這篇文(wén)章簡要介紹了(le)蓄熱式燃燒裝置的基礎概念,發展曆史(shǐ)以及不同類型(xíng)的RTO。
RTO的基礎概念(niàn)
蓄熱式燃(rán)燒(shāo)裝置,簡(jiǎn)稱RTO,就(jiù)是指將工(gōng)業(yè)有機(jī)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降溫(wēn)的裝置。燃(rán)燒裝置對於VOCs的燃燒(shāo)溫度主要取決與*難氧化物(wù)質的自(zì)然點。大部分溫度要求在*難氧化成分自燃點的(de)200-300℃以上,因(yīn)此燃(rán)燒(shāo)溫度通(tōng)常設計在760℃-850℃。
RTO的發(fā)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。
作為燃燒裝置,其能耗是*值得關注的(de)指標之一,因此在RTO發展(zhǎn)的曆程中熱回收的效率至關重要。從*初的直火燃燒裝置,換熱式氧化裝置,再到蓄熱氧化裝置。
換熱式氧化器,利用金屬換熱器來(lái)實現熱能回收,由於氣(qì)體與熱交換器金屬界(jiè)麵件的熱(rè)傳導(dǎo)係數較低(dī),故一般熱回收率在65%左右,且換熱(rè)效(xiào)率和燃燒溫度密切相(xiàng)關。
為了追求(qiú)更高(gāo)的熱效率,早(zǎo)在19世紀中期,Willian Siemens 就在研究(jiū)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(xù)熱體,由於(yú)蓄熱(rè)室體積非常(cháng)大、造價高(gāo)、換向時間很(hěn)長,預熱氣體的溫度波動也較大,其熱回收效率(lǜ)並不高。直到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(qiú)作為蓄(xù)熱體的新型蓄熱式陶瓷燃燒器。
利用陶瓷小球作為蓄(xù)熱材料(liào),是蓄熱燃燒裝置發展的關鍵裏程碑。此時的換向時間大大縮短,由分鍾計(jì)縮(suō)短到由秒計,極大地提高了(le)餘熱(rè)回收能力和空氣預熱(rè)水平,節能(néng)效果(guǒ)明(míng)顯。
20世紀90年代(dài)初(chū),日本NKK和日本工業爐公司利(lì)用蜂窩陶瓷體作為蓄熱材料,開發出集高(gāo)效熱回收與低NOx燃燒於一體的燃燒裝置。采用(yòng)了蜂窩陶瓷作為蓄熱材料,是在陶瓷小球基礎上改造而成(chéng),與其相比(bǐ),陶瓷蜂窩(wō)蓄熱體(tǐ)具有比表麵積大,蓄放(fàng)熱速率大,有效流通麵(miàn)積大,並且(qiě)阻力損失小等優點。由於將節能與環保(bǎo)結合了起(qǐ)來,使用這種蓄熱式燃燒器的(de)燃燒技術被稱為第二代蓄熱式燃燒技術,也稱高溫(wēn)空氣燃(rán)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(táo)瓷(cí)小球(qiú),又發展為蜂窩陶瓷體,蓄熱室的比表麵積急劇增大,體積明顯(xiǎn)減小,換向時間大大縮短,換熱(rè)性能得到極(jí)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(wéi) 21 世紀的關鍵技術之一。
在我國,RTO 技(jì)術於2001年後逐漸興(xìng)起。本世紀初,*套國(guó)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的消化吸(xī)收國(guó)外先進技術,在工程實踐過程中不斷的變革和(hé)創新。
RTO的類型
蓄熱燃燒裝(zhuāng)置通常由換向設(shè)備(bèi)、蓄熱室、燃燒室和控製係統等組(zǔ)成。根據其設備結構的差異化,RTO 可分為塔式(shì)和旋轉式兩大類。
01塔式RTO
塔式RTO包括*代兩室RTO和多室RTO。特點是具有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,從而達到預熱的目的。兩塔式 RTO 的缺少清洗環節,在(zài)循環結(jié)束時,一部分廢氣還殘留在蓄熱體裏,當閥門換向後,這些未經處理的(de)廢(fèi)氣經煙囪直接排出(chū)。因此,兩(liǎng)塔式RTO的VOCs處理效率低於三(sān)塔式。目前也有通過設計緩衝罐來(lái)緩存(cún)殘留廢(fèi)氣,經過回流再二次(cì)燃燒,達到提高兩塔(tǎ)式RTO的處理效率的目的(de)。
當廢氣的風量過大(dà),一般在60000Nm3/H以上時,為了確保氣流的傳熱效(xiào)率和(hé)均風效果,采(cǎi)用塔式RTO需要(yào)增(zēng)加塔(tǎ)室。
杜爾向逸盛石化交付了七套相同的總包 Oxi.XRE係統及(jí)相應數量的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(yī)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(qī)套裝置的處理總量高達 2,310,000Nm3/h,是全球*大的 RTO 裝置之一。
02旋轉式RTO
旋轉(zhuǎn)式RTO出現在20世紀90年代末,是RTO發展的第三代技術。通過(guò)旋轉閥(fá) (蓄熱(rè)筒) 旋轉、分度、廢氣(qì)均布等動(dòng)作(zuò),順(shùn)序地(dì)引導廢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置,將轉子分成入口和出口兩(liǎng)部分,通過這兩(liǎng)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(rán)燒室。目前旋轉式RTO的發(fā)展過程中在其旋轉閥的運行方式,吹掃的方式(shì)、密封方式以(yǐ)及蓄熱室的分區都有不一樣的設計(jì),因此也衍生出不同的類型(xíng)的RTO。
蓄熱式燃燒裝置(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、包裝印(yìn)刷、化工等多(duō)行(háng)業。在單一燃燒(shāo)工藝的基礎上,依據工(gōng)況,進行搭(dā)配組合工藝,切實有效的實現廢氣的(de)有效處(chù)理和能源的節約使用。
在RTO發展的曆程(chéng)中,我們可以(yǐ)看到蓄熱材料的發(fā)展是強有力的推動(dòng)RTO技術成熟腳步,不(bú)同機械結構的(de)RTO,是對應用場景的適應性變化,也是為(wéi)了提高處理效率,運行的節能性和維護的便捷性。