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廣東大辰環境工程有限公司
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rto蓄熱式焚燒爐 羧基丁苯膠乳(XSBRL)是丁苯膠乳(S/BLatex)的改性產物，是以苯乙烯、丁二烯、不飽和羧酸(如丙烯酸或甲基丙烯酸等)及各種助劑的作用下經乳液共聚而成帶有藍紫色光澤的
羧基丁苯膠乳(XSBRL)是丁苯膠乳(S/BLatex)的改性產物，是以苯乙烯、丁二烯、不飽和羧酸(如丙烯酸或甲基丙烯酸等)及各種助劑的作用下經乳液共聚而成帶有藍紫色光澤的乳白色合成膠乳(水分散體)，能與水、顏料、助劑等其它粘合劑及填充料混溶性較好，特別是加人了極性基因(羧基)后，使產品粘接性、適用性、成膜性大大提高，具有良好的機械和化學穩定性，有較強的粘結力，是一種優良的水基粘合劑，羧基丁苯膠乳廣泛用于銅版紙、終底紙板、造紙、木材、噴膠棉、服裝、地毯、無紡布、制革和建筑防水等領域。
而針對生產過程中排出含有少量未反應原料(苯乙烯，丁二烯，丙烯酸)和揮發性有機物(VOC)等廢氣的處理，多采用水汽分離器排氣管排出，通過鍋爐焚燒后高空排放，而隨著節能環保的要求不斷提高，一種新型的廢氣處理裝置一一蓄熱式氧化焚燒爐(RegenerativeThermalOxidizer，RTO)在羧基丁苯膠乳生產線上得到了應用。
蓄熱式氧化焚燒爐英文名為“RegenerativeThermalOxidizer“，簡稱為“RTO”。
其原理是可燃燒的有機物廢氣在760—1000。C度發生熱氧化反應，生成二氧化碳和水。廢氣首先通過蓄熱體加熱到接近熱氧化溫度，而后進入燃燒室進行熱氧化，氧化后的氣體溫度升高，有機物基本上轉化成二氧化碳和水。凈化后的氣體，經過另一蓄熱體，溫度下降，達到排放標準后可以排放，同時另一蓄熱體也能被凈化后的廢氣加熱，不同蓄熱體通過切換閥或者旋轉裝置，隨時間進行轉換，分別進行吸熱和放熱，從而保證RTO連續穩定地周期性運行。本文介紹的在羧基丁苯膠乳生產線廢氣處理裝置RTO為3室蓄熱氧化焚燒爐。
1RTO主要設備及處理過程
1.1RTO主要設備
新鮮風風機，助燃風機，3個蓄熱室，1個燃燒室，6個主氣流切換閥，2個除沫器，一套燃燒系統，一套PLC自動控制系統。廢氣處理過程：RTO啟動后，首先新鮮風風機啟動對蓄熱體及燃燒室進行預吹掃180s，將焚燒爐內的殘留廢氣排出，然后燃燒系統內的點火器點火在燃燒室升溫，一般燃料可以采用天然氣，液化氣。升溫至780℃便進入待處理模式，如果廢氣風機出口可燃氣體探測器FI’A(Flammabilityanalyzer)讀數≤25LEL%則自動切換進入處理模式。
1.2處理模式三個階段
I.2.1階段一
廢氣通過蓄熱體1被預加熱，然后進入燃燒室燃燒，蓄熱體3中殘留未處理廢氣被凈化后的氣體反吹回燃燒室進行焚燒處理，分解后的廢氣經過蓄熱體2排出，同時蓄熱室2被加熱。
1.2.2階段二
廢氣通過蓄熱體2被預熱，然后進人燃燒室燃燒，蓄熱體1中殘留未處理廢氣被凈化后的氣體反吹回燃燒室進行焚燒處理，分解后廢氣經過蓄熱體3排出，同時蓄熱室3被加熱。
1.2.3階段三
廢氣通過蓄熱體3被預熱，然后進人燃燒室燃燒，蓄熱體2中殘留未處理廢氣被凈化后的氣體反吹回燃燒室進行焚燒處理分解后廢氣經過蓄熱體1排出，同時蓄熱室1被加熱。
如此周期性運行。廢氣在燃燒室內氧化分解屬RTO長期處于自燃狀態，的保證能量循環利于放熱反應，當燃燒室內溫度超過850。C，則不需要用。燃料進行加熱，通過進口廢氣濃度的調節可以保持RTO長期處于自燃狀態，的保證能量循環利用。
2RTO處理前后廢氣組成
2.1廢氣主要在羧基丁苯膠乳生產過程的汽提部分產生，在該工序，未參加反應的原料大部分被真空汽提出來，釋放到廢氣管線中，主要成分見表1。
2.2RTO運行參數
