這篇文章簡要介紹了蓄熱式燃燒裝置的基礎概念,發展曆史以及不同類型的RTO。
RTO的基礎概念
蓄(xù)熱式燃燒裝置,簡稱RTO,就(jiù)是指將工業有機廢氣進行(háng)燃(rán)燒淨化處理,並利用蓄熱體對待處理廢氣進(jìn)行換熱升溫、對淨(jìng)化後排氣進行換熱降(jiàng)溫(wēn)的裝(zhuāng)置。
燃燒(shāo)裝置對於VOCs的燃燒溫度主要取(qǔ)決與*難氧化物質的自然點。大部分溫度要求在*難氧(yǎng)化成(chéng)分自(zì)燃點的200-300℃以上,因此燃燒溫度通常設計在760℃-850℃。
RTO的發展曆史
熱回收方式(shì)和(hé)材料的發(fā)展是(shì)RTO發展(zhǎn)*關鍵的推(tuī)動力。
作(zuò)為燃燒裝置,其能耗是*值得關注的指標之(zhī)一,因此在RTO發展的曆(lì)程中熱回收的效率至關重(chóng)要。從*初的直火(huǒ)燃燒裝置,換熱式氧化裝置,再到蓄熱氧化裝(zhuāng)置(zhì)。
換熱式氧化器,利用金屬換熱器來實現熱(rè)能回收(shōu),由於氣體與熱交換器金屬界麵件的熱傳導係數較低,
故一般熱回收率在65%左右,且換熱效率和燃燒溫度密切相關。
為(wéi)了追(zhuī)求更高的熱(rè)效率(lǜ),早在19世紀中期,Willian Siemens 就在研究利用蓄熱材料進行熱能回收,在當時(shí)采用了(le)格子磚作為蓄熱體,由於蓄熱室體積非常大、造價(jià)高、換向時間很長(zhǎng),預熱氣體的溫度波動也較大,其熱(rè)回收效(xiào)率並不高。直到1982年,英國(guó) Hotwork Development 公(gōng)司和(hé) British Gas 公司合(hé)作開發出利(lì)用陶瓷小(xiǎo)球作為蓄熱體的新型蓄熱式陶瓷燃燒器。
利用陶瓷小球作為蓄熱材料,是(shì)蓄熱燃燒裝置發展的關鍵裏程碑。此時的換(huàn)向時間大大縮短,由分(fèn)鍾計縮短到由秒(miǎo)計,極(jí)大地提高了餘熱回收能力和空氣預熱水平,節能效果明顯。
20世紀90年代初(chū),日本NKK和日本工(gōng)業爐公司利用蜂窩陶瓷體作為蓄熱材料,開發出集高效熱回收與低NOx燃燒於一體的燃燒裝置。
采用了蜂窩陶瓷作為蓄熱材(cái)料,是(shì)在陶瓷小球基礎上改造而成,與其相比,陶瓷蜂窩蓄熱體具有比表麵積大,蓄放熱速率大,有效流通麵積大,並(bìng)且(qiě)阻力(lì)損失小(xiǎo)等優點。由於將節(jiē)能與環(huán)保結合了起來,使用這種(zhǒng)蓄熱式燃燒(shāo)器的燃燒技(jì)術(shù)被稱為第二(èr)代蓄(xù)熱式燃燒技術,也(yě)稱高溫空氣燃燒(HTAC)技術。
蜂(fēng)窩陶(táo)瓷作為蓄熱體,使傳統的(de)蓄熱室發生了巨大的變化。從原來的格(gé)子磚發展成為陶瓷小球,又發(fā)展為蜂窩(wō)陶瓷體,
蓄熱室的比表麵積急劇增大,體積明顯減小,換向時間大大縮短,換熱性能得(dé)到極大提高,汙染物排放量也遠低於環保標準。與之相結合的 HTAC 技術(shù)也被譽為 21 世紀的關鍵(jiàn)技術之(zhī)一。
