這篇(piān)文章簡要介紹了蓄熱(rè)式燃燒裝置的基礎概念,發展(zhǎn)曆史以及不同類型的RTO。
RTO的基礎概念
蓄熱式燃燒裝置,簡(jiǎn)稱RTO,就是指將工業有(yǒu)機廢氣進行(háng)燃燒淨化處理,並利用(yòng)蓄熱體對待處(chù)理(lǐ)廢氣進行換熱升溫、對淨化後排氣進行換熱降溫的裝置。燃燒裝置對於VOCs的燃燒溫度主要(yào)取決與*難氧化物質(zhì)的(de)自然點。大部分溫度要求(qiú)在*難(nán)氧化成分自燃(rán)點的200-300℃以(yǐ)上,因此燃燒溫度通常設計在760℃-850℃。
RTO的發展曆史
熱(rè)回收方式和(hé)材料(liào)的發展是RTO發展*關鍵的推(tuī)動力。
作為燃燒裝置,其能(néng)耗是*值得關注的指標之一,因此在RTO發展的(de)曆程中熱回收的效率至關重(chóng)要。從*初的(de)直火燃燒裝置,換熱式氧化裝置,再到蓄熱氧化裝置。
換熱式氧化器,利用金屬換熱器來實現熱能回收(shōu),由於氣體與熱交換器(qì)金屬界麵件的熱傳(chuán)導係數(shù)較(jiào)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。
為了追求更(gèng)高的熱效率,早在19世紀中期,Willian Siemens 就在研究利用蓄熱(rè)材料(liào)進行熱能回收,在當時(shí)采用了格子磚作為(wéi)蓄熱體,由於蓄熱室體積非常大(dà)、造價高、換(huàn)向時間很長,預熱氣體的溫度波動也較大,其熱(rè)回收(shōu)效率並不(bú)高。直到1982年,英國(guó) Hotwork Development 公司和 British Gas 公司合作開發出利(lì)用陶瓷小球作為蓄(xù)熱體(tǐ)的新型蓄熱式陶瓷燃燒器(qì)。
利用陶瓷(cí)小球作為蓄熱(rè)材料,是蓄熱燃(rán)燒裝置(zhì)發展的關鍵裏(lǐ)程(chéng)碑。此時的換向(xiàng)時間大大縮短,由分鍾計縮短到由秒計,極大地提(tí)高了餘熱回(huí)收(shōu)能力和空氣(qì)預熱水平,節能(néng)效果(guǒ)明顯。
20世紀90年代初,日本NKK和(hé)日本工業爐公司利用(yòng)蜂窩陶瓷體作為蓄熱材料,開(kāi)發出集高效熱回收與(yǔ)低NOx燃燒於一(yī)體的燃燒裝置。采用了蜂窩陶瓷作為蓄熱材料,是在陶(táo)瓷(cí)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,並且阻力損失(shī)小等優點。由於將節能與環保結合了起來,使用這種蓄熱式燃燒(shāo)器的(de)燃燒技(jì)術(shù)被(bèi)稱為第二代蓄熱式(shì)燃燒技術,也稱高溫空氣燃燒(shāo)(HTAC)技術。
蜂窩陶瓷作為蓄熱體,使(shǐ)傳統的蓄(xù)熱室發生了(le)巨大的變化。從原來的格子磚發展成為(wéi)陶瓷小球,又發展為(wéi)蜂窩陶瓷體,蓄熱室(shì)的比表麵積急劇增(zēng)大,體積(jī)明顯減小,換向時間大大縮短,換熱性能得到極大提高,汙染(rǎn)物(wù)排放量也遠(yuǎn)低於環保標(biāo)準。與之相結合的 HTAC 技術也被譽為 21 世紀的關鍵技術之一。
在我(wǒ)國,RTO 技(jì)術於2001年後逐漸興起。本世紀初(chū),*套國產 RTO 誕生於蘭州(zhōu)瑞瑪(mǎ)天華化工機械及自動化研究院瑞瑪公司,此後國內廠家(jiā)在(zài)不斷的消化吸收國外(wài)先進技術,在工程實踐(jiàn)過程中不斷的變革和創新。
RTO的(de)類型
蓄熱燃燒裝(zhuāng)置(zhì)通常由換向設備、蓄(xù)熱室、燃燒室和控製係統等組成。根(gēn)據其設備結(jié)構的差異化,RTO 可分為塔式和旋轉式兩大類。
01塔式RTO
塔式(shì)RTO包(bāo)括*代兩室RTO和多(duō)室RTO。特點是具有(yǒu)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,從而達到預熱的目的(de)。兩塔式 RTO 的缺少清洗環節,在循環結束時,一部分廢氣還殘留在蓄熱體裏,當閥門換向後(hòu),這些未經(jīng)處理的廢氣經煙囪直(zhí)接排出。因(yīn)此,兩塔式RTO的VOCs處理(lǐ)效率低於(yú)三塔式。目前也有通過設計緩衝罐來緩存(cún)殘留廢氣,經過回流再二(èr)次燃燒,達到提高兩塔式RTO的處理效率(lǜ)的目的。
當廢氣的風量過大,一般在60000Nm3/H以上時,為了確保氣流的傳熱效率和均風效果,采用塔式RTO需要增(zēng)加塔室。
杜(dù)爾向逸盛石化交付了七套相同的總包 Oxi.XRE係統及相應(yīng)數量的Sorpt.XSW濕式洗滌塔。每套係統包含一台九塔 RTO(蓄熱式熱氧化爐)、一(yī)台下遊洗滌塔和一根潔淨氣(qì)體煙囪。每台九塔 RTO的處理能力約為 330,000 Nm3/h,七套裝置的處理總(zǒng)量高達 2,310,000Nm3/h,是全球*大(dà)的(de) RTO 裝置之一。
02旋轉式RTO
旋轉式RTO出現在20世(shì)紀90年(nián)代末,是RTO發展的第三代技術(shù)。通過旋轉(zhuǎn)閥 (蓄熱(rè)筒) 旋轉、分度、廢氣(qì)均布等動作,順序地引導廢氣進入或排出燃(rán)燒室的特定部分。通過在轉子表(biǎo)麵設置的(de)密封裝置,將轉子分成入口和出口兩部分,通(tōng)過這兩部分分別將處理前的廢(fèi)氣和淨化後氣體(tǐ)引入或排出 RTO 燃燒室。目前旋(xuán)轉式RTO的發展過程中在其旋轉閥的運行方式,吹掃的方式、密(mì)封方(fāng)式以及蓄熱室的分區都有不一樣的設計,因此也衍生出不同(tóng)的類型的RTO。
蓄熱式燃燒裝置(RTO)作為VOCs末端治理工藝中的重要技術,目前已(yǐ)經廣泛應用於塗裝、包裝印刷、化工等多行業(yè)。在單一燃燒工藝的基礎上,依據工況,進行(háng)搭配組合工藝,切實(shí)有效的實現廢氣的有效處理和(hé)能源的節約使用。
在RTO發展的曆程中,我(wǒ)們可以看到蓄熱材(cái)料的發展是強有力的推動RTO技術成熟腳步,不同機械結構的RTO,是(shì)對應用場景的適應性變化,也是為了提高處理效率,運行的節能性和維護的便捷性。