作及能量有效性的优点,将催化剂置于蓄热材料的顶部,来使净化达到优,其热回收率高达95%-98%。
RCO系统性能的关键是使用专用的催化剂,浸渍在鞍状或是蜂窝状陶瓷上的贵金属或过渡金属催化剂,允许氧化发生在RTO系统温度的一半,既降低了燃料消耗,又降低了设备造价。
现在,有的国家已经开始使用RCO技术进行有机废气的消除处理,很多RTO设备已开始转变成RCO,这样可以削减操作费用达33%-75%,并增加排放气流量达20%-40%。
(3)集成技术(炭吸附+催化氧化)
对于大流量、低浓度的有机废气,单一使用上述方法处理费用太高,不经济。利用炭吸附具有处理低浓度和大气量的优势,先用活性炭捕获废气中的有机物,然后用小 得多流量的热空气来脱附,这样可使VOC富集10-15倍,大大地减少了处理废气的体积,使后处理设备的规模也大幅度地降低。把浓缩后的气体送到催化燃烧 装置中,利用催化燃烧适于处理较高浓度的特点来消除VOC。催化燃烧放出的热量可以通过间壁换热器,来预热进入炭吸附床的脱附气,降低系统的能量需要量。
该技术利用炭吸附处理低浓度和大气量的持点,又利用催化床处理适中流量、高浓度的优势,形成一种非常有效的集成技术。国内也已开始利用此技术,用于喷漆、印刷和制鞋等排放大流量、低浓度有机废气行业的治理。
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(一)显示结果中氧气含量高而二氧化硫和氮氧化物含量低
(1)可能原因之一:采样管路泄漏。
处理方法:检查样气取样回路。
确认办法:加标准气体到烟气分析仪的入口,观察测量结果与标准气体的含量是否相同。若测量值与标示值相同,则证明采样管路泄漏。分析采样管路泄漏需要分两个步骤判断是机柜内部泄漏还是机柜外部泄露。判断方法:把样气阀入口断开,用手堵死,此时分析仪面板上的浮子流量计标示应该归零。若分析仪面板上的浮子流量计显示零则可判断机柜内部无问题,是机柜外部泄露,这时应检查采样探头与采样探头的滤芯堵头是否泄漏,找出泄漏处进行处理。
(2)可能原因之二:蠕动泵接头松动而导致漏气。
处理方法:重新旋紧蠕动泵接头即可。
(二)显示结果中氧气和氮氧化物含量测量数据不变而二氧化硫含量低甚至为零,检查发现保护过滤器内有水雾或积水
(1)冷凝器温控器故障排查。冷凝器中的玻璃冷腔下端结冰,温控器显示“LLL”,关闭冷凝器电源几小时后,再接通冷凝器电源,温度从 10℃左右慢慢下降至-5℃,后又显示“LLL”。对冷凝器气体除湿的基本原理进行分析得知,冷凝器通过对蓄冷体不断进行制冷,当过冷时又对其进行加热,使蓄冷体恒温在 1~7℃的某一温度值上。插在蓄冷体中间的交换器,借助导热介质和足够的换热面积迅即完成热交换。此时,流经交换器工作腔含水分的气态试样迅速冷却,使气体中的水分得到分离。经分析检测判断为玻璃冷腔外层加热片损坏所致,起不到加热作用。
处理方法:更换加热片,故障排除。
(2)蠕动泵排水故障排查。在实际工作中笔者发现一种疑难故障,监测过程中二氧化硫测量值突然变小,仅为 2~3 mg/m3甚至为零,比实际值偏低很多,一段时间后恢复正常,再过一段时间测量值又变小,如此多次重复该现象。用标准气体检查,气体分析仪示值准确,零点校准也正常,初步分析原因为样气有时含有水汽。首先怀疑蠕动泵泵管老化,但更换泵管后故障依旧。经过多日蹲守现场进行跟踪,观察发现为冷凝器的玻璃冷腔至蠕动泵的排水系统异常所致。由于烟气排放监测设备安装时,在冷凝器的玻璃冷腔至蠕动泵的进水端连接了较长的管路,导致玻璃冷腔排水管下垂部分较长,管路经 U型接至蠕动泵进水端,阻力较大。初安装时,由于蠕动泵泵轴、泵管较新,U 型管的积水可以抽出;使用一段时间后,蠕动泵泵轴出现磨损,密封性能下降,真空度降低,因而出现排水有时正常、有时不正常的故障。
处理方法:对蠕动泵的排水系统进行改进,缩短玻璃冷腔到蠕动泵进水端连接管的长度,将玻璃冷腔的排水管直接跨接至蠕动泵的进水端。经过一段时间的现场观察,结果表明改造后效果良好。
(3)蠕动泵管及泵轴故障排查。蠕动泵管老化变形,失去弹性;蠕动泵泵轴磨损严重易形成堵塞,使冷凝水不能及时排出,造成出口样气大量带水,影响抽吸单元和分析组件的正常运行。
处理方法:在日常维护中应定期检查、更换蠕动泵管或泵轴。
(4)蠕动泵进出水端故障排查。蠕动泵进水端和出水端接反会造成样气大量带水。
处理方法:将蠕动泵进水端与出水端对调。
(三)零点标定后二氧化硫显示负值
故障分析:该故障表现为,隔一段时间二氧化硫测量值很小,仅为 2~3 mg/m3甚至为零,比实际值偏低很多,过很长时间才正常,过一段时间又重复该故障。经过认真分析研究,发现是零点漂移所致。
由于仪器自动零点标定时采用空气校准,而空气校准对采样空气的湿度有特定的要求,校准空气需用干燥空气(仪器所附技术资料没有说明),而南方空气比较潮湿,特别是春天或雨季,容易导致仪器自动零点校准时零点漂移的大、小随空气湿度的改变而变化。
处理方法:对标定系统进行改进,在采样空气前端增加电子制冷器进行干燥处理。
(四)烟气分析仪检测结果误差偏大
(1)可能原因之一:烟气分析仪长期没有标定,造成分析误差越来越大。
处理方法:对烟气分析仪进行标定。
(2)可能原因之二:所用标准气体超过有效期。
处理方法:标准气体的浓度是一个已知的固定值,每一种标准气体都有有效期,超过有效期后,标准气体的浓度发生变化,不能准确标定分析仪器。
处理方法:更换标准气体。
(3)可能原因之三:传感器气室内有脏物。
处理方法:打开传感器气室(打开时注意装有样品气体的玻璃管),使用脱脂棉、擦镜纸、洗涤剂或合适的溶剂(例如无水乙醇)将镜片及气室擦干净。要避免使用腐蚀性的清洗化合物,因为这些物料会损坏光学表面。
(五)含尘量指示不合理或数值持久不变
故障分析:含尘量测试仪镜头脏污。
处理方法:擦拭镜头并手工校准。
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