這篇文(wén)章簡要介紹了蓄熱式燃燒裝置的基礎概念,發展曆史(shǐ)以及不同類型的RTO。
RTO的基礎概念
蓄熱式燃燒裝置,簡稱(chēng)RTO,就是指將工業有機廢氣進行燃燒淨化處理,並(bìng)利(lì)用蓄熱體對待處理廢氣(qì)進行換熱升溫、對淨化(huà)後排(pái)氣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(yǔ)*難氧化物質的自(zì)然點。大部分溫度要(yào)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的發展曆史
熱回收(shōu)方式和材料的發展是RTO發展*關鍵的推動力。
作(zuò)為燃燒裝置,其能耗是*值得關注的指標之一,因此在RTO發展(zhǎn)的曆程中熱回收的效(xiào)率至關(guān)重要。從*初的直火燃燒裝置,換熱式氧化裝(zhuāng)置,再(zài)到蓄熱氧化(huà)裝置。
換熱式氧化器,利用(yòng)金屬換熱(rè)器來實(shí)現熱能回收(shōu),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)換熱效率和燃燒溫(wēn)度密切相關。
為了(le)追求更高的熱效率,早在19世紀中期,Willian Siemens 就在研究利用蓄熱材料進(jìn)行熱能回收,在當時采用了格子磚作為(wéi)蓄熱(rè)體,由於蓄熱室體積非常大、造價高、換向時間很長,預熱氣體的溫度波動也較大,其熱回收效率並不高。直到1982年,英國 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(táo)瓷燃燒器。
利用陶(táo)瓷(cí)小球作為蓄熱材料,是蓄熱燃燒裝置發展的關鍵裏程碑。此時的(de)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預熱(rè)水平,節能效果明顯。
20世紀90年代初,日本NKK和日本工業爐公司利用蜂(fēng)窩(wō)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(rán)燒裝置。
采用了蜂窩陶瓷作為蓄熱材料,是在陶瓷小球基礎上改(gǎi)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)且阻力損失小等(děng)優點。由於將節能與(yǔ)環保結合了起來,使用這種蓄熱式燃燒器的燃(rán)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。
蜂窩陶瓷作為(wéi)蓄熱體,使傳統的蓄熱室發生了巨大的變化。從原來的格子磚(zhuān)發展成為陶瓷小球,又發展為蜂窩陶瓷體,
蓄熱室的比表麵積(jī)急(jí)劇增大,體積明顯減小,換向(xiàng)時間大大縮短(duǎn),換熱性能得到極大提高,汙染物排放量也遠低於環保標準。與之相結合的 HTAC 技術也被譽為 21 世紀的關鍵技術之一。
在我國,RTO 技術於2001年後逐漸(jiàn)興起。本(běn)世紀初,*套國產 RTO 誕生於蘭州瑞(ruì)瑪天華化工(gōng)機(jī)械及自動化研究院(yuàn)瑞瑪公司(sī),此後國內廠(chǎng)家在不斷的消化吸收國外先進(jìn)技術,在工程實踐過程中(zhōng)不斷的變革和創新。
RTO的類型
蓄熱燃燒(shāo)裝置通常由換(huàn)向(xiàng)設備、蓄熱室、燃燒室和控製係(xì)統等組(zǔ)成。根據其設備結構的(de)差異化,
RTO 可分為塔式(shì)和旋轉式兩大類。
01塔式RTO
塔式RTO包括(kuò)*代兩室RTO和多室RTO。特點是(shì)具有2個或多個陶瓷填充蓄熱室,通過閥門的切換,蓄熱體的預熱和熱回收,從而達到預熱的目的。兩塔式 RTO 的缺少清洗環節,在循環結束時,一部分廢氣還(hái)殘留在蓄熱體(tǐ)裏,當閥門換(huàn)向(xiàng)後,這些(xiē)未經處理的廢氣經煙囪(cōng)直接排出。
因此,兩塔式RTO的VOCs處理效(xiào)率低於三塔式。目前也有通過設計緩衝罐來緩存殘留廢氣,經過回流再二次燃燒,達到提高(gāo)兩塔式RTO的處理效率的目的。
當廢氣的風(fēng)量過大,一般在60000Nm3/H以上時,為了確(què)保(bǎo)氣(qì)流的傳熱效率(lǜ)和均風效果(guǒ),采用塔式RTO需要增加塔室。
杜爾向逸盛石化交付了(le)七套相同的總包 Oxi.XRE係統及相應數量的Sorpt.XSW濕式洗滌(dí)塔(tǎ)。每套係統包含一台(tái)九塔 RTO(蓄(xù)熱(rè)式熱氧(yǎng)化爐)、一台下遊洗(xǐ)滌塔和一根潔淨氣體煙囪。每台(tái)九塔 RTO的(de)處理能力(lì)約為 330,000 Nm3/h,七套裝置的處理總量高達 2,310,000Nm3/h,是(shì)全球*大的 RTO 裝(zhuāng)置之一。
02旋轉式RTO
旋轉式RTO出現在20世紀90年代末(mò),是RTO發展的第三代技(jì)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(rù)或排出(chū)燃燒室的特定部分。通過在轉子表麵設置的密封裝置,將轉子分成入口和出口兩部分,通過這兩部分分(fèn)別將處理前的廢氣和淨化(huà)後氣(qì)體引入(rù)或(huò)排出 RTO 燃燒室。
目前旋轉式RTO的發展過程中在其(qí)旋轉(zhuǎn)閥(fá)的運行方式,吹掃的方式(shì)、密封方(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(rán)燒裝置(RTO)作為VOCs末端治理工藝中的重要技術,目前已經廣泛應用於塗裝、包(bāo)裝印刷、化工等多行業。在單一燃燒(shāo)工藝的基礎上,依據工況,進行搭配(pèi)組合工藝,切實有效的實現廢氣的有效(xiào)處理和能源的(de)節(jiē)約使用。
在RTO發展的曆程中,我們可以看到蓄熱材料的(de)發展(zhǎn)是強有力的推動RTO技術成熟腳(jiǎo)步,不同機械結構(gòu)的RTO,是對應用(yòng)場景的適應(yīng)性變化,也是為了(le)提高處理效率,運行的節能性和維護的便捷性(xìng)。