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2020

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旋转式RTO相较于二室RTO和三室RTO的优势

蓄热式焚烧系统(RTO)是一种有机废气治理设备。是利用陶瓷蓄热体来储存有机废气分解时产生的热量,并用陶瓷蓄热体储存的热能来预热和分解未被处理的有机废气,从而达到很高的热效率,氧化温度一設在800C到850℃之间,高达1100℃。在高温氧化系统燃烧室内VOC被氧化成二氧化碳和水,井释放出大量热量,净化后的废气可达到排放标准。废气分解效率达到99%以上,热回收效率达到95%以上。


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1.先进性

为提高VOCs的净化效率,蓄热式焚烧炉RTO可通过两种方法实现。一是延长VOCs的

燃烧时间,但这样会使热效率降低。二是增加蓄热室数量。理论上蓄热室数量越

多,净化效率越高。旋转式RTO炉体均匀分为12个蓄热室,根据功能分为5个放热

区、5个蓄热区、1个死区和1个吹扫区。蓄热室的数量远高于二室RTO和三室RTO,

净化效率显著提升。

2.可靠性

(1)气体切换阀。气体切换阀是RTO的核心部件。二室RTO、三室RTO采用的切换

阀为提升阀,通过阀门的升降实现气体流向的改变。二室RTO具有提升阀4个,单个

阀门年抬升达35万余次;三室RTO具有提升阀9个,单个阀门年抬升达52万余次。由

于提升阀频繁工作,极易造成磨损而影响使用寿命,故障率较高。由于阀门损耗后

将严重影响密封性,造成废气泄漏,因此,提升阀需要定期进行更换,其维护费用

较高。而旋转式RTO采用旋转阀取代了提升阀,旋转阀在驱动电机带动下以

1.5min/r的速度旋转,运行平稳,不会产生冲击,密封面经过研磨具有良好的气密

性。在采用优质的密封材料情况下,旋转阀具有使用寿命长,故障率低,维护费用

低的显著特点。

(2)管道压力波动。经检测,旋转式RTO管道压力波动为±25pa,比二室RTO、三

室RTO分别降低95%、90%。管道压力波动能够显著降低的主要原因为旋转式RTO

采用旋转阀取代了提升阀,气流传输平稳,不会产生冲击,也不会产生因阀门切换

产生管道压力波动,进而造成废气堵塞、倒灌现象,有效改善了车间气味。

3.达标性

从二室RTO的工作原理上看,当切换气体流动方向时,切换阀到燃烧室之间蓄热区

域的气体空间(即死区)存在未经氧化反应的原料废气,进出气切换后,它也与净

化气一同排出,所以二室RTO切换峰值净化效率仅为80%左右。

目前也有一些厂家为了解决二室RTO切换峰值排放严重超标又不愿意增加成本生产

三室RTO的问题,采用给二室RTO增加1个吹扫储气罐,俗称“二室半RTO”。这种

RTO工作原理是:在蓄热室气流反向切换为出气工况后,用5-10秒时间将蓄热室残存

的废气抽到储气罐中,储气罐储满后,后续排气再切换到烟筒排出,抽到储气罐的

废气送到进气管道处理,储气罐清空,为下一次储气做准备。这种结构的RTO由于

吹扫抽气压力低,储气量有限,不能够彻底清理蓄热室残存废气,因此切换峰值净

化效率仅可以提高到90%左右。

二室RTO和“二室半RTO”是无法通过在线连续监测的考核的。

从三室RTO的工作原理上看,三室RTO增加了一个室,三个室中的2个室工作,另外

1个室进行吹扫清理,解决了蓄热区域的未经氧化反应的原料废气被带出去的问题。

但是废气入口阀和干净气体出口阀是同时启动,在交替工作时间内有极短的废气进

气和出气直接短路的过程,造成少量废气与净化气一同排出,因此三室RTO切换峰

值净化效率为95%。从总体上看,在要求不是很严格的情况下,三室RTO是可以满

足现在高标准的环保处理要求的。

旋转式RTO气体是通过旋转配气阀平稳过渡切换的,无废气进气和出气直接短路的

现象,净化过程连续,没有切换峰值问题,实现了稳定高标准达标。

二室RTO切换峰值净化效率为80%,总净化效率为95%;三室RTO切换峰值净化效

率为95%,总净化效率为99%;旋转式RTO切换峰值净化效率与总净化效率完全相

同为99.5%。

