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RTO废气处理原理

摘要:         蓄热式热力焚化炉又称为:蓄热式氧化炉,英文名为“RegenerativeThermalOxidize...

        蓄热式热力焚化炉又称为:蓄热式氧化炉,英文名为“Regenerative Thermal Oxidizer”,简称为“RTO”。

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        RTO,是一种高效有机废气治理设备。与传统的催化燃烧、直燃式热氧化炉(TO)相比,具有热效率高( ≥95%)、运行成本低、能处理大风量中低浓度废气等特点,浓度稍高时,还可进行二次余热回收,大大降低生产运营成本。


        其原理是在高温下将废气中的有机物(VOCs)氧化成对应的二氧化碳和水,从而净化废气, 并回收废气分解时所释放出来的热量,三室RTO废气分解效率达到99%以上,热回收效率达到95%以上。RTO主体结构由燃烧室、蓄热室和切换阀等组成。


        其结构操作费用低, 超低燃料费。有机废气浓度在450PPM以上时,RTO装置不需添加辅助燃料。净化率高,两床式RTO净化率在98%以上,三床式RTO净化率在99%以上。不产生NOX等二次污染。全自动控制、操作简单。安全性高。


        RTO广泛的运用于汽车涂装、石油化工、包装印刷、医药制造、涂布涂料等VOCs治理行业,对于大风量、低浓度、成分复杂的各类工业有机废气。无论是高浓度的有机废气还是还是涂装废气、以及恶臭废气都有良好的运用并取得了显而易见的效果。(例如水银、铅、锡、锌等的金属蒸气和磷、磷化物、砷等的存在,随着时间的增加,覆盖在催化剂表面, 使催化剂失去活性; 卤素和多量的水蒸气的存在,会使催化剂暂时失去活性。) 


        RTO的优点集中在:

        1. 处理废气范围广泛,工业生产中几乎所有含有有机化合物的废气都可以处理。

        2. 净化效率高,净化效率高达99%,在所有热力燃烧净化法中热效率最高。

        3. 处理风量大、且处理浓度低的有机废气

        4. 可以适应有机废气中VOC的组成和浓度的变化、波动。

        5. 对废气中夹带少量灰尘、固体颗粒不敏感。

        6. 使用寿命长,维护周期短。


        就一般RTO净化装置而言,通常至少需要用两台蓄热室来操作。典型的RTO装置主要是由两台蓄热室及顶部相连通的燃烧室所组成。


        一般的蓄热室截面可以是方形或圆形,在其中填充蓄热体。通常采用具有良好耐高温性能的陶瓷材料作为蓄热体;蓄热体的结构、形状如同化工过程中常用的陶瓷填料一样, 分为散堆填料( 例如陶瓷矩鞍环) 和规整填料( 例如陶瓷蜂窝填料) 两类。


        在燃烧室中设有辅助燃烧器, 可用油或天然气作燃料来燃烧。辅助燃烧器的作用主要是为了在开工时将蓄热体加热到一定温度, 或当废气中可燃物的浓度较低时,需要补充燃料来维持燃烧室所要求达到的反应温度。


        蓄热室和燃烧室均砌有耐火砖,并用陶瓷纤维保温;为便于检修,通常在燃烧室的一侧设有人孔。装置中没有金属暴露在高温区内,而与高温气体接触的切换阀、闸板等均有特殊的隔热措施。基于耐火材料具有髙的蓄热容量, 因而即使当废气组成或可燃物的热值有波动时,也能使燃烧室保持均匀的温度分布。在开工时先用新鲜空气代替有机废气,借燃烧器将蓄热室加热到一定温度。由于蓄热体具有极高的储热性能,所以从一个冷的RTO加热到800~850℃,并且还要达到正常的温度分布,一般要经过几天时间( 目前也有缩短到以小时计) 。

        在正常操作时,比如A蓄热室已在前一个操作循环( 或称周期)中存储了热量, 有机废气首先从底部进入A蓄热室, 废气通过蓄热体床层被预热到接近燃烧室温度,而蓄热体同时逐渐被冷却;接着,预热后的废气进入顶部燃烧室, 在燃烧室中有机化合物被氧化后, 即作为高温净化气进入B蓄热室;此时,净化气将热量传给蓄热体,蓄热

体床层逐渐被加热,而净化气则被冷却后排出。当A蓄热室冷却到尚可允许的温度水平时,就应切换气流的流向,即完成第1 个循环。


        切换流向后,有机废气进入已被加热过的B蓄热室,反应后的净化气则将热量传给已冷却的A蓄热室, 如上所述一样,完成第2 个循环。这样通过不断反复循环操作来实现废气的净化和热量的充分利用。一个循环时间,即切换时间为30~120s( 两个切换时间就是一个全周期时间) 。如果废气中可燃物浓度达到自供热操作的水平,那么燃烧器只需在开工时使用, 在正常运转时可以关闭。


        若对有机废气的净化率要求很高,则可采用两种方法:一种是延长循环时间的操作方法, 但这样会使热效率降低; 另一种常用的方法是增加一台冲洗用蓄热室,即采用三室RTO装置。


        ①待处理有机废气进入A蓄热室的陶瓷蓄热体,陶瓷蓄热体放热降温,而有机废气吸热升温, 废气离开蓄热室后以较高的温度进入氧化室,此时废气温度的高低取决于陶瓷体体积、废气流速和陶瓷体的几何结构。有机废气在氧化室中由燃烧器加热升温至设定的氧化温度,使其中的VOCs成分分解成二氧化碳和水。由于废气已在蓄热室内预热,燃料耗量大为减少。

        ②废气在氧化室中焚烧,成为净化的高温气体后离开氧化室,进入B蓄热室,放热降温后排出,而B蓄热室吸收大量热量后升温。净化后的废气经烟囱排入大气, 同时引小股净化气清扫C蓄热室。排气温度比进气温度高50℃左右。

        ③循环完成后,进气与出气阀门进行一次切换,进入下一个循环,废气由B蓄热室进入, C蓄热室排出。在切换之后,清扫A 蓄热室。如此交替。


        三室RTO装置可用于小到中等的废气流量。如果处理的废气流量很大时,还用三室就有问题,首先,切换阀门相应也要做得很大,大阀门难以做得精密;其次,当蓄热室容积太大时,不能保证气流的均匀分布而影响传热效果。因此,当废气流量很大时( 一般大于60000m3/h) ,就应过渡到五室RTO装置,即两个两室并联加上一个室用于冲洗。为了使燃烧室的温度达到均匀,在顶部相连的燃烧室中,可设置两个以上的燃烧器。同样,当处理量更大时,可用七室,两个三室并联加上一个冲洗室;为适应负荷的变化, 在七室相连通的顶部可设置两组燃烧系统,每组有三个燃烧器(1 、3、5 为一组和2、4、6 为一组) 。


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