這(zhè)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
蓄熱式燃燒裝置,簡稱RTO,就是(shì)指將工業有機(jī)廢氣進行燃燒淨化處(chù)理,並利用蓄熱體對待(dài)處理廢氣進行換熱升溫、對淨化後排氣進行換熱(rè)降溫的裝置。
燃燒裝置對於VOCs的(de)燃燒溫度主(zhǔ)要取決(jué)與*難氧化物質的自然(rán)點。大部分溫度要求在*難氧化(huà)成分自燃點(diǎn)的200-300℃以上,因此燃燒溫度通常(cháng)設計在760℃-850℃。
RTO的發展曆史
熱回(huí)收方式和材料的發展是RTO發展*關鍵的推動力。
作為燃燒裝置,其能耗是*值得(dé)關注的指標之(zhī)一,因此在RTO發展(zhǎn)的曆程中熱回收的效率至關重要。從*初的直火燃燒裝置,換(huàn)熱式氧化(huà)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,由於氣體與熱交(jiāo)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。
為了追求更高的熱效(xiào)率,早在19世紀中期,Willian Siemens 就在研究利(lì)用蓄熱材料進行熱能(néng)回收,在當時采用了格子(zǐ)磚作為蓄熱(rè)體,由於蓄熱室體積非常大、造(zào)價高、換向(xiàng)時間很長,預熱氣體的溫度波動也較大,其熱回收效率並不高。直到1982年,英國 Hotwork Development 公司(sī)和 British Gas 公司合作開發出(chū)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(rè)材料,是蓄熱燃燒裝置發展(zhǎn)的關鍵裏程碑。此時的換向(xiàng)時間大大(dà)縮短,由分鍾計縮短到由秒計,極大(dà)地提高了餘熱回收能力和(hé)空氣預熱水平(píng),節能效果明顯。
20世紀90年代初(chū),日本NKK和日本工業爐公司利用蜂窩陶瓷(cí)體作為蓄熱材料,開(kāi)發出集高效熱回(huí)收與低NOx燃燒於一體(tǐ)的燃燒裝置。
采用(yòng)了蜂(fēng)窩陶瓷作(zuò)為蓄熱材料,是在陶瓷小球基礎上改造而成(chéng),與其相比,陶(táo)瓷蜂窩(wō)蓄熱體具有比表麵積大,蓄放熱速率大,有效流通麵積(jī)大,並且阻力(lì)損失小等優點。由於將節能與環保結合了起來(lái),使(shǐ)用這種蓄熱式燃燒(shāo)器的燃燒技術被稱為第二代蓄熱式燃燒技術,也稱高溫空氣燃燒(HTAC)技術。
蜂窩陶瓷(cí)作為蓄熱體,使傳統的蓄熱室發生了(le)巨大的變化。從原(yuán)來的格子磚發展成為陶瓷小球,又(yòu)發展為(wéi)蜂窩陶瓷體,
蓄熱室的(de)比表麵積(jī)急劇增大,體積明顯減小,換向時間大大縮短,換熱性能得到極大提高,汙染物排放量也(yě)遠低於環保標準。與之相結合的 HTAC 技術也被譽為 21 世紀的(de)關鍵(jiàn)技術之一(yī)。
在我國(guó),RTO 技術於2001年後逐漸興起。本世紀初,*套國產 RTO 誕生(shēng)於(yú)蘭州瑞瑪天(tiān)華化工機械及自(zì)動化研究院瑞瑪公司,此後國內廠家在不斷的消化(huà)吸收國外(wài)先進技(jì)術,在工程實踐過程中不斷的變革和創(chuàng)新。
RTO的類型
蓄熱燃燒裝置通(tōng)常由換向設備、蓄熱室、燃燒室和控製係統等組成。根據其設備結(jié)構的差異化,
RTO 可分為塔(tǎ)式和旋轉式兩大類(lèi)。
01塔式RTO
塔式RTO包括*代兩室RTO和多室RTO。特點(diǎn)是具有2個(gè)或多個陶瓷填充蓄熱室,通(tōng)過閥門的切(qiē)換(huàn),蓄熱體的預熱和熱回收,從而達到預熱的目的。兩塔式(shì) RTO 的缺少清洗環節(jiē),在循環結束時,一部分廢氣還殘留(liú)在蓄熱體裏,當閥門換(huàn)向後,這些未經處理的廢氣經(jīng)煙囪直接排(pái)出。
因此,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(huǎn)存殘留廢氣,經過回流再二次燃燒,達(dá)到提高兩塔式RTO的處理效率的目的。
當廢氣的風量過(guò)大,一般在60000Nm3/H以上時,為了確保氣流的傳(chuán)熱效率(lǜ)和均風效果,采用塔式RTO需要增加塔室。
杜(dù)爾向逸盛石化交付了七套相同的總包 Oxi.XRE係(xì)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 RTO(蓄熱式熱氧化爐)、一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,七套裝置的處理總量(liàng)高達 2,310,000Nm3/h,是全球*大的 RTO 裝置(zhì)之一。
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(fá) (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(rán)燒室的特定部分。通過在轉子表麵設置的密封(fēng)裝置,將轉子分成入口(kǒu)和(hé)出口兩部分,通過這兩部分分別將處理前的廢氣(qì)和淨化(huà)後(hòu)氣體引入或排出 RTO 燃燒室。
目前旋轉式RTO的發展過(guò)程(chéng)中在其旋轉閥(fá)的運行方(fāng)式,吹掃的方式、密(mì)封方式以及蓄熱室的分區都(dōu)有不一樣的設計,因此也衍生出不(bú)同的類型的RTO。
蓄熱(rè)式燃燒裝置(RTO)作為VOCs末(mò)端(duān)治理工藝中的重要技術,目前已經廣泛應用於塗裝、包裝印刷、化工等多行業。在(zài)單一燃燒工藝的基礎上,依據(jù)工況,進行搭配組合工藝,切實有效的實現廢氣的有效處理(lǐ)和能源的節約使用(yòng)。
在RTO發展的曆程中(zhōng),我們可以看到蓄(xù)熱材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,是對應用場景(jǐng)的適應性變化,也(yě)是為了提高(gāo)處(chù)理效率,運行的節能性和維(wéi)護(hù)的便捷性。