RTO運行主要過程數據運行成本，在廢氣平均負荷為4700Nm3/h的情況下，每年的運行成本是10萬元，遠比鍋爐焚燒及其他方法節省。
2.3根據檢測，RTO處理后的廢氣達標排放，詳見表3。
3RTO的控制
RTO控制系統采用西門子S7PLC程序控制。可分為自動/手動，就地/遠程操作，較常見的是自動就地控制，因為大部分報警都需要現場確認故障原因，如：壓縮空氣壓力低，濃度高報等，本文介紹的RTO控制由PLC控制，燃燒室，蓄熱體的溫度，RTO進出口差壓，進氣溫度，濃度，排出凈化氣溫度，各切換閥門運行狀況，風機頻率，速度等都可以通過PLC控制面板監控，系統本身已經設置好溫度，壓力等報警上下限，保證裝置在安全條件下運行。
4結語
根據RTO在羧基丁苯膠乳生產線上近2年的應用，其優點如下：
(1)凈化效果高，三室可以達到99%;
(2)換熱效果高，排氣余溫低，主要因為陶瓷蓄熱體比表面積較大(689m2/m3);
(3)廢氣處理量靈活可變，RTO處理能力風量為10000Nm3/h，當生產過程中廢氣釋放量較少時可以降低風機頻率，相應地當廢氣濃度較高時可增大新鮮風的補充量，降低廢氣濃度，保證燃燒室內廢氣濃度。
(4)操作費用低，一定時間內不需要補充燃料，能量重復利用;
(5)PLC自動控制，操作簡單，穩定性高。
隨著節能降耗及環保要求的不斷提高，RTO將在丁苯膠乳生產線上得到廣泛應用。
揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds，簡稱VOCs) 一般指沸點低于250℃的化學物質，是常見的大氣污染物，包含鹵代烴、脂肪烴、芳香烴、有機酸、硫烴等。這些有機廢氣對動植物生產、人體健康以及環境質量等均可造成造成極大的直接危害。VOCs 在陽光照射下，與大氣中的氮氧化合物、碳氫化合物發生光化學反應，引起光化學煙霧、酸雨、霾和氣候變化等一系列環境問題，這些揮發性有機廢氣在空氣中懸浮匯聚亦是導致PM2.5 和PM10 數值不斷上升的原因之一，因而如何削減這些揮發性污染物至關重要。
中國是印刷大國，據統計，具有較大規模的企業八萬多家，其中大部分油墨和涂布工業均采用油性涂料作為涂布液，因此導致每年產生的有機廢氣排放量高達幾十萬噸。這些VOCs 的排放不僅對人的身體健康造成巨大的傷害，還是原料資源的極大浪費，導致企業生產成本上升和經濟效益下降。本文根據江蘇某材料包裝生產企業含VOCs 廢氣的產排特征，采用了“三室RTO+ 熱能回收”處理工藝應用于企業廢氣的末端處理，取得了良好的經濟效益、環境效益和社會效益。
1、產污環節
企業主要產品包括PET 普通煙包轉移膜、OPP鐳射防偽轉移膜、PET 鐳射防偽轉移膜等。項目涂布、烘干工段均在涂布機上進行操作，該機由放卷、前放卷張力、糾偏系統、涂布頭、干燥箱(烘箱)、冷卻系統、后收卷糾偏、張力系統、收卷系統組成。
涂布頭包括涂布網紋輥、背輥(壓輥)、刮刀、刮刀調節機構。涂布頭是涂布機的核心部分，涂布機的技術能力取決于涂布頭。加熱采用5段式電加熱，GSN熱風循環，溫度140℃。安放在放卷裝置上的基膜(厚度12-18um) 經自動糾偏后進入浮輥張力系統，調整前放卷張力后進入涂布頭，調配好的涂料按涂布系統的設定進行連續涂布，涂布后濕膜進入干燥箱(烘箱) 由熱風進行干燥，干燥后帶信息涂層的塑料薄膜經冷卻系統冷輥定型后調整系統控制好張力、同時控制好收卷速度(80-100m/min)、使它與涂布速度同步，冷卻后的膜由糾偏系統自動糾偏使其保持在中心位置由收卷裝置進行收卷。
生產過程中會有調配廢氣、涂布廢氣，烘干廢氣產生，主要含有乙酸乙酯、醋酸正丁酯、丁酮、丙二醇甲醚等有機污染物。方案采用了蓄熱式熱氧化爐來治理生產過程中的有機廢氣，并結合余熱回收利用設備，為企業開辟一條既環保又節能的處理工藝路線。
2、設計要點
2.1 風量設計
車間調配區采用排風罩收集進行局部通風，排風罩設置在污染物上方，根據公式計算：Q= kphvx ；式中：P-排風罩口敞開面的周長，m；H-罩口至污染源距離，m；vx-污染物邊緣控制風速；k-安全系數，一般取1.4。最終確定排放量Q1為1200m3/h。
