這篇文(wén)章簡要介紹了蓄熱(rè)式燃燒裝置的基礎概念,發(fā)展曆史(shǐ)以及不(bú)同類型(xíng)的RTO。
RTO的基礎概(gài)念
蓄熱式燃(rán)燒裝置(zhì),簡稱RTO,就是指(zhǐ)將工業有機廢氣進行燃燒淨化處理,並利用蓄熱體對待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(zhì)。燃燒裝置對於VOCs的燃燒溫(wēn)度主要取決與*難氧化物質的自然點。大部分溫度要求在*難氧化成(chéng)分自燃點的200-300℃以上(shàng),因此燃(rán)燒溫度通常設(shè)計在760℃-850℃。
RTO的發展曆(lì)史
熱回收(shōu)方式和材料的發展是RTO發展*關鍵的推動(dòng)力。
作為燃燒裝置,其能耗是*值得關注的指標之(zhī)一,因此在RTO發展的曆程中熱回收的效率至關重要。從*初的直火燃燒裝置,換熱式氧化(huà)裝置,再到蓄熱氧化裝置(zhì)。
換熱式氧化器(qì),利用金屬換熱器(qì)來實現熱能回收,由於氣體與熱交換器金屬界麵件的熱傳導係數較低,故(gù)一般熱回收率在(zài)65%左右,且換熱效率和燃燒溫度(dù)密切(qiē)相關。
為了追求更高的熱(rè)效率,早在19世紀中期,Willian Siemens 就在研究利用(yòng)蓄熱材料進行熱能回收,在當時采用了(le)格子磚作為蓄熱體,由(yóu)於(yú)蓄(xù)熱室體積(jī)非常大、造價高、換向時間很長,預熱(rè)氣體的溫度波動也(yě)較大,其熱回收效率並不高。直到(dào)1982年,英國 Hotwork Development 公司和 British Gas 公司合作開發出利(lì)用陶瓷小球作為蓄熱體的(de)新型(xíng)蓄熱式陶瓷燃燒器(qì)。
利用陶瓷小球作為蓄熱材料,是蓄熱燃燒裝(zhuāng)置發展的關鍵裏程碑。此時的(de)換向時間大大縮短(duǎn),由分鍾計縮短到(dào)由秒(miǎo)計,極大地提高了餘熱回收能力和空(kōng)氣預熱水平,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窩陶(táo)瓷體作為蓄熱材(cái)料,開發出集高效(xiào)熱回收與低NOx燃燒於一體的燃燒裝置。采(cǎi)用了蜂窩陶瓷(cí)作為蓄熱材料,是在陶瓷小球基礎上改造而成,與其相比,陶瓷蜂窩(wō)蓄熱體具(jù)有比表(biǎo)麵(miàn)積(jī)大,蓄放熱(rè)速率大,有效流通麵(miàn)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,使用這種蓄熱式燃燒器的燃燒技術被稱為第二代蓄熱式燃燒技(jì)術,也(yě)稱高溫(wēn)空氣燃燒(HTAC)技術。
蜂窩陶瓷作為蓄熱(rè)體,使傳統的蓄熱室發生了巨大的變化。從原來(lái)的格(gé)子磚發展成為陶瓷小球,又發展為蜂窩陶(táo)瓷(cí)體,蓄熱室的比表麵積急劇增大,體積明(míng)顯減小,換向時間大大(dà)縮短(duǎn),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(zhī)相結合的 HTAC 技術也被(bèi)譽(yù)為 21 世紀的關鍵技術之一。
在我國,RTO 技術於2001年後逐漸興起。本世紀初,*套(tào)國(guó)產 RTO 誕生於蘭州瑞瑪天(tiān)華化工機械及自動化研究院瑞瑪公司,此後國內廠家在不斷的消(xiāo)化吸收國外先進技術,在(zài)工程實(shí)踐(jiàn)過程(chéng)中不斷的(de)變革和創新。
RTO的類型
蓄熱燃燒裝置通常由換向設備、蓄熱室、燃燒室和控製係統等組成。根(gēn)據其設備結構的差異化,RTO 可分為塔式和旋轉式兩大(dà)類。
01塔式RTO
塔式RTO包括*代兩室RTO和多(duō)室RTO。特點是具有2個或多個陶瓷填充蓄熱室,通過閥門的(de)切換,蓄熱體的預熱和熱回收,從而達到預熱的目(mù)的。兩塔式 RTO 的缺少清(qīng)洗環節,在循環結束(shù)時,一(yī)部分廢氣還殘留在蓄熱體裏,當閥(fá)門(mén)換向後,這些未經處理的廢氣經(jīng)煙囪直接排出。因此,兩塔式(shì)RTO的VOCs處理效率低於三塔(tǎ)式。目(mù)前也有通過設計緩(huǎn)衝罐來緩存殘留廢氣,經過回流再(zài)二次燃(rán)燒,達到提高兩塔(tǎ)式RTO的處理效率的(de)目的。
當廢氣的風量過大,一般在(zài)60000Nm3/H以上時,為了確保(bǎo)氣流(liú)的傳熱(rè)效率和(hé)均風效果,采用塔式RTO需要增加塔室。
杜爾向逸盛石化交付了七套(tào)相同的總包 Oxi.XRE係統及相應數量(liàng)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)、一台下遊洗滌塔和一根潔淨氣(qì)體煙囪。每台九塔 RTO的處(chù)理能力約為 330,000 Nm3/h,七套裝(zhuāng)置的處理總量高達 2,310,000Nm3/h,是全球*大的 RTO 裝置之一。
02旋轉式RTO
旋轉式RTO出現在20世(shì)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(zhuǎn)、分度、廢(fèi)氣均布等動作,順序地引導廢氣(qì)進入或排出燃(rán)燒室的特定部分。通過在轉子表麵設置(zhì)的密封裝置,將轉子分(fèn)成入口和出口兩部分,通過這兩部(bù)分分別將處理(lǐ)前的廢氣和淨化後氣體引入或排出 RTO 燃燒室。目(mù)前旋轉式(shì)RTO的發展過程(chéng)中在其旋轉閥的運行方式,吹掃的(de)方式、密封方式以及蓄(xù)熱室的分區都有不一樣的設計,因此也衍(yǎn)生出不同的類型的RTO。
蓄熱式(shì)燃燒裝(zhuāng)置(RTO)作為VOCs末端治理工藝中的(de)重要技術,目前已經廣泛應用於塗裝、包裝印刷、化工(gōng)等多行業。在單一燃燒(shāo)工藝的基礎上,依據工況,進行(háng)搭配組合工藝,切實有效的實(shí)現廢氣的有效處(chù)理和能源的節約使用。
在RTO發展的(de)曆(lì)程中,我們可以(yǐ)看到蓄熱(rè)材(cái)料的發展是強有力(lì)的推動(dòng)RTO技術成熟腳步,不同機械結構的(de)RTO,是對應用場景(jǐng)的適應性變化,也是為了提高處理效率(lǜ),運行的節能性(xìng)和維護的便捷(jié)性(xìng)。