RTO廢氣處理設備是目前非常成熟、穩定、有效的有機廢氣處理裝置。采用的是改進前人的熱交換技術和新型蜂窩陶瓷蓄熱材料,高效熱交換系統保證了氧化分解熱的有效回收。熱回收率可達到95%以上,凈化率99%可達以上,運行成本低、能處理大風量中低濃度廢氣等特點,濃度稍高時,還可進行二次余熱回收,大大降低生產運營成本。在有機廢氣凈化領域具有很大的技術優勢。
一.RTO廢氣處理原理:
基本原理是使VOC和O2在高溫(800-850℃)下發生反應,生成CO2和H2O,并將燃燒產生的熱量循環用于二次燃燒,既節能又環保。
揮發性有機廢氣通過系統風機推進,或者吸入RTO進氣集氣管,開關閥將氣體引入蓄熱室。經陶瓷蓄熱床預熱逐漸至燃燒室被逐漸預熱,氣體經陶瓷蓄熱床逐漸預熱至燃燒室,在燃燒室高溫氧化分解,凈化后的高溫廢氣經過另一陶瓷蓄熱室時,會將熱量留在里面,從而使蓄熱室的熱量被加熱到出口處,被加熱。凈化廢氣冷卻,使出口溫度略高于RTO入口溫度,通常情況下不超過50-70°C。
二.RTO廢氣處理工藝流程:
1.廢氣收集后,接入干式過濾器,過濾器包含車間入風口預處理過濾器和轉輪前的四級過濾器,去除廢氣中的顆粒物和漆霧。
2.經過預處理的廢氣,進入疏水性沸石濃縮轉輪,廢氣中的有機物背有效的吸附在沸石分子篩轉輪中,達到去除之目的。
3.經過沸石吸附揮發性有機物后之潔凈氣體,直接透過煙囪排放至大氣中。
4.轉輪持續以每小時 1~6 轉的速度旋轉,同時將吸附之揮發性有機物傳送至脫附區。
5.在脫附區中利用一小股加熱氣體將揮發性有機物進行脫附。
6.脫附后之沸石轉輪旋轉至吸附區,持續吸附揮發性有機氣體
7.脫附后之濃縮有機廢氣送至焚化爐進行燃燒轉化成水及二氧化碳排至大氣中。
8.利用熱交換將燃燒產生之熱量用來預熱脫附用氣體,使系統達到節能功效。
一般情況下,揮發性有機物濃度在25%LEL(可燃氣體爆炸下限)以下、燃燒絕熱溫升在40℃以上的廢氣,均適合RTO廢氣處理。
VOCS濃度小于2000mg/Nm3、致絕熱燃燒溫升低于40℃的需助燃,以提高其絕熱溫升至40℃以上的廢氣類型。
三.組成系統工藝設計
RTO廢氣處理設備由蓄熱室、燃燒室、換向閥和控制系統等結構組成。其主要組成系統的工藝設計包括:蓄熱室床數選定、蓄熱體材料和類型選取和蓄熱體量的計算、空塔進氣流速的確定;燃燒室的燃燒溫度、煙氣停留時間、燃燒器的選取;閥門切換時間;保溫耐火材料的選取和數量計算;預處理措施和安全保障措施的配套等。
1.工藝系統整體要求:系統設計壓降低于3000Pa。蓄熱燃燒裝置應進行整體內保溫,外表面溫度不高于60℃(部分熱點除外)。環境溫度較低、濕度較大時,有采取保溫、伴熱等防凝結措施,具有反燒和吹掃功能。
2.蓄熱室:蓄熱室是焚燒裝置進行熱量交換的空間,其具體結構和尺寸根據熱回收效率要求、蓄熱體結構性能、系統壓降等因素計算確定。
四.燃燒工藝和蓄熱室數量的選定
蓄熱燃燒工藝可以分為固定式和旋轉式蓄熱燃燒等。固定式蓄熱燃燒工藝有二室、三室、五室等,理論上蓄熱室數量越多,凈化效率越高,但設備投資或者占地也隨之提高。旋轉式RTO裝置有旋轉氣缸型、盤型和旋轉閥門型,其中旋轉式RTO的結構除驅動區、分配區外,其余與固定式相同。一般情況下,燃燒工藝考慮三室固定式蓄熱燃燒工藝的較多,占地有限制條件時可以考慮旋轉閥門型等燃燒工藝。