在我(wǒ)國,RTO 技術於2001年後逐漸興起。本(běn)世紀初,*套國產 RTO 誕生於蘭州瑞瑪天華(huá)化工機械及自動化研究(jiū)院瑞瑪公司,此後國內廠家在不斷的消化吸收國外先進技術,在工(gōng)程實踐過程中不(bú)斷的變革和創新。
RTO的類型
蓄熱(rè)燃燒裝置通常由換向設備、蓄(xù)熱室、燃燒室和控製係統等組成。根據其設備結構的(de)差異化(huà),
RTO 可分為塔式和旋轉(zhuǎn)式兩大類。
01塔式RTO
塔式RTO包(bāo)括*代(dài)兩室RTO和多室RTO。特點是具有2個或多個陶瓷填充蓄熱室,通過閥門的切換,蓄熱體的預熱(rè)和熱回收,從而達到預熱的(de)目的。兩塔式(shì) RTO 的缺少(shǎo)清洗環節,在循環結束時,一部分廢氣還殘留在(zài)蓄熱體裏,當閥門換向後,這些未經處理的廢氣經煙囪直接排出。
因(yīn)此,兩塔式RTO的VOCs處理效率低於三塔式。目前也(yě)有通過設計緩衝罐來緩存殘(cán)留廢氣,經過回(huí)流再二次燃燒,達到提高兩塔式(shì)RTO的處理效率的目的(de)。
當廢(fèi)氣的風量過(guò)大(dà),一般在60000Nm3/H以上時,為了確保氣流的(de)傳熱效率(lǜ)和均風效果,采用塔(tǎ)式RTO需要增加塔室。
杜爾向逸盛石化交付了七套相同的總包 Oxi.XRE係統(tǒng)及(jí)相應數量的Sorpt.XSW濕式洗滌塔。每套係統包含一台九塔 RTO(蓄熱(rè)式熱氧化爐)、一台下(xià)遊洗滌(dí)塔和一根潔淨氣體煙囪。每台九塔 RTO的處理能(néng)力(lì)約為 330,000 Nm3/h,七套裝置的處理總量高(gāo)達(dá) 2,310,000Nm3/h,是全球*大的(de) RTO 裝(zhuāng)置之一。
02旋(xuán)轉式RTO
旋轉式RTO出現在20世紀90年代末,是RTO發展(zhǎn)的(de)第三代(dài)技術(shù)。通過旋轉(zhuǎn)閥(fá) (蓄熱筒) 旋轉、分度、廢氣均布等動作,順序地引導廢氣進入(rù)或排出燃燒室的特定(dìng)部分。通過在轉子表麵設置的密封裝置,將轉子分成入口和出(chū)口兩部(bù)分,通過這兩部分(fèn)分別將處理前的廢氣和淨化後氣體引入或排出 RTO 燃燒室。
目前旋轉式RTO的發展過程中(zhōng)在其旋轉閥的運行方式,吹掃的方式、密封方式以(yǐ)及蓄熱(rè)室的分區都有不一樣(yàng)的設計,因此也衍生出(chū)不同的類型的(de)RTO。
蓄熱式燃燒裝置(zhì)(RTO)作(zuò)為VOCs末端治(zhì)理工藝中(zhōng)的重要技術,目前已經廣泛應用於塗裝、包裝印刷、化工等多行業。在單一燃燒工藝的基礎(chǔ)上(shàng),依據工況,進行搭(dā)配組合工藝,切實(shí)有效的實現廢(fèi)氣的有效處理和能源的節約使用。
在RTO發展(zhǎn)的曆程中,我們可以看到蓄熱材料的發展是強有力的(de)推動RTO技術成熟(shú)腳步,不同機械結構的(de)RTO,是對應(yīng)用場(chǎng)景的適應性變化,也是(shì)為了提高處理效率,運行的節(jiē)能性(xìng)和維護的便捷性。