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蓄热式燃烧装置RTO的发展历史 你了解多少?

来源:科柏盛环保     发布时间:2022-07-05

       这篇文章简要介绍了蓄热式燃烧装置的基础概念,发展历史以及不同类型的RTO。

       RTO的基础概念

       蓄热式燃烧装置,简称RTO,就是指将工业有机废气进行燃烧净化处理,并利用蓄热体对待处理废气进行换热升温、对净化后排气进行换热降温的装置。燃烧装置对于VOCs的燃烧温度主要取决与最难氧化物质的自然点。大部分温度要求在最难氧化成分自燃点的200-300℃以上,因此燃烧温度通常设计在760℃-850℃。

       RTO的发展历史

       热回收方式和材料的发展是RTO发展最关键的推动力。

       作为燃烧装置,其能耗是最值得关注的指标之一,因此在RTO发展的历程中热回收的效率至关重要。从最初的直火燃烧装置,换热式氧化装置,再到蓄热氧化装置。

       换热式氧化器,利用金属换热器来实现热能回收,由于气体与热交换器金属界面件的热传导系数较低,故一般热回收率在65%左右,且换热效率和燃烧温度密切相关。

       为了追求更高的热效率,早在19世纪中期,Willian Siemens 就在研究利用蓄热材料进行热能回收,在当时采用了格子砖作为蓄热体,由于蓄热室体积非常大、造价高、换向时间很长,预热气体的温度波动也较大,其热回收效率并不高。直到1982年,英国 Hotwork Development 公司和 British Gas 公司合作开发出利用陶瓷小球作为蓄热体的新型蓄热式陶瓷燃烧器。

       利用陶瓷小球作为蓄热材料,是蓄热燃烧装置发展的关键里程碑。此时的换向时间大大缩短,由分钟计缩短到由秒计,极大地提高了余热回收能力和空气预热水平,节能效果明显。

       20世纪90年代初,日本NKK和日本工业炉公司利用蜂窝陶瓷体作为蓄热材料,开发出集高效热回收与低NOx燃烧于一体的燃烧装置。采用了蜂窝陶瓷作为蓄热材料,是在陶瓷小球基础上改造而成,与其相比,陶瓷蜂窝蓄热体具有比表面积大,蓄放热速率大,有效流通面积大,并且阻力损失小等优点。由于将节能与环保结合了起来,使用这种蓄热式燃烧器的燃烧技术被称为第二代蓄热式燃烧技术,也称高温空气燃烧(HTAC)技术。
       蜂窝陶瓷作为蓄热体,使传统的蓄热室发生了巨大的变化。从原来的格子砖发展成为陶瓷小球,又发展为蜂窝陶瓷体,蓄热室的比表面积急剧增大,体积明显减小,换向时间大大缩短,换热性能得到极大提高,污染物排放量也远低于环保标准。与之相结合的 HTAC 技术也被誉为 21 世纪的关键技术之一。

       在我国,RTO 技术于2001年后逐渐兴起。本世纪初,第一套国产 RTO 诞生于兰州瑞玛天华化工机械及自动化研究院瑞玛公司,此后国内厂家在不断的消化吸收国外先进技术,在工程实践过程中不断的变革和创新。

       RTO的类型

       蓄热燃烧装置通常由换向设备、蓄热室、燃烧室和控制系统等组成。根据其设备结构的差异化,RTO 可分为塔式和旋转式两大类。

       01塔式RTO
       塔式RTO包括第一代两室RTO和多室RTO。特点是具有2个或多个陶瓷填充蓄热室,通过阀门的切换,蓄热体的预热和热回收,从而达到预热的目的。两塔式 RTO 的缺少清洗环节,在循环结束时,一部分废气还残留在蓄热体里,当阀门换向后,这些未经处理的废气经烟囱直接排出。因此,两塔式RTO的VOCs处理效率低于三塔式。目前也有通过设计缓冲罐来缓存残留废气,经过回流再二次燃烧,达到提高两塔式RTO的处理效率的目的。
       当废气的风量过大,一般在60000Nm3/H以上时,为了确保气流的传热效率和均风效果,采用塔式RTO需要增加塔室。
       杜尔向逸盛石化交付了七套相同的总包 Oxi.XRE系统及相应数量的Sorpt.XSW湿式洗涤塔。每套系统包含一台九塔 RTO(蓄热式热氧化炉)、一台下游洗涤塔和一根洁净气体烟囱。每台九塔 RTO的处理能力约为 330,000 Nm3/h,七套装置的处理总量高达 2,310,000Nm3/h,是全球最大的 RTO 装置之一。

       02旋转式RTO
       旋转式RTO出现在20世纪90年代末,是RTO发展的第三代技术。通过旋转阀 (蓄热筒) 旋转、分度、废气均布等动作,顺序地引导废气进入或排出燃烧室的特定部分。通过在转子表面设置的密封装置,将转子分成入口和出口两部分,通过这两部分分别将处理前的废气和净化后气体引入或排出 RTO 燃烧室。目前旋转式RTO的发展过程中在其旋转阀的运行方式,吹扫的方式、密封方式以及蓄热室的分区都有不一样的设计,因此也衍生出不同的类型的RTO。

       蓄热式燃烧装置(RTO)作为VOCs末端治理工艺中的重要技术,目前已经广泛应用于涂装、包装印刷、化工等多行业。在单一燃烧工艺的基础上,依据工况,进行搭配组合工艺,切实有效的实现废气的有效处理和能源的节约使用。

       在RTO发展的历程中,我们可以看到蓄热材料的发展是强有力的推动RTO技术成熟脚步,不同机械结构的RTO,是对应用场景的适应性变化,也是为了提高处理效率,运行的节能性和维护的便捷性。
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