
這篇文章簡要介紹了蓄熱式(shì)燃燒裝置的(de)基礎概念(niàn),發展(zhǎn)曆(lì)史以及不同類型的(de)RTO。
RTO的基礎概(gài)念
蓄熱式燃燒(shāo)裝置,簡(jiǎn)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(yòng)蓄(xù)熱體對(duì)待處理廢氣進行換熱升溫、對淨化後排氣進行換熱降溫的裝置。燃燒(shāo)裝置對於VOCs的燃燒溫度主(zhǔ)要取決與最難氧化(huà)物質的自然點。大部分溫度要求在最難氧化成分自燃點的(de)200-300℃以上,因此燃燒溫度通常設計在760℃-850℃。
RTO的(de)發展曆史
熱回收方式和材料的發(fā)展(zhǎn)是RTO發展最關鍵的(de)推動力。
作為燃燒裝置,其能耗是(shì)最值得關注的指(zhǐ)標之一,因此在RTO發展的曆程中熱(rè)回(huí)收的(de)效(xiào)率至關重要。從最初的(de)直火燃燒裝(zhuāng)置,換熱式氧(yǎng)化(huà)裝置,再(zài)到蓄熱氧化裝置。
換熱式氧化器(qì),利用金屬換熱器來(lái)實現熱能回收,由於氣體與熱交換器(qì)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)燒溫度密切(qiē)相關。
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進行熱能回收,在當(dāng)時采用(yòng)了格子磚作為蓄熱體(tǐ),由於蓄(xù)熱室體積非常大、造價高、換(huàn)向時間很長,預熱氣(qì)體的溫度波動也較(jiào)大,其熱回收效率(lǜ)並不高(gāo)。直到1982年,英國 Hotwork Development 公司和 British Gas 公司合作(zuò)開發出利用陶瓷小(xiǎo)球作為(wéi)蓄熱體的(de)新型蓄熱式陶瓷燃燒器。
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(bēi)。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(huí)收能力和空氣預(yù)熱水平,節能效果明顯。
20世紀90年代初,日本NKK和(hé)日本工業爐公司利用蜂窩陶(táo)瓷體作為蓄熱材料,開發出集高效熱回收與低NOx燃燒於一體的燃(rán)燒(shāo)裝(zhuāng)置(zhì)。采用了蜂窩陶瓷作為蓄熱材料,是在陶瓷小球基礎上改造而(ér)成,與其相(xiàng)比,陶瓷蜂窩蓄熱體具(jù)有比表麵積大,蓄(xù)放熱速率大,有效流通(tōng)麵積大,並且阻力損失小(xiǎo)等優點。由(yóu)於將節能與環保(bǎo)結合了起來,使用這種蓄熱(rè)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(gāo)溫空氣燃燒(HTAC)技術。

蜂窩(wō)陶瓷作為蓄熱體,使傳統的蓄熱室發生(shēng)了巨大的變(biàn)化。從原來的格子磚發(fā)展成為陶瓷小球,又發展為蜂窩陶瓷體(tǐ),蓄熱室的比表麵積急(jí)劇(jù)增大,體(tǐ)積(jī)明顯(xiǎn)減小,換向時間大大(dà)縮短,換熱性能得到極大提高,汙染物排放量(liàng)也遠低於環保標準。與之(zhī)相結合(hé)的 HTAC 技術也被(bèi)譽為 21 世紀的(de)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,第一套國產 RTO 誕生(shēng)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(guó)外先進技(jì)術,在工程實踐過程中不斷的(de)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(shì)、燃燒室和控製係統等組成。根據其設備結構的差異化,RTO 可分為塔式和(hé)旋轉式兩大類。
01塔式RTO

塔式RTO包括第一代兩室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(yù)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蓄熱體裏(lǐ),當(dāng)閥門換向後,這些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(lǜ)低於三塔式。目前也有通過(guò)設計緩衝罐來緩存殘留(liú)廢氣,經過回(huí)流再二次燃燒,達到(dào)提高兩塔式RTO的處理效(xiào)率的(de)目的(de)。

當廢氣的風量(liàng)過(guò)大,一般在60000Nm3/H以上時,為了確保氣流的傳熱效率和均風效果,采用塔式RTO需(xū)要增加塔室。

杜爾向逸盛石化(huà)交付了七套相同的總包 Oxi.XRE係統及相應數(shù)量的Sorpt.XSW濕式洗(xǐ)滌塔(tǎ)。每套係統包含一台(tái)九塔 RTO(蓄熱式(shì)熱氧化爐)、一台下遊洗滌塔和一(yī)根潔淨(jìng)氣體煙囪。每台九塔 RTO的處理能(néng)力約為 330,000 Nm3/h,七套裝置的處理總量高達 2,310,000Nm3/h,是全球最大(dà)的 RTO 裝置之一。
02旋轉式RTO

旋轉式RTO出現在20世紀90年代末,是RTO發展的第三代技術。通(tōng)過旋轉閥 (蓄熱筒) 旋轉、分度、廢氣均(jun1)布等動作,順序地引導廢氣進入或排出燃燒室的特定部分。通(tōng)過在轉子表麵設置的密封裝置,將轉(zhuǎn)子分成入口和出口兩部分,通過這兩部分分別將處理前的廢(fèi)氣和淨化(huà)後氣體引入或排(pái)出 RTO 燃燒室。目前旋轉式RTO的發展過程中在其旋(xuán)轉閥的運行方式(shì),吹掃的方式(shì)、密封方式以及蓄熱室的分區都有不一樣(yàng)的設計,因此也衍生出(chū)不同的類型的RTO。
蓄熱式燃燒裝置(RTO)作為(wéi)VOCs末端治理工藝中的重要技術,目前(qián)已(yǐ)經廣泛應用於塗裝、包裝印刷、化工等多行(háng)業。在(zài)單一燃燒工(gōng)藝的(de)基礎上(shàng),依據工況,進行搭配組合工藝,切實有效(xiào)的實現廢氣的有效處理和能源的(de)節約使(shǐ)用。
在RTO發展的曆程(chéng)中,我們(men)可以看到蓄(xù)熱材料的發展是強(qiáng)有(yǒu)力的推動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。




