這篇文章簡要介紹了蓄熱式(shì)燃燒裝置的基(jī)礎概念,發展(zhǎn)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(yè)有機廢氣進行燃燒淨化處(chù)理,並利用蓄熱體對(duì)待處理廢(fèi)氣進行換熱升溫、對淨化後排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*難氧化物質的自然點。大部分溫度要求在*難氧化成分自燃點的200-300℃以上,因此(cǐ)燃燒溫度通常設計在760℃-850℃。
RTO的發展曆史
熱回收方式和材料的發展是RTO發展*關鍵的推動(dòng)力。
作為燃燒(shāo)裝(zhuāng)置,其能耗是*值得關(guān)注的指標之一,因此在(zài)RTO發展的曆程中熱回收的效率至關(guān)重要。從*初的直火燃燒裝置,換熱(rè)式氧化裝置,再到(dào)蓄熱氧化裝置。
換熱式氧化器,利用金屬換熱器來(lái)實現熱(rè)能回收(shōu),由於氣體與熱交換器金屬界麵(miàn)件的熱傳(chuán)導係數較低,故一(yī)般熱回收率在65%左右,且換熱效率和燃燒溫度(dù)密切相(xiàng)關。
為了追求更高的熱效率,早在19世紀中期,Willian Siemens 就在研究利用蓄熱材料(liào)進行熱能回收,在當時采用了格子磚(zhuān)作(zuò)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(tǐ)的溫度波動(dòng)也較大(dà),其熱回(huí)收效率並不高。直到1982年,英國 Hotwork Development 公司和 British Gas 公司(sī)合作開發出利用陶瓷小球(qiú)作為(wéi)蓄熱(rè)體的新型蓄熱式陶瓷燃燒器。
利用陶瓷小球作為蓄熱材料,是蓄(xù)熱燃燒裝置發展的關鍵裏程碑(bēi)。此時的換向時間大大縮短,由分鍾計縮短到由(yóu)秒計,極大地提高了餘熱(rè)回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(lú)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(dī)NOx燃燒於一(yī)體的燃燒裝置。采用了(le)蜂窩陶瓷作(zuò)為(wéi)蓄熱材料,是(shì)在陶(táo)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(liú)通麵積大,並且阻力損失小等優點。由於將節(jiē)能與環保結合了起來(lái),使(shǐ)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(biàn)化。從原來的格子(zǐ)磚發展成為(wéi)陶瓷小球,又發展為蜂(fēng)窩陶瓷(cí)體,蓄熱室的比表麵積急劇增大,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(yú)環保標準。與之相結(jié)合的 HTAC 技術也被譽為(wéi) 21 世紀的(de)關鍵技術之一。
在(zài)我(wǒ)國,RTO 技術於(yú)2001年後逐漸興起。本世紀初(chū),*套國產 RTO 誕生於蘭州(zhōu)瑞瑪(mǎ)天華化工機械及自動化研(yán)究院瑞瑪公司,此後國內廠家在不(bú)斷的消化吸收(shōu)國外先進技(jì)術,在工程實(shí)踐過程中不斷的變革和創新。
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(shè)備結構的差異化,RTO 可分為(wéi)塔式和(hé)旋轉式兩大類。
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(táo)瓷填充蓄熱室,通過閥門的切換,蓄熱體的預(yù)熱和熱回收(shōu),從而達到預(yù)熱的目的。兩(liǎng)塔式 RTO 的(de)缺少清洗環節,在循環結束時,一部分廢(fèi)氣還殘(cán)留在蓄熱(rè)體(tǐ)裏(lǐ),當閥門換(huàn)向後,這些(xiē)未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(guàn)來緩存殘留廢氣,經過(guò)回流再二次燃燒,達到提(tí)高兩塔式RTO的處理效率的目的。
當廢氣的風量過大,一般在60000Nm3/H以上時,為了確保氣流(liú)的傳熱(rè)效率和均風效果(guǒ),采用塔式RTO需要(yào)增加(jiā)塔室。
杜爾向逸(yì)盛石化交付了七套相同的總包 Oxi.XRE係(xì)統及相應數(shù)量的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(tái)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,七套裝置的處理總量高達(dá) 2,310,000Nm3/h,是全球*大的 RTO 裝置之一。
02旋轉式RTO
旋轉式RTO出(chū)現在20世紀90年代末,是RTO發展的第三代技術。通過旋(xuán)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或排出燃燒室(shì)的特定部分。通過在轉子表麵設置的密封裝置,將轉子(zǐ)分成入(rù)口和出口兩部(bù)分,通過這(zhè)兩部分分別將處理前的廢氣(qì)和淨化後氣體引入或排出 RTO 燃燒(shāo)室。目前旋轉式(shì)RTO的發展過程中在其旋轉閥的運行方式,吹(chuī)掃(sǎo)的(de)方式、密封方(fāng)式以及蓄(xù)熱室的(de)分區都有不一樣的設計(jì),因此也衍生(shēng)出不同(tóng)的類型的RTO。
蓄熱式燃燒裝置(RTO)作為(wéi)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(děng)多(duō)行業。在單(dān)一燃燒工藝的基礎上,依據工況,進行搭配組合工藝,切實有效的實現廢氣的有效處理和能源的節約使用。
在RTO發(fā)展的曆程中,我(wǒ)們可以(yǐ)看到蓄熱(rè)材料的發展是強有力的推動RTO技術成(chéng)熟腳步,不同機(jī)械(xiè)結構(gòu)的RTO,是對應用場景的適應性變化,也是為了提高處理效(xiào)率,運行的節能性和維(wéi)護的便捷性。