這(zhè)篇文章簡要介紹了蓄熱式燃燒裝置的基礎(chǔ)概念,發展曆史以及不同類型的(de)RTO。
RTO的基礎概念
蓄熱式燃燒裝置,簡稱RTO,就是指將工業有機廢氣進行燃燒淨(jìng)化處理,並(bìng)利用蓄熱體對待處理廢氣進行換熱升溫、對淨化後排(pái)氣進行(háng)換熱降溫的裝置。燃燒裝置(zhì)對於VOCs的燃燒溫度(dù)主要取決與*難氧化(huà)物質的自然點。大(dà)部分溫(wēn)度要求(qiú)在*難氧化成分自燃點的200-300℃以上,因此(cǐ)燃燒溫度通(tōng)常設計在760℃-850℃。
RTO的發展(zhǎn)曆(lì)史
熱回收方式和材料的發展是RTO發展*關鍵的推動力。
作為燃燒(shāo)裝置,其能(néng)耗是*值得關注的指標之一,因此在RTO發展的曆程中熱回收的效率至關(guān)重要。從*初的直火(huǒ)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(yòng)金屬換熱(rè)器來實現熱(rè)能回收(shōu),由於氣體與熱(rè)交換器金屬界(jiè)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(guān)。
為了追求(qiú)更高的熱效率(lǜ),早在19世(shì)紀中期,Willian Siemens 就在研究利用蓄熱材料進行熱能回收,在當時采用了格子磚作為蓄熱體,由(yóu)於蓄熱室(shì)體積非常大、造價高(gāo)、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(gōng)司合作開發出利用陶瓷小球(qiú)作為蓄熱體的新(xīn)型蓄熱式陶(táo)瓷燃燒(shāo)器。
利用(yòng)陶瓷小球作為蓄熱材料,是蓄熱(rè)燃燒裝(zhuāng)置(zhì)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(jì),極(jí)大地提高了餘熱回收(shōu)能力和空氣預熱水平,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瓷體作為蓄熱材料,開發出集高效熱(rè)回收(shōu)與低NOx燃燒於一體的燃燒(shāo)裝置。采用了蜂窩陶瓷作為蓄熱材(cái)料,是在陶瓷小球基礎上改造而成,與(yǔ)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(tōng)麵積大,並且阻力損失小等優點。由於將節能與環保結(jié)合了起來,使用這(zhè)種蓄熱式燃(rán)燒器的燃燒技術被稱為第二代蓄熱式燃(rán)燒技術,也稱(chēng)高溫(wēn)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(cóng)原來的格子磚發展成為陶瓷小球,又發展為蜂窩陶瓷體,蓄熱室的比表麵積(jī)急劇(jù)增大,體積明顯減小,換向時(shí)間大大縮短,換熱性(xìng)能得到極(jí)大(dà)提高,汙染物(wù)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(jì)術之(zhī)一。
在我國(guó),RTO 技術於2001年後逐漸興(xìng)起。本世紀初,*套國產 RTO 誕生於蘭州瑞瑪天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(duàn)的消化吸收國外(wài)先進(jìn)技術,在工程實踐過程中不斷的變革和創新(xīn)。
RTO的類型
蓄熱燃(rán)燒(shāo)裝置通常由換向設備、蓄熱室、燃燒室(shì)和控製係統等組成。根據其(qí)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。特點是具有2個或(huò)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(de)目的。兩塔式 RTO 的缺少(shǎo)清洗(xǐ)環節,在循環結束(shù)時,一部分廢氣還殘(cán)留在蓄熱體裏(lǐ),當閥(fá)門換向後,這些未經處理的廢氣經煙囪直接排出。因此,兩塔式(shì)RTO的VOCs處理效率低於三塔式。目前也有通過設計緩衝(chōng)罐來緩存殘留廢氣,經過回流再(zài)二次燃燒,達(dá)到提高兩塔式RTO的處(chù)理效率的目的。
當廢氣的風量(liàng)過大(dà),一般在60000Nm3/H以上時,為了確保氣流(liú)的傳(chuán)熱效率和均風(fēng)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(tóng)的總包 Oxi.XRE係統及相應數量的(de)Sorpt.XSW濕式洗滌塔。每套係統包含一台九塔 RTO(蓄熱式熱(rè)氧化爐)、一台下遊洗滌塔和一根潔淨氣體煙囪。每台九塔 RTO的處理能力約為 330,000 Nm3/h,七套裝置的處(chù)理總量高達 2,310,000Nm3/h,是全球*大的 RTO 裝置之一。
02旋轉(zhuǎn)式RTO
旋轉(zhuǎn)式RTO出現在20世紀90年代末,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(fèi)氣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裝(zhuāng)置,將(jiāng)轉子分成入口和出口(kǒu)兩部分,通過這兩(liǎng)部分分別將處理前的廢氣和淨化(huà)後氣體(tǐ)引入或排出 RTO 燃燒室。目前旋轉式RTO的(de)發展過程中在其(qí)旋轉閥的運行方式,吹(chuī)掃的方式、密封方式以及蓄熱室的分區都(dōu)有不一樣的設(shè)計,因(yīn)此也衍生出不同的類型的RTO。
蓄熱式(shì)燃燒(shāo)裝置(RTO)作為VOCs末端治理工藝中的重(chóng)要技術,目前已經廣泛應用於塗裝、包裝印刷、化工等多行業(yè)。在單一燃燒(shāo)工藝的基礎上,依據工況,進行搭配組合工藝,切實有效的實現(xiàn)廢氣(qì)的有效處理和能(néng)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(lì)的(de)推動RTO技術成熟腳步,不同機械結(jié)構的RTO,是(shì)對應用場景的適應性變化,也是為了提(tí)高處理效(xiào)率,運行的(de)節能性和(hé)維護的便捷性。