這篇文章簡要介紹了蓄熱式燃燒裝置的基礎(chǔ)概念,發展(zhǎn)曆史以及不同類型(xíng)的RTO。
RTO的基(jī)礎概(gài)念
蓄(xù)熱式燃(rán)燒裝置,簡(jiǎn)稱RTO,就是指將工業有機廢氣進行燃燒淨化處理,並利用(yòng)蓄熱體對待處理廢氣進行換熱升溫、對淨(jìng)化(huà)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(yào)取決(jué)與*難氧化物質的自然點。大部分溫度要求在*難(nán)氧化成分自燃(rán)點的200-300℃以上,因此燃燒溫度通常設計在760℃-850℃。
RTO的發展曆(lì)史
熱回收方式和材料的發(fā)展是RTO發展(zhǎn)*關鍵的推動力(lì)。
作為燃燒裝置,其能耗是*值得關注的指標之一,因此(cǐ)在RTO發展的曆程(chéng)中熱回收的效率至關重要。從*初的直火(huǒ)燃燒裝置,換熱式氧化(huà)裝置,再到蓄熱氧化(huà)裝置。
換熱式氧化器,利用金屬換熱器來實現熱能回收,由於氣體與(yǔ)熱交換器金(jīn)屬界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(hé)燃燒溫(wēn)度密切相(xiàng)關。
為了追求更(gèng)高的熱(rè)效率,早在19世紀(jì)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(zuò)為蓄熱體,由於蓄熱室體積(jī)非常大、造價(jià)高、換向時(shí)間很長,預(yù)熱氣體的溫度波動也較大,其熱(rè)回收(shōu)效率並不高。直到1982年,英國 Hotwork Development 公司和 British Gas 公司合作開發出利用陶(táo)瓷小球作為蓄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,是蓄熱燃燒裝置發展的關(guān)鍵裏程碑。此時的換向時間大大縮短,由分鍾(zhōng)計縮短到(dào)由秒計,極大地提高了餘熱回收能力和空氣預熱水平,節能效果明(míng)顯(xiǎn)。
20世紀90年代初,日(rì)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(gāo)效熱回收與低NOx燃燒於一體的燃燒裝置。
采用了蜂窩陶瓷作為(wéi)蓄熱材料,是在陶瓷小球基礎(chǔ)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(xù)放熱速率(lǜ)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合了起來(lái),使用這種蓄熱式(shì)燃燒器(qì)的(de)燃燒技術被稱為第二代蓄熱式燃燒技術,也稱高溫空(kōng)氣燃燒(HTAC)技術。
蜂窩陶瓷作為蓄熱體,使傳統的蓄熱(rè)室發生了巨大的變化。從原來的格子(zǐ)磚發(fā)展成為陶瓷小球(qiú),又發(fā)展為蜂窩陶瓷體,
蓄熱室的比表(biǎo)麵(miàn)積急劇增大,體積(jī)明顯減小,換向時(shí)間大大縮短,換熱性能(néng)得到極大提高,汙染物排放量(liàng)也遠低於環保標準。與之相結(jié)合的 HTAC 技術也被(bèi)譽為 21 世紀(jì)的關鍵技術之(zhī)一。
在我國,RTO 技術於2001年後逐(zhú)漸興起。本世紀初,*套國(guó)產 RTO 誕(dàn)生於蘭州瑞瑪(mǎ)天華化工機(jī)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(chuàng)新。
RTO的類型
蓄熱燃燒裝置通常由(yóu)換向設備、蓄熱室、燃燒室和控製係統等組成。根據其設備結(jié)構的(de)差異化(huà),
RTO 可分為塔式和旋轉(zhuǎn)式兩大類。
01塔式RTO
塔(tǎ)式RTO包括*代兩室RTO和多室RTO。特點是具(jù)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(hé)熱回(huí)收,從而達到預(yù)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(fèi)氣還殘留在蓄熱體裏,當閥門換向後,這些未經處理的廢氣經(jīng)煙(yān)囪(cōng)直接排出。
因此,兩塔式RTO的VOCs處理(lǐ)效率低於三塔式。目(mù)前也有(yǒu)通過(guò)設計緩衝罐來緩存殘留廢氣,經過回(huí)流再二次燃燒,達到提高兩塔式RTO的處(chù)理效率(lǜ)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(hé)均風效果,采用塔式RTO需要(yào)增加塔(tǎ)室。
杜爾向(xiàng)逸盛石(shí)化交付了七套相同的(de)總包 Oxi.XRE係統及相應數量(liàng)的Sorpt.XSW濕式洗滌(dí)塔。每(měi)套係統包含一台九塔 RTO(蓄熱式熱氧化爐)、一台下遊洗滌塔(tǎ)和一根潔淨氣(qì)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 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(nián)代末(mò),是RTO發展的第(dì)三代技(jì)術。通過(guò)旋(xuán)轉(zhuǎn)閥 (蓄熱筒) 旋轉、分度、廢氣(qì)均布等動作,順序地引導廢氣進入或排出(chū)燃燒(shāo)室的特定部分(fèn)。通過(guò)在轉子表麵設置的(de)密封裝置,將轉子分成入口和出口兩(liǎng)部分,通過這兩部分分別將處理前(qián)的廢氣和淨化後氣體引入或排出 RTO 燃燒室。
目前(qián)旋轉式RTO的發展過程中在其旋轉閥的運行方式,吹掃的方(fāng)式、密(mì)封方式以及蓄熱室的分區都有不一樣的設計,因此(cǐ)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(rán)燒工藝的基礎上,依據工況,進行(háng)搭配組合工(gōng)藝,切(qiē)實有效的實現(xiàn)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(fā)展是強有(yǒu)力(lì)的推動RTO技術成(chéng)熟腳步,不同機械結構的(de)RTO,是對(duì)應用場景的適(shì)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捷性。