Horno de oxidación de CO con intercambio de calor de dos etapas

El horno de oxidación de CO con intercambio de calor de dos etapas Defaee es un equipo integrado de protección ambiental y ahorro de energía de alto rendimiento, que integra oxidación catalítica de CO, recuperación de calor de alta eficiencia en dos etapas, combustión de gas natural a baja presión y tecnología de control inteligente. Se utiliza ampliamente para la purificación de gases de escape industriales que contienen CO y sistemas de recuperación de calor residual en metalurgia, química, materiales de construcción y otras industrias.

Utilizando gas natural como fuente de calor de baja presión, el equipo recupera el calor residual de los gases de combustión de alta temperatura paso a paso a través de una estructura de intercambio de calor de placas de dos etapas, logrando un tratamiento inofensivo de los gases de escape de CO y una utilización eficiente de la energía térmica simultáneamente. Con ventajas principales de cumplimiento ambiental, reducción del consumo de energía y operación estable, es una solución principal para el tratamiento integral de gases de escape industriales.

Principio operativo básico

Oxidación catalítica de 1 CO

Después del pretratamiento (eliminación de polvo y extinción de incendios), los gases de escape industriales que contienen CO ingresan a la cámara de reacción del horno. Con catalizadores de metales nobles (platino, paladio), la reacción de oxidación catalítica se produce a una temperatura baja de 450-480 ℃, convirtiendo el CO tóxico en CO₂ no tóxico.

Fórmula de reacción: 2CO + O₂ → 2CO₂ (catalizador, 450-480 ℃)

Este proceso sin llama presenta una alta seguridad y puede descomponer simultáneamente trazas de COV en los gases de escape para cumplir con los requisitos nacionales de emisiones ambientales.

2 Intercambio de calor de dos etapas

Los intercambiadores de calor de placas de dos etapas incorporados adoptan un diseño de intercambio de calor en gradiente y enfriamiento gradual para maximizar la recuperación del calor residual de los gases de combustión de alta temperatura posteriores a la reacción:

1. Intercambio de calor de primera etapa: los gases de combustión de alta temperatura de 480 ℃ ingresan al intercambiador de calor de placas de la primera etapa, intercambiando calor en contracorriente con los gases de escape de entrada de baja temperatura. La temperatura de los gases de combustión desciende a 240-260 ℃, mientras que el gas de entrada se precalienta a 200-220 ℃, lo que reduce el consumo de energía de calefacción de gas natural posterior.

2. Intercambio de calor de segunda etapa: los gases de combustión preenfriados ingresan al intercambiador de calor de segunda etapa, intercambiando aún más calor con aire fresco o medio de baja temperatura. La temperatura de los gases de combustión cae por debajo de los 120 ℃ y la tasa de recuperación de calor residual alcanza más del 75 %, mucho más que el intercambio de calor de una sola etapa.

3. Regulación de temperatura: Después del intercambio de calor, tres juegos de compuertas de aire ajustan con precisión los gases de combustión para estabilizar la temperatura de descarga en alrededor de 80 ℃, evitando fallas del equipo o contaminación térmica causada por una temperatura excesiva.

3 Combustión de gas natural a baja presión

El equipo está equipado con un sistema de combustión de gas natural a baja presión, con presión de suministro de gas controlada a 0,02-0,05 MPa para adaptarse a las condiciones industriales de gas de baja presión. Después de una dosificación precisa a través de una válvula reductora de presión, un filtro y un medidor de flujo, el gas natural ingresa al quemador y se mezcla completamente con el aire de combustión, quemándose a baja temperatura en el horno para proporcionar calor estable para la reacción catalítica.

El diseño de combustión a baja presión elimina los riesgos de seguridad de la combustión a alta presión, con una eficiencia de combustión superior al 99%. Las concentraciones de emisiones de NOₓ y CO en los gases de combustión están muy por debajo de los estándares nacionales y el costo operativo es entre un 30% y un 40% menor que el de las soluciones de calefacción eléctrica.