在保证非甲烷总烃排放浓度低于50mg/m3条件下,二室RTO、三室RTO和旋转式

RTO最高处理废气浓度分别为1g/m3、5g/m3和10g/m3。旋转式RTO处理最高处理

废气浓度分别是二室RTO、三室RTO的10倍和2倍。试验证明:旋转式RTO总净化效

率为99.5%,比二室RTO、三室RTO分别提升4.7%、0.5%,且经多家权威环保检测

机构测评,排出物完全达标。

4.节能性

(1)热效率

RTO炉体的表面热量损失和余热回用能力是影响其热效率的两个重要因素。经测

试,旋转式RTO热效率为97%,比二室RTO、三室RTO分别提高7个和2个百分点。

在废气处理量均为30000Nm3/h风量规模情况下,二室RTO、三室RTO和旋转式RTO

表面积分别为95m2、145m2和86m2。旋转式RTO表面积比二室RTO、三室RTO分别

降低9.5%和41%。这表明,旋转式RTO有着更小的比表面积,从炉体结构角度看热

量损失较小。

B.进出口温差

二室RTO、三室RTO一般情况下2-3分钟进行一次“蓄热-放热”工况交换,每小时的平

均“蓄热-放热”工况交换频率为20-30次,也就是每次蓄热时间在120秒以上。旋转式

RTO一般情况下旋转阀工作为1.5r/min,蓄热室“蓄热-放热”工况交换频率为每小时

90次,也就是每次蓄热时间为40秒左右。由于“蓄热-放热”工况交换频率高,这样在

相同的蓄热室气流长度情况下,旋转式RTO的热量吸收更充分,放热也更充分。

经实际测试,二室RTO、三室RTO和旋转式RTO气体进出口温差分别为45℃、40℃

和20℃。这表明,旋转式RTO有着更强的余热利用能力,可以充分将废气燃烧余热

储存利用。

(2)吹扫风量

二室RTO无吹扫功能。三室RTO总的蓄热砖填充量为42m3,吹扫时对其中1/3蓄热

室进行吹扫,吹扫蓄热砖体积为14m3。旋转式RTO总的蓄热砖填充量为15m3,吹

扫时对其中1/12蓄热室进行吹扫,吹扫蓄热砖体积为0.8m3。单位时间内三室RTO

和旋转式RTO吹扫风量分别为5000Nm3/h和3000Nm3/h。吹扫风通常取自烟筒前的

排气,温度一般小于60℃,且几乎没有VOCs可燃成分,因此,吹扫风量越大越消耗

能源。

(3)开机升温时间

二室RTO总的蓄热砖填充量为28m3,三室RTO总的蓄热砖填充量为42m3,旋转式

RTO总的蓄热砖填充量为15m3。在冷炉启动工况下,二室RTO、三室RTO和旋转式

RTO开机升温时间分别为2h、3h和1.5h。旋转式RTO开机升温时间分别是二室

RTO、三室RTO的3/4和1/2,节约了启炉过程中燃料的消耗。

此外,针对业主单位作业不连续造成废弃间断的情况,可以采用闷炉保温技术。在

设备关机后,关闭所有阀门,12小时后炉内温度仍可维持在400℃以上,再次点火

开机,30-60min即可使炉内温度达到800℃,节约启炉能耗。

(4)自运行浓度

自运行浓度是指,当VOCs浓度达到某一下限时(同时低于爆炸下限),其燃烧热量

可平衡炉体热辐射损失和废气温度升高所需要的能量。此时,RTO即可维持自运行

状态,不再需要额外消耗其他燃料。由于散热面积不同、“蓄热-放热”工况交换频率

不同、吹扫能耗不同、排气温度不同、蓄热砖填充量不同等,最终运行测试平均结

果,二室RTO、三室RTO和旋转式RTO平均自运行浓度分别为2.3g/m3、2.5g/m3和

1.8g/m3。

5.经济性

 

从设备制造的经济性能来看,二室RTO、三室RTO和旋转式RTO的保温面积分别为

19m3、29m3和14m3,相对应的蓄热陶瓷填充量分别为22m3、33m3和22m3。旋转

式RTO的蓄热陶瓷填充量相对较少。大量节省了蓄热陶瓷的使用量,降低了制造成

本。此外,制造原材料的减少,也使旋转式RTO重量降低至57t。该重量分别是二室

RTO、三室RTO的84%和56%。但是由于旋转RTO是圆形整体制造的,相对于二室

RTO、三室RTO运输成本高是其最大的弱点。

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Key words:

蓄热式焚烧炉RTO

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