蓄熱室熱回收效率要求蓄熱室對熱回收效率不小于95%,主要是要控制排放氣體的溫度。熱回收效率比較簡單的計算方法處理廢氣熱量的平衡方法,如進氣溫度在30℃,排氣溫度要求60℃,燃燒室的溫度要求在800℃時,則熱回收效率為96.1%,即(800-60)/(800-30)=96.1%。
五.蓄熱體的基本要求
1.要求比熱容不低于750J/(kg·K),具有高比重。
2.有足夠的氣體流通截面積,使氣體分布均勻、阻力低。
3.耐高溫。RTO裝置操作溫度一般為750~950℃,因此一般要選用能耐1250℃溫度以上的材質作為蓄熱體,優先選用蜂窩陶瓷、組合式陶瓷等規整材料。
4.良好的抗熱震性能。其短時間可承受的高溫沖擊要求1250℃以上,使用壽命不低于40000h。
5.在高溫下有足夠的機械強度和有抗高溫氧化、耐化學腐蝕。
6.價格應盡可能低廉。
六.蓄熱體材質與類型的選取
目前在RTO裝置中采用的陶瓷原材料主要有黏土、剛玉、莫來石、鋯英石、鈦酸鋁和堇青石等。在RTO裝置的蓄熱室中,蓄熱填充物主要類型有規整填料(如蜂窩填料和板波紋填料)和散堆填料(顆粒填料,如矩鞍環)兩大類。
七.保溫耐火材料
要求質量輕、導熱系數低(常溫下導熱系數低于0.03W/(m·k)、抗熱震性好、化學穩定性強。一般情況下,裝置的燃燒室及蓄熱室內保溫可采用耐火硅酸鋁纖維,其耐熱可達1200℃,絨重為220kg/m3。鋪設時,燃燒室及蓄熱室上部厚≤225mm,蓄熱室進出風區厚≤120mm。保溫層一般設三層,其中含兩層硅酸鋁纖維氈及一層硅酸鋁纖維模塊。硅酸鋁纖維模塊內設置耐熱鋼骨架,用錨固件固定在裝置殼體上。
八.后處理要求
處理含氮有機物造成煙氣氮氧化物排放超標時,采用選脫硝工藝進行后處理。當處理含硫或含鹵素有機物產生二氧化硫、鹵化氫時,采用吸收等工藝進行后處理。
九.安全措施要求
1.當廢氣濃度波動較大時,在前端采取稀釋、緩沖等措施。
2.需在RTO裝置與主體生產裝置之間的管道系統中安裝阻火器或防火閥。當進風、排風管道采用金屬材質時,采取法蘭跨接、系統接地等措施,防止靜電產生、積聚。
3.應具有過熱保護功能,保溫設計符合SGBZ-0805的相關規定。
4.燃料供給系統設置高低壓保護和泄漏報警裝置;設安全可靠的火焰控制系統、溫度監測系統、壓力控制系統等。燃燒器點火操作應符合GB19839的相關規定。
5.管路系統和蓄熱燃燒裝置的防爆泄壓設計應符合GB50160的相關規定。壓縮空氣系統設置低壓保護和報警裝置。風機、電機和置于現場的電氣儀表等設備應防爆,等級應不低于現場級別。
6.具備短路保護,接地電阻應小于4Ω。安裝符合GB50057規定的避雷裝置。
RTO廢氣處理設備處理揮發性有機物廢氣的工藝設計重點是蓄熱體材質和類型的選擇,確保能滿足熱回收效率和運行穩定性;焚燒工藝的類型選擇要具有經濟可行、符合企業實際;同時根據廢氣的具體情況選擇合適的燃燒溫度和配套設施