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TNV技术的特点分析及系统设计 作者：机械工业第九设计研究院 徐丽斌 来源：AI汽车制造业 TNV —热回收式热力 焚烧系统是利用燃气 或燃油直接燃烧加热含有机溶剂废气，在高温作用下，有机溶 剂分子被氧化分解为C02和水，高温烟气通过配套的换热装置 加热生产过程需要的空气或热水，充分回收利用氧化分解有机 废气时产生的热能，降低整个系统的能耗。因此， TNV是生产 过程需要大量热量时，处理高浓度有机废气和废液高效、理想 的处理方式。根据TNV技术的工作原理，我院开发设计了废气 焚烧集中供热系统，用于汽车涂装车身表面烘干。 TNV系统组成 TNV系统由三大部分组成：废气预热及焚烧系统 一一废气焚烧 集中供热装置、抽废气风机以及废气管路；循环风供热系统一一 烟气换热装置、烟气管路及烟气管路上的电动调节阀；新风换 热系统一一新风换热装置、补新风风机、补新风管路及烟气排 放管路，具体如图1所示。 图1 TNV系统组成 1. 废气预热及焚烧系统 该系统中的废气焚烧集中供热装置是 TNV的核心部分，它由炉 体、燃烧室、换热器、燃烧机及主烟道调节阀等组成（见图 2）。 其工作过程为：用一台高压头风机将有机废气从烘干室内抽出， 经过废气焚烧集中供热装置的内置换热器预热后，到达燃烧室 内，然后再通过燃烧机加热，在高温下（750 C左右）将有机废 气进行氧化分解，分解后的有机废气变成 CO2和水。产生的高 温烟气通过炉内的换热器和主烟气管道排出，排出的烟气作为 烘干室热源进行余热利用。另外，在主烟气管道上还设置有电 该废气焚烧集中供热装置的特点包括：有机废气在燃烧室的逗 留时间为1〜2s；有机废气分解率大于99%;热回收率可达76%; 燃烧器输出的调节比可达 26 : 1，最高可达40 : 1。 2. 多级换热加热系统 该系统包括几台烟气换热装置 （见图3）,它们被串联起来使用， 利用烟气对烘干室的循环风进行加热，为烘干室提供所需的热 量。该装置采用插入式无涡壳耐热风机，顶部烟气管路自带电 动调节阀，进入换热器的烟气量可以无极调节，控制灵活、运 行可靠。 图3烟气换热装置 3. 新风换热系统 新风换热系统的作用是用烟气加热后的新鲜风补充进烘干室 内。新风换热装置是新风换热系统中的核心部件，该装置一般 放置在系统末端，其作用是将系统余热进行最后回收，将烘干 室补充的新风加热后送入烘干室。该装置的烟气出口设有电动 调节阀，根据需要可以控制烟气的出口温度或新风换热后的温 度。 TNV系统工作原理 图4为TNV技术的原理图，其工作原理为：用风机将烘干室内 的废气抽出，送入废气焚烧集中供热装置，在燃烧室内经约 750 C的高温氧化燃烧，将废气完全分解，变成CO2和水，产生 的高温烟气在为烘干室供热时被回收，经过多级换热后，最终 排放的烟气温度可以控制在 160 C左右。 图4 TNV供热系统原理 TNV系统技术特点 与常规供热方法相比，TNV技术具有以下特点: 1. 废气处理量的选取原则与常规设计不同 常规设计需要的废气处理量是按照溶剂爆炸极限计算的，虽然 补充的新鲜空气量可以满足烘干室内溶剂不发生爆炸，但是室 内残留的溶剂含量仍然会导致入口处空气遇冷结露滴油。 TNV 系统选取的废气处理量，一般要按照烘干室所需热量来计 算，这个量远大于按爆炸极限计算的废气处理量，因此相当于 补入的新鲜空气量较大，这样既能满足废气处理，为烘干室提 供热源，又能减少室内溶剂的浓度。 2. 多级换热 常规设计废气经过废气焚烧集中供热装置焚烧处理后， 仅用作 1 级利用，造成烟气中的热量不能被充分利用，导致排烟温度过 高，不仅对设备的使用寿命造成影响，而且污染环境，浪费能 源。 TNV 系统使用多级换热，一般为 3 级或 4 级，废气焚烧集中供 热装置本身还含有废气预热器，该预热器面积大，能将废气从 烘干室内温度进一步预热，进而有效节省燃料。 3. 燃烧无需额外补充新鲜空气 常规设计中，废气焚烧集中供热装置采用的燃烧机为新风助燃， 加热新风需要消耗部分燃料，浪费能源。 TNV系统中废气焚烧集中供热装置燃烧机采用废气助燃方式， 充分利用废气中的含氧量，不用额外再补充新鲜空气，进一步 节省了燃料消耗和能源。 主要参数分析及计算 下面以某汽车厂10万辆汽车涂装生产线面漆烘干室为例，分析 TNV系统的主要参数选取及计算。 1. 主要参数及计算依据 TNV系统中的主要参数有两个：一是烘干室所需热量（包括工 作运行和冷炉升温）；二是废气处理量。根据它们，才能计算出 最终烘干室需要的燃料消耗量。 图 5 TNV 供热模型 首先需要建立一个 TNV 供热模型 （见图 5），根据供热模型可列 出如下公式： Q1+Q5 =Q3+Q2+Q4 （ 公式 1） 式中， Q1 是总的热量来源，即燃料实际消