Estructura del equipo central

1 conjunto de horno

El horno adopta una estructura de doble capa de acero al carbono resistente a altas temperaturas + capa aislante de silicato de aluminio. La capa interior soporta 600 ℃ y la temperatura de la superficie exterior es ≤50 ℃ para minimizar la pérdida de calor. El horno se divide en cinco secciones: sección de entrada, sección de precalentamiento, sección de reacción catalítica, sección de intercambio de calor de dos etapas y sección de escape. Está integralmente soldado con un buen rendimiento de sellado y equipado con un puerto de alivio de presión incorporado para protección automática contra sobrepresión.

2 Módulo de intercambio de calor de dos etapas

El núcleo consta de dos etapas de intercambiadores de calor de placas de alta eficiencia fabricados en acero inoxidable 304, con resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión y excelente rendimiento de transferencia de calor. Los intercambiadores de calor de dos etapas están dispuestos en serie con placas guía en el medio para garantizar un flujo uniforme de los gases de combustión. El espaciado optimizado de las placas reduce la resistencia a los gases de combustión y el consumo de energía del ventilador, y el módulo es fácil de desmontar y limpiar para condiciones de gases de escape polvorientos.

3 Sistema de combustión de gas natural a baja presión

Consta de tubería de gas natural, válvula reductora de presión de baja presión, filtro de gas, válvula reguladora de flujo, quemador, dispositivo de encendido y detector de llama. La válvula reductora de presión estabiliza la presión del gas entre 0,02 y 0,05 MPa y la válvula de flujo controla con precisión el suministro de gas. El quemador de inyección poroso garantiza una mezcla completa de gas y aire. El dispositivo de encendido automático y el detector de llama en tiempo real cortan el suministro de gas automáticamente en caso de un apagado para evitar fugas.

4 Sistema de reacción catalítica

Incluye un lecho de catalizador con sustrato cerámico alveolar cargado con catalizadores de metales nobles de platino-paladio, que presenta antienvenenamiento, resistencia a altas temperaturas y 2-3 años de vida útil. Se instalan al menos cinco sensores de temperatura en el horno para monitorear los puntos clave de temperatura en tiempo real, controlando con precisión la temperatura de reacción a 450-480 ℃ y garantizando una tasa de conversión de CO ≥99 %.

5 sistema de control inteligente

Al adoptar PLC (controlador lógico programable) con operación de pantalla táctil, integra funciones de control de temperatura, monitoreo de presión, enclavamiento de gas, alarma de falla y registro de datos. Admite funcionamiento totalmente automático, arranque/parada con una sola tecla y ajuste automático del flujo de gas y apertura de la compuerta. Monitorea la diferencia de presión, la presión del gas y el estado de la llama en tiempo real, con alarma y apagado automáticos en caso de anomalías, y admite monitoreo remoto y carga de datos.

6 Sistema auxiliar de seguridad

· Los cortafuegos y los colectores de polvo tanto en la entrada como en la salida aíslan las líneas de producción de los equipos de tratamiento e interceptan el polvo para evitar incendios y obstrucciones.

· El puerto de alivio de presión con membrana a prueba de explosiones en la parte superior de la cámara de reacción alivia automáticamente la presión en caso de sobrepresión.

· La conexión a tierra confiable de la carcasa metálica con resistencia a tierra ≤4Ω evita la acumulación de estática y accidentes por descargas eléctricas.

Ventajas clave de rendimiento

1 Purificación de alta eficiencia y emisiones conformes

La tasa de conversión catalítica de CO alcanza ≥99%, con una concentración de emisión de CO ≤50 mg/m³ y eliminación simultánea de COV, cumpliendo con la norma nacional de emisión de contaminantes atmosféricos para hornos industriales. La combustión de gas natural a baja presión garantiza una emisión de NOₓ ≤100 mg/m³, sin humo negro ni olores peculiares.

2 Alta tasa de recuperación de calor residual y notable ahorro de energía

La estructura de intercambio de calor de placas de dos etapas logra una tasa de recuperación de calor residual de ≥75%, lo que reduce el consumo de gas natural entre un 20% y un 25% en comparación con el intercambio de calor de una sola etapa. La temperatura de descarga de los gases de combustión es ≤120 ℃ y el calor residual recuperado se puede utilizar para el precalentamiento de la entrada, el suministro de agua caliente o la calefacción, logrando una utilización de energía en cascada.

