這篇(piān)文章簡要介(jiè)紹了蓄熱式燃燒(shāo)裝置的基(jī)礎(chǔ)概念,發展曆史以及不同類(lèi)型的RTO。
RTO的基礎概念
蓄熱式(shì)燃燒裝置,簡(jiǎn)稱RTO,就是(shì)指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(wēn)、對淨化(huà)後排氣進行換熱降溫的裝置。
燃燒裝置對於VOCs的燃燒溫度(dù)主要(yào)取(qǔ)決與*難氧化物質的自然(rán)點。大部分溫度(dù)要求在*難(nán)氧化成分自(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
熱回收方式和材料(liào)的發展是RTO發展*關鍵的推動力。
作為燃燒裝置,其能耗是*值(zhí)得(dé)關注(zhù)的指標之一,因此(cǐ)在RTO發展的曆程中熱回收的效率至關重(chóng)要。從*初的直火燃燒裝置,換熱式(shì)氧化裝置,再到蓄熱氧化裝置。
換熱式氧化器,利(lì)用金屬換熱器來實現熱能回收,由於氣體與熱交換器金屬界麵件的熱傳導係數較低,
故一般熱回收率在65%左右,且換熱效率(lǜ)和燃燒溫度密切相關。
為了追(zhuī)求更高的熱效率,早在19世紀中期,Willian Siemens 就在研究利用蓄熱(rè)材料(liào)進行熱(rè)能回收,在(zài)當時采用了(le)格子磚(zhuān)作為蓄熱體,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(xiào)率並不高。直到1982年,英國(guó) Hotwork Development 公司和 British Gas 公司合作開發出利用陶瓷小球作為(wéi)蓄熱體的新型蓄熱式陶瓷燃燒器。
利用(yòng)陶瓷小球作(zuò)為蓄熱材(cái)料,是(shì)蓄熱燃燒裝置發(fā)展的關鍵裏程碑。此時的換(huàn)向時間(jiān)大大縮短,由分鍾計縮(suō)短到由(yóu)秒計,極大地提高了餘熱回(huí)收能力和空氣預熱水平(píng),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(de)燃燒裝置。
采用了蜂窩陶瓷作為蓄熱材料,是在陶瓷小球基礎上改造而成,與(yǔ)其相比,陶瓷蜂窩蓄(xù)熱體具有比表麵積大,蓄放熱速率大,有(yǒu)效流通麵積大,並且阻力(lì)損失小等優點。由於將節能與環保結合了起來,使用這種蓄熱式燃燒器的燃燒技術被稱為第二代(dài)蓄熱式燃燒(shāo)技術,也稱高溫空氣燃燒(HTAC)技術。
蜂窩陶瓷作為蓄熱體,使傳統的蓄熱室發生了巨大的變化。從原來的格子磚發展成為陶瓷(cí)小球,又發展為蜂窩陶瓷體,
蓄熱室的比表麵積急劇增大(dà),體積明顯減小,換向時間大大縮短,換熱性能得到極大提高,汙染物排放量也遠低於環(huán)保標準。與之相(xiàng)結合的 HTAC 技術也被譽為(wéi) 21 世紀(jì)的關(guān)鍵(jiàn)技術之一。
在我國,RTO 技術於2001年後逐漸興起(qǐ)。本世紀初,*套國產(chǎn) RTO 誕生於蘭(lán)州瑞瑪天華化工機械及自動化(huà)研究院瑞瑪公司,此後國內廠家在不斷的消化吸收國外先進技術,在工程(chéng)實踐過程(chéng)中不斷的變革和創新。
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(gēn)據其設備結構的差異化,
RTO 可分為塔式和旋轉式兩大類。
01塔式RTO
塔式RTO包括*代兩室RTO和多室RTO。特(tè)點是具有2個或多個陶瓷填充蓄熱室,通過閥門的切換,蓄熱體的預熱和熱回收(shōu),從而達到預熱的(de)目的。兩塔式 RTO 的缺少清洗環節,在循環結束時,一(yī)部分廢氣還殘留在蓄熱體裏,當閥門(mén)換向後,這些未(wèi)經處理的廢氣經煙囪直接排出。
因此,兩塔式RTO的VOCs處理效率低於三塔式。目前也有通過設計緩衝罐來緩存(cún)殘留廢氣,經(jīng)過回流再(zài)二次燃燒,達到提高兩塔式RTO的(de)處理(lǐ)效率的目的。
當廢氣的風量過(guò)大,一般(bān)在60000Nm3/H以上時,為了確保氣流(liú)的傳熱效率和均風效果,采用塔式RTO需要增加塔室。
杜爾向逸盛石化交付了七套相同的總包 Oxi.XRE係統及相應數量的Sorpt.XSW濕式洗滌塔。每套(tào)係統包含一台九塔 RTO(蓄熱式熱氧化爐)、一台下遊洗滌(dí)塔和一根潔淨氣體煙囪。每台九塔 RTO的處理能力(lì)約為 330,000 Nm3/h,七套(tào)裝置的處理(lǐ)總量高達 2,310,000Nm3/h,是全(quán)球*大的 RTO 裝置(zhì)之一。
02旋轉式RTO
旋轉式RTO出(chū)現在20世紀90年代末,是RTO發(fā)展的第三代技術(shù)。通過旋轉閥 (蓄(xù)熱筒) 旋轉、分度、廢氣(qì)均布等動作,順序地引導廢氣(qì)進入或排出燃燒室的特定部分。通過在轉子表麵設置的密封(fēng)裝置,將轉子分成入口和出口兩部分,通過這兩部分分別(bié)將處理前的廢氣和淨化後氣體引入或排出 RTO 燃燒(shāo)室。
目前旋轉(zhuǎn)式RTO的發展過程中在其旋轉閥的運行方式,吹掃的方式、密封方式(shì)以及(jí)蓄熱室的分區都有不一(yī)樣的設計,因此也衍生出不同的類型的RTO。
蓄熱式燃燒裝置(RTO)作為VOCs末端治理工藝中(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(zài)單一燃燒工藝的基礎上,依(yī)據工況,進行搭配組合(hé)工藝,切實有效的實現廢氣的有效處理和能源的節約使用。
在RTO發展的曆程中,我們可以看到蓄熱材料的發展是強有力的推動RTO技(jì)術成熟腳步(bù),不同(tóng)機械結構的(de)RTO,是(shì)對(duì)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。