項目對涂布機頭區域進行密閉，并采用全面通風，全面通風量可根據換氣次數確定，即Q=nV，式中：n-換氣次數，1/h ；V-通風房間體積，m3。由于廠房內空間潔凈度等級為7級，根據GB50073-2001規定，換氣次數為15～25次，方案選定n=20，排放量Q2為2400m3/h。
設備烘箱配有熱風循環系統及排放裝置，其排風機額定風量Q=5000m3/h，故兩套生產線合計風量Q3=10000m3/h。
綜上所述，Q總=Q1+Q2+Q3=13600m3/h。考慮處理系統留有10％的操作余量，確定進入RTO裝置的廢氣處理能力Q=15000 m3/h。
2.2 余熱回收系統
根據項目的實際運行情況，收集廢氣的主要污染物為乙酸乙酯溶劑，其濃度為4000mg/m3，計算可知該股廢氣的熱值為365640 kcal/h，維持RTO 設備的自運行所需的能量為176023kcal/h，因此可通過換熱器等形式回收VOC 氧化后的余熱用于涂布干燥用熱，從而實現設備煙氣排放余熱回收利用的目的，熱量平衡方程式如下：
其余熱回收經濟效益計算公式如下：
189617(富余熱量)×0.7(系統綜合利用率)×24(h/d)×300(d/a)/8500( 天然氣熱值)= 112432(m3/a) ；
112432(m3/a)×3.65(元/m3)=41(萬元/a)
上面計算中，效益將隨生產線的實際工作時間(年時基數)變化而變化。
2.3 主體設備參數
該企業廢氣中不含鹵素、氮、硫等元素，腐蝕性不強，因此焚燒爐殼體采用6mm厚的Q235B鋼板密封滿焊；蓄熱陶瓷體選用采用LANTEC MLM180產品及抗硅填料混合而成，該填料在急熱急冷時具有很好的化學和物理穩定性，還可以改善氣流分布。RTO燃燒室的設計溫度需要燃燒器來維持，項目采用進口品牌霍尼韋爾低壓頭比例調節式天然氣燃燒器，雙電磁閥避免燃料不燃燒而進入爐膛，同時其具有自動吹掃、自動點火、紫外線掃描儀火焰檢測、火焰燃燒狀況監視等功能。設計主要參數如表2所示。
2.4 控制系統
完善的自動控制，是安全生產的保障。項目采用DCS系統對RTO本體及熱能回收系統進行自動控制。由于涉及多個功能區，一方面，各區域設備由于生產用能相互關聯；另一方面，設備又具有相對獨立的要求，導致各區域電控連鎖關系較為復雜，其控制要點如下：
(1) 停機狀態。RTO原始狀態，超溫安全自動閥位置：密閉，煙氣不經余熱換熱器；新風系統原始狀態，新風管路氣動閥：打開，新風風機啟動，新風始終經過余熱換熱器。
(2) 運行狀態。RTO 爐內溫度＜850℃，超溫安全自動閥密閉；RTO 爐內溫度≥850℃，向DCS 系統提供高溫信號，超溫安全自動閥(耐溫960℃)打開，高溫煙氣經過余熱換熱器。
(3) 熱風溫度過高(＞120℃)報警信號。出余熱換熱器后，熱風回風管上設一個溫度探頭。當熱風溫度高于120℃時，給RTO提供高溫報警信號，RTO超溫安全自動閥進行調節，減小經過余熱換熱器的高溫煙氣量。
3、運行效果
項目于2017年通過由環保三同時驗收，廢氣凈化系統出口的檢測結果見表3，結果表明經處理后的各類廢氣污染因子均能達標排放。
表3 車間排氣筒出口斷面檢測結果(n=3)
4、經濟分析
(1)RTO系統(包括爐體、余熱回收設備、新風風機等)總投資共計160萬元。
(2)RTO 系統有新風風機一臺11kW/h，主引風機一臺37kW/h，助燃風機一臺3kW/h，吹掃風機一臺5.5kW/h，控制柜耗電量為1.5kW/h ；按每年工作7200h計算，每度電0.75元計算，共計：(58+11)kW/h×7200h×0.75元＝37萬元/年。
(3) 系統正常運行后，余熱回收經濟效益約為41萬元/年。
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