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技術前沿

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關于RTO焚燒爐技術的簡單探討

 

 

 再生熱氧化分解器(Regenerative Thermal Oxidizer,簡稱RTO),又稱蓄熱式焚燒爐。該技術是將有機廢氣加熱,達到高溫條件后直接氧化分解成CO2和H2O從而處理廢氣污染物,并回收分解時產生的熱量,是一種處理中高濃度有機廢氣的節能型環保裝置。

    常見RTO分二室型、三室型以及配套更多燃燒室的類型,其工作原理類似。

2.1二室RTO工作原理
    有機廢氣通過引風機輸入蓄熱室1進行升溫,吸收蓄熱體中存儲的熱量,隨后進入焚燒室進一步燃燒,升溫至設定的溫度,在這個過程中有機成分被徹底分解為CO2和H2O。由于廢氣在蓄熱室1內吸收了上一循環回收的熱量,從而減少了燃料消耗。  

    處理過后的高溫廢氣進入蓄熱室2進行熱交換,熱量被蓄熱體吸收,隨后排放。而蓄熱室2存儲的熱量將可用于下個循環對新輸入的廢氣進行加熱。  

    該過程完成之后系統自動切換進氣和出氣閥門改變廢氣流向,使有機廢氣經由蓄熱室2進入,焚燒處理后由蓄熱室1熱交換后排放,如此交替切換持續運行。 

2.2三室RTO工作原理
    有機廢氣通過引風機進入蓄熱室1吸熱,升溫后進入焚燒室中進一步加熱,使有機廢氣持續升溫直至有機成分徹底分解成CO2和H2O。由于廢氣在升溫過程中利用了蓄熱體回收的熱量,所以燃料消耗較少。

    廢氣經處理后離開燃燒室,進入蓄熱室2釋放熱量后排放,而蓄熱室2的蓄熱體吸熱后用于下個循環加熱新輸入的低溫廢氣。  

    與此同時,引入部分凈化后的氣體對蓄熱室3進行吹掃以備進行下一輪熱交換。  

    該過程全部完成后切換進氣和出氣閥門,氣體由蓄熱室2進入,蓄熱室3排出,蓄熱室1進行吹掃;再接下來的循環則切換為由蓄熱室3進入,蓄熱室1排出,蓄熱室2進行吹掃,如此交替切換持續運行。  

    此外,為了提高熱能利用率還可在RTO焚燒爐后設置換熱器加強余熱利用。

  
    RTO焚燒爐的穩定運行是建立在各個部件都能正常運轉的基礎上的,常見RTO焚燒爐的關鍵部件有如下幾個:

3.1蓄熱體
     蓄熱體是RTO系統的熱量載體,它直接影響RTO的熱利用率,其主要技術指標如下:(1)蓄熱能力:單位體積的蓄熱體所能存儲的熱量越大,蓄熱室的體積越小;(2)換熱速度:材料的導熱系數可以反映熱量傳遞的快慢,導熱系數越大熱量傳遞越迅速;(3)熱震穩定性:蓄熱體在高低溫之間連續多次地切換,在巨大溫差和短時間變化的情況下,極易發生變形以至于碎裂,堵塞氣流通道,影響蓄熱效果;(4)抗腐蝕能力:蓄熱材料接觸的氣體介質多為具有強腐蝕性,抗腐蝕能力將影響RTO的使用壽命。

3.2切換閥
    切換閥是RTO焚燒爐進行循環熱交換的關鍵部件,必須在規定的時間準確地進行切換,其穩定性和可靠性至關重要。因為廢氣中含有大量粉塵顆粒,切換閥的頻繁動作會造成磨損,積攢到一定程度會出現閥門密封不嚴、動作速度慢等問題,會極大地影響使用性能。

3.3燒嘴
    燒嘴的主要目的是不讓氣體與燃料混合地過快,這樣會形成局部高溫;但也不能混合過慢導致燃料出現二次燃燒甚至燃燒不充分。為了確保燃料在低氧環境下燃燒,需要考慮到燃料與氣體間的擴散、與爐內廢氣的混合以及射流的角度及深度,這些參數應在設計之初根據實際的工藝需求準確計算,否則會直接影響RTO的焚燒效果。

4.1材料方面
    蓄熱體在長時間運行后經常會破損碎裂,抗熱震穩定性能較差是最大的問題所在。蓄熱材料需要放置在溫度變化大且存在腐蝕性氣體的環境中,長時間受巨大溫差引起的應力影響,蓄熱材料的抗熱震穩定性能必須要好;又考慮到設備制造成本,需要選用高密度材料以減少蓄熱室體積。但一般情況下密度越高,抗熱震穩定性都較差。

4.2偏流方面
    在蓄熱室內的熱交換過程中,如果廢氣在蓄熱室內出現偏流,經過多次循環后易導致蓄熱體溫度不均勻產生熱應力,超出蓄熱體極限時,就會引起變形。

4.3二次燃燒方面
    RTO燃燒系統的氣體噴口和燃料噴口一般情況下是獨立的,有利于形成低氧環境,進而形成均勻的溫度場,提高加熱效果。在設計時需要準確選取氣體和燃料兩股射流的參數,參數選取不合適易造成燃燒不充分,混合氣體在進入蓄熱室后,和燃料會重新接觸產生二次燃燒,釋放出的局部高溫很容易熔化蓄熱體。

 
    針對以上問題,開發出高品質的蓄熱材料來適應惡劣的工作環境是延長蓄熱體使用壽命最有效的辦法,這也是今后RTO焚燒爐技術持續發展中最重要的一個環節。
 
來源:《資源節約與環保》期刊 2016年02期




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