這篇文章簡要介紹了蓄(xù)熱式燃(rán)燒裝置的(de)基礎概念,發展(zhǎn)曆史以及不同類型的RTO。
RTO的基礎概念
蓄熱式燃燒裝置(zhì),簡(jiǎn)稱RTO,就是指將工業有機廢(fèi)氣進行燃燒淨化處(chù)理,並利用(yòng)蓄(xù)熱體對待處理廢氣進行換熱升溫、對淨化後排(pái)氣(qì)進行(háng)換熱降溫(wēn)的裝置。
燃燒裝置對於VOCs的燃燒溫度(dù)主要取決與*難氧化物(wù)質的自然點。大部分溫度要求在*難氧化成分(fèn)自燃點(diǎn)的200-300℃以上,因此燃燒溫(wēn)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*關鍵的推動力。
作為燃燒裝置,其(qí)能(néng)耗是*值(zhí)得關注的指標之一,因(yīn)此在RTO發展的曆程中熱回收的效(xiào)率至(zhì)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(lì)用金屬(shǔ)換熱器來實現熱能回收(shōu),由於氣(qì)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(zài)65%左右,且換熱效率和燃(rán)燒溫度(dù)密切相關。
為了追求更高的(de)熱效率,早在19世紀中期,Willian Siemens 就在研究利用蓄熱材料進(jìn)行熱能回收,在當時采用了格(gé)子磚作為蓄(xù)熱體,由於蓄熱室體積非常大、造價高、換向時(shí)間很長,預熱氣體的溫度波動也(yě)較大,其熱回收效率並不高。直到1982年,英國 Hotwork Development 公(gōng)司和 British Gas 公司合作(zuò)開發出利用陶瓷小球作為蓄熱體的新型蓄熱式陶(táo)瓷燃燒器。
利用陶瓷小球作為蓄熱材料,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(duǎn),由分(fèn)鍾計縮短到由秒計,極大地(dì)提高了餘熱回收能力和空氣預熱水平,節能效果明顯。
20世紀(jì)90年代初,日(rì)本NKK和(hé)日(rì)本工業爐公司利用(yòng)蜂窩陶瓷體作(zuò)為蓄熱材料,開發出集高效熱回收與低NOx燃燒於一體的燃燒裝置(zhì)。
采用了蜂窩陶瓷作為蓄熱材(cái)料(liào),是在陶瓷(cí)小球基礎上改造而成,與其相比,陶瓷蜂窩蓄熱體具有比表(biǎo)麵積大,蓄放熱(rè)速率大,有效流通麵積(jī)大(dà),並且阻力損失小等優點。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(rán)燒技(jì)術被稱(chēng)為第二代蓄熱式燃(rán)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化。從原來(lái)的(de)格子磚發展成為(wéi)陶瓷小球,又發展為蜂窩陶瓷體,
蓄熱室的比表麵積急(jí)劇增大,體積明顯減小,換向(xiàng)時間大大縮短(duǎn),換熱性能得到(dào)極大提高,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 21 世紀的關鍵技術之一。
在我國,RTO 技術於2001年後逐漸興起。本世(shì)紀初(chū),*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的消化吸收國外先進技術,在工程實踐過程中不斷的變革和創新(xīn)。
RTO的類型
蓄熱燃燒裝置通常由換向設備、蓄(xù)熱室、燃燒室和(hé)控製係統等組成。根據其設備結構的差異化,
RTO 可(kě)分為塔式和旋轉式兩大(dà)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(rè)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(huán)結束時,一部分廢氣還(hái)殘留在蓄熱體裏,當閥門換向後,這些(xiē)未經處理的(de)廢氣經煙囪直接排出。
因(yīn)此,兩塔式RTO的VOCs處(chù)理效率低於三塔式。目(mù)前也有(yǒu)通過設計緩(huǎn)衝罐來緩存殘留廢(fèi)氣,經過回流再二次燃燒,達到提高(gāo)兩塔式RTO的(de)處理效率的目的。
當廢氣的(de)風量(liàng)過大,一般在60000Nm3/H以上時,為了確保氣流(liú)的傳熱效率(lǜ)和均(jun1)風效果,采用塔(tǎ)式RTO需(xū)要增加塔室。
杜爾向逸盛石化交付(fù)了七(qī)套相同的總(zǒng)包 Oxi.XRE係統(tǒng)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)、一台下遊洗滌塔和一根(gēn)潔淨氣體煙(yān)囪。每(měi)台九塔 RTO的處理能(néng)力約(yuē)為 330,000 Nm3/h,七套裝置(zhì)的處理總量高達 2,310,000Nm3/h,是全(quán)球*大的 RTO 裝(zhuāng)置(zhì)之一。
02旋轉式RTO
旋轉式RTO出現在20世紀90年(nián)代末,是RTO發展的第三代技術。通過旋轉閥 (蓄熱筒) 旋轉、分度、廢(fèi)氣均布等動(dòng)作,順序地引導廢氣進入或排出燃燒室的特定部分。通過在轉子(zǐ)表麵設置的密封裝置,將轉子分成入口和出口兩部分,通過這(zhè)兩部分分別將處理(lǐ)前的廢氣和淨化後氣體引入或排出 RTO 燃(rán)燒室。
目(mù)前旋轉式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(de)類型的RTO。
蓄熱式燃(rán)燒裝置(RTO)作為VOCs末端治理工藝(yì)中的重要技術(shù),目前(qián)已(yǐ)經廣(guǎng)泛應用於塗裝、包裝印刷、化工等多行業。在單一燃燒工(gōng)藝的基礎(chǔ)上,依據工(gōng)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發展的曆程中,我們可以看到蓄熱材料的發展是強有(yǒu)力的(de)推(tuī)動RTO技術成熟腳步,不同機械結構的RTO,是對應用場景的適應性(xìng)變化,也是為了提高(gāo)處理效率,運行的節能性和維護的便捷性。