3 Operación de baja presión y alta confiabilidad

La combustión de gas a baja presión (0,02-0,05 MPa) elimina los riesgos de fugas de alta presión. Múltiples enclavamientos de seguridad (extinción de llama, sobretemperatura, sobrepresión, protección de conexión a tierra) brindan protección de seguridad durante todo el proceso. El diseño redundante de intercambio de calor de dos etapas garantiza un funcionamiento continuo incluso si falla una etapa.

4 Control inteligente y bajo mantenimiento

El control PLC completamente automático no requiere personal de servicio con una operación simple. La visualización de parámetros en tiempo real y la alarma de falla automática permiten una rápida resolución de problemas. El intercambiador de calor desmontable y el catalizador fácil de reemplazar reducen los costos de mantenimiento, con una vida útil total del equipo de 10 a 15 años.

5 Gran adaptabilidad y amplia aplicación

Trata los gases de escape industriales con una concentración de CO del 0,5 % al 5 % y una temperatura de 100 a 300 ℃, adaptándose a los gases de escape de altos hornos, gases de síntesis química, gases de escape de hornos y otras condiciones de trabajo. Se adapta a los gasoductos industriales convencionales de baja presión sin transformación de presión extra alta.

Especificaciones técnicas (modelo estándar)

Pautas de instalación y puesta en servicio

1 Requisitos de instalación

1. Instalar en un terreno plano de concreto con una capacidad de carga de cimientos ≥5t/m² y reservar ≥1,5m de espacio de mantenimiento alrededor.

2. Las tuberías de gas natural utilizan tubos de acero sin costura con conexiones soldadas y deben pasar una prueba de estanqueidad al aire (0,1 MPa, 30 minutos sin fugas).

3. Conexión a tierra confiable del equipo con cable de conexión a tierra amarillo-verde de ≥4 mm², resistencia a tierra ≤4Ω.

4. Conexiones flexibles en las tuberías de entrada y salida para evitar daños por vibración.

5. Instale manómetros de presión diferencial en las entradas y salidas del intercambiador de calor para controlar la obstrucción.

2 Procedimientos de puesta en servicio

1. Puesta en marcha sin carga: encienda, inicie el ventilador y el sistema de control, verifique el funcionamiento normal y la visualización precisa de los parámetros.

2. Puesta en servicio del gas: Introduzca gas natural para la depuración a baja presión, confirme que no haya fugas en la tubería, que el encendido sea normal y que la llama sea estable.

3. Puesta en servicio de carga: introduzca gas de escape que contenga CO, ajuste gradualmente el flujo de gas y los amortiguadores para estabilizar la temperatura de reacción a 450-480 ℃ y haga funcionar continuamente durante 24 horas después de que las emisiones alcancen el estándar.

4. Puesta en servicio de enclavamiento: simule fallas de apagado, sobretemperatura y sobrepresión para verificar las funciones de alarma y apagado.

Mantenimiento de rutina

· Diariamente: verifique la presión del gas, el estado de la llama, la temperatura del horno, la diferencia de presión y la conexión a tierra, y registre los datos de operación.

· Semanalmente: limpie el filtro de gas y el apagafuegos, verifique la flexibilidad de la compuerta y apriete los pernos de conexión.

· Mensualmente: Inspeccione el lecho del catalizador, limpie el polvo de la superficie y limpie las placas del intercambiador de calor para evitar obstrucciones.

· Anualmente: inspeccionar exhaustivamente el aislamiento, el intercambiador de calor, el quemador y el sistema de control, reemplazar los componentes antiguos y calibrar los sensores.

· Parada a largo plazo: cierre las válvulas de gas, drene el gas de la tubería, proteja el equipo del polvo y ventile regularmente para evitar la corrosión por humedad.

Aplicaciones y valor

Este equipo es ampliamente utilizado para la purificación de gases de escape de CO en altos hornos metalúrgicos, procesos de síntesis química, hornos de materiales de construcción y tratamiento térmico de maquinaria. Ofrece un valor integral: logra un tratamiento inofensivo de los gases de escape para el cumplimiento ambiental, reduce los costos operativos mediante la recuperación de calor residual de alta eficiencia, garantiza la seguridad de la producción con múltiples mecanismos de protección y logra la recuperación de la inversión en 1 a 2 años a través de los ingresos por calor recuperado, proporcionando una solución beneficiosa para todos de protección ambiental y ahorro de energía para las empresas industriales.