這篇文章簡要介紹了蓄熱式燃燒裝置的基礎概(gài)念,發展曆史以及不同類型的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化(huà)處理,並利用蓄熱體對待處理廢(fèi)氣進行換熱升溫、對淨化後(hòu)排氣進行換熱降溫的裝(zhuāng)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(dà)部分溫度要求在*難氧化成分(fèn)自燃點的200-300℃以上,因此燃燒溫度(dù)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*關鍵的推動力。
作為燃(rán)燒裝置,其能耗是*值得關注(zhù)的指標之一,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(rè)式氧化裝置,再(zài)到蓄(xù)熱氧化裝置。
換熱(rè)式氧化器,利用金屬換熱器來實現熱能回收,由於(yú)氣體與熱交換器金屬界麵件的熱傳導係(xì)數較低,
故一般熱回(huí)收率在65%左右,且換熱效率和燃燒溫度密切相關。
為了追求更(gèng)高的熱效率,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(dāng)時采用了格子磚作為蓄(xù)熱(rè)體(tǐ),由於蓄(xù)熱室體積非(fēi)常大、造價高、換向(xiàng)時間很長(zhǎng),預熱氣體(tǐ)的(de)溫度波動(dòng)也較大,其熱回收效率(lǜ)並不高。直到1982年,英(yīng)國 Hotwork Development 公司和 British Gas 公司合作開發出利用陶瓷小球作(zuò)為蓄熱體的(de)新型(xíng)蓄熱式陶瓷燃燒器。
利用陶瓷小(xiǎo)球作為蓄熱材料,是蓄熱燃燒裝置發展(zhǎn)的關鍵裏程碑。此時的換向時間大大縮短,由分鍾計縮短到由秒計,極大地提高了餘熱回收能力和空氣預熱水(shuǐ)平(píng),節能(néng)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(chū)集高效熱回收與低NOx燃(rán)燒於一(yī)體的燃燒裝置。
采用了蜂(fēng)窩陶瓷作為蓄熱(rè)材料,是在陶瓷小球基礎上改造而成,與其相比,陶瓷蜂窩蓄熱體(tǐ)具有比表麵積(jī)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。由於將節能與環保結合了起(qǐ)來,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(tǒng)的蓄熱室發生了巨大的變化。從原來的格(gé)子磚發(fā)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)急劇增大,體積明顯減小,換向時間大大縮短,換熱性能(néng)得到極大提高,汙(wū)染物排放量(liàng)也遠低於環保標準。與(yǔ)之相結合的 HTAC 技術也被(bèi)譽為 21 世紀的關鍵技術之一。
在我國,RTO 技術於2001年後逐漸(jiàn)興(xìng)起。本(běn)世紀初(chū),*套(tào)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的消化吸(xī)收國外先進技術,在工程實踐(jiàn)過程中不(bú)斷的變革和創新。
RTO的類(lèi)型
蓄熱燃燒裝置通(tōng)常由換(huàn)向設備、蓄熱室、燃燒室(shì)和控製係統等組成。根據其設備結構的(de)差異(yì)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(duō)室RTO。特點是具(jù)有2個或多個(gè)陶瓷填充(chōng)蓄熱室,通(tōng)過閥門的切換,蓄熱體(tǐ)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,在循環結束時,一部分廢氣還殘留在(zài)蓄熱體裏,當閥門換向後,這些未(wèi)經處理的廢氣經(jīng)煙囪直接排出。
因(yīn)此,兩塔式RTO的VOCs處理效率低(dī)於三(sān)塔式。目前也有通過設(shè)計緩衝罐(guàn)來緩存殘留廢氣,經過回流再二次(cì)燃燒,達到提高兩塔式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(shí),為了確保氣流的傳熱效率和均風效果,采用塔(tǎ)式RTO需要增加塔室。
杜爾向逸盛(shèng)石化(huà)交付了(le)七套(tào)相同的總包 Oxi.XRE係統及(jí)相應(yīng)數量的Sorpt.XSW濕式(shì)洗滌塔。每(měi)套係統包含一台九塔(tǎ) RTO(蓄熱式熱氧化爐)、一台下遊洗滌塔和一根潔淨氣體煙囪。每(měi)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 2,310,000Nm3/h,是全球*大的 RTO 裝置之(zhī)一。
02旋轉式RTO
旋轉式RTO出現在20世紀90年代末,是RTO發展(zhǎn)的第三代技術。通過旋轉閥 (蓄熱筒) 旋轉、分(fèn)度、廢氣均布等動作,順序地引導廢氣(qì)進入或排出燃燒(shāo)室(shì)的特定部分。通過在轉子表麵設(shè)置的(de)密封裝置,將轉子分成(chéng)入口和出口兩部分,通過這兩(liǎng)部分分別將處理前的(de)廢氣和淨化後氣體(tǐ)引入或排出 RTO 燃燒室。
目前旋轉式RTO的發展(zhǎn)過程中在其(qí)旋轉閥的運行(háng)方式,吹掃的方式、密封方式(shì)以及蓄熱室的(de)分區都有不一樣的設計,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。在單一燃燒工藝的基礎上,依據工況,進行搭配組合工藝,切實(shí)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(wǒ)們可以看到蓄熱材料的發展是強有力的推動RTO技術成熟腳步,不(bú)同機械結構的RTO,是對應(yīng)用(yòng)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(biàn)捷(jié)性。