這篇文章簡要介紹了蓄熱式(shì)燃燒裝置的基礎概念,發展曆(lì)史以及不同類型的RTO。
RTO的基礎概(gài)念
蓄熱式燃燒裝置,簡稱RTO,就是指將工業有機廢氣進(jìn)行燃燒淨化處理,並利用蓄熱體對待(dài)處理廢氣進行換熱升溫、對淨化後排(pái)氣(qì)進行換熱降溫的裝置。燃燒裝置對於VOCs的燃燒溫度主要取決與*難氧化(huà)物質的自然點。大部分溫度要求在*難氧化成分自燃點的200-300℃以上,因此燃燒溫度通常設計在760℃-850℃。
RTO的發(fā)展曆史
熱回收方式和材料的發展是RTO發展*關鍵的(de)推動(dòng)力。
作為燃燒裝置(zhì),其能耗是*值得關注的指標之一,因此在RTO發展的曆程中熱(rè)回收的效率至關重要。從*初的直火燃燒裝(zhuāng)置,換熱式氧化裝置,再到蓄熱氧化裝置。
換熱(rè)式氧化器(qì),利用(yòng)金屬換熱器(qì)來實現熱能回收,由於氣體與熱交換器金屬界麵(miàn)件的熱傳導係數較低,故一般熱回收率在65%左右,且(qiě)換熱效率和燃燒(shāo)溫度密切相關。
為了(le)追求更高的(de)熱效率,早在19世紀中期,Willian Siemens 就在研究利用蓄熱材料進行(háng)熱能回收,在(zài)當時(shí)采用了格子磚作為蓄熱體,由於蓄熱室體積非常大、造價高、換向時間很長,預熱氣體的溫度(dù)波動也較(jiào)大,其熱回收效率並不高。直到1982年,英(yīng)國 Hotwork Development 公司和 British Gas 公司合作開發出利用陶瓷小球作為蓄熱體的新型蓄熱式陶瓷燃燒器。
利用陶瓷小球作(zuò)為蓄熱材料,是蓄熱燃燒裝(zhuāng)置發展的關鍵裏程碑。此時的換向時間大大縮短,由分鍾計縮短到由秒計,極大地提高了餘熱回收能力和空氣(qì)預熱水平,節能效果(guǒ)明(míng)顯。
20世紀90年代初,日本NKK和日本工業爐公司利用蜂(fēng)窩陶瓷體作為蓄熱材料,開發出集高效熱回(huí)收與(yǔ)低NOx燃燒於一(yī)體的燃燒裝置。采用了蜂窩陶瓷作為蓄(xù)熱材料,是在陶瓷小球(qiú)基礎上(shàng)改造而成,與(yǔ)其相比,陶(táo)瓷蜂窩蓄熱體具有比表(biǎo)麵積大,蓄放熱(rè)速率大(dà),有效流通麵積大,並且阻力損失小等優點。由於將節能與環保結合了起來,使用這種蓄熱式燃(rán)燒器的燃燒技術被稱為第(dì)二代(dài)蓄熱式燃燒技術,也稱高溫空氣燃燒(HTAC)技術。
蜂窩陶瓷作為蓄熱體,使(shǐ)傳統的蓄熱室發生了巨大的變化。從原來的(de)格子磚發展成為(wéi)陶瓷小球,又發展為蜂窩陶瓷體,蓄熱室的比表麵積急劇增大,體積明顯減(jiǎn)小,換向時間大大縮短,換熱性(xìng)能得到極大提(tí)高,汙染物排放量也遠低於環保標準。與之相結合的 HTAC 技術也被(bèi)譽為 21 世紀的關鍵技術之一。
在(zài)我國,RTO 技術於2001年(nián)後逐漸興起。本世(shì)紀初,*套國(guó)產 RTO 誕生於蘭(lán)州瑞瑪天華化工(gōng)機械及自動化研究院瑞瑪(mǎ)公司,此後(hòu)國內廠家在不斷的消化吸收國外先進技術,在工程實(shí)踐過程中不斷的變革和創新。
RTO的類型
蓄(xù)熱燃燒裝置通常由換向設備、蓄熱室、燃(rán)燒室和控製係統等組成。根據其設備結(jié)構的(de)差異化,RTO 可分為塔式和旋轉式兩大類。
01塔式RTO
塔(tǎ)式RTO包括*代兩室RTO和(hé)多(duō)室RTO。特點是具(jù)有2個或多個陶瓷填充蓄熱室,通過閥(fá)門的切換,蓄熱體的預熱和熱回收,從而達到(dào)預熱的目的。兩塔式 RTO 的缺少清洗環節,在循環結束時,一部分廢(fèi)氣還殘留在蓄熱體裏(lǐ),當閥門換向後,這些未經處理的廢氣經煙囪(cōng)直接排出。因此,兩塔式RTO的VOCs處理(lǐ)效率低於三塔(tǎ)式。目前也有通過設計緩衝罐來緩存殘留廢氣,經過回流再(zài)二次燃燒,達到(dào)提高兩塔式(shì)RTO的處理效率的(de)目的。
當廢氣(qì)的風量過大,一般在60000Nm3/H以上(shàng)時,為了確保氣流的傳熱效率和均(jun1)風效果(guǒ),采用塔式RTO需要增加塔室(shì)。
杜爾向逸盛石(shí)化交(jiāo)付了七套相同的總包 Oxi.XRE係統及相應數量的Sorpt.XSW濕式洗滌塔。每套係統包含一(yī)台九塔(tǎ) RTO(蓄熱式熱氧化爐)、一台下遊洗(xǐ)滌塔和一根潔淨氣體煙囪。每台九塔(tǎ) RTO的處理能力約為(wéi) 330,000 Nm3/h,七套裝置的處(chù)理總量高達 2,310,000Nm3/h,是全球(qiú)*大的 RTO 裝置之(zhī)一。
02旋轉式RTO
旋轉式RTO出現在20世紀90年代末,是RTO發展的第三代技術。通過旋轉閥 (蓄熱筒) 旋轉、分度、廢氣均布等動作,順序地引導廢氣進入或排出(chū)燃燒室的特定部分。通過在轉子表麵設置的密(mì)封裝置,將轉(zhuǎn)子分成入口和出(chū)口兩部分,通過這兩(liǎng)部分分別將處理前(qián)的廢氣和淨化後氣體引入或排出(chū) RTO 燃燒室。目(mù)前旋轉(zhuǎn)式(shì)RTO的發展過程中在其旋轉閥的運(yùn)行(háng)方式(shì),吹掃的方(fāng)式、密封方式以及蓄熱室的分區都有不一樣的設計,因此(cǐ)也衍生出不同的(de)類型的(de)RTO。
蓄熱式燃燒裝置(RTO)作為(wéi)VOCs末端治理工藝中的重要技術,目前已經廣泛(fàn)應用於塗裝、包裝印刷、化工等多行業。在單一(yī)燃燒(shāo)工藝的基(jī)礎上,依據工(gōng)況,進行搭配組合(hé)工(gōng)藝,切(qiē)實有效的實現廢氣的有效處理和(hé)能源的節(jiē)約使用。
在RTO發展的曆(lì)程中,我們(men)可以看到蓄(xù)熱材料的發展是強有力的(de)推動RTO技術(shù)成熟腳步,不同機械結構(gòu)的RTO,是對應用場景的(de)適(shì)應性變化(huà),也(yě)是為了提高(gāo)處理效率,運行的節能性(xìng)和維護(hù)的便捷性。