RTO蓄熱式焚燒技術及耐火材料簡介

發布時間：2021/12/2 11:47:20

1、揮發性有機物概述

揮發性有機物（Volatile Organic Compounds, VOCs）是石油化工過程以及各種使用有機溶劑的行業如噴漆、印刷、脫脂、膠粘劑、製藥、塑料、橡膠加工等行業排放的最常見的汙染物，可能含有苯、醇、酮、醛、酚、醚、烷和NOx、SO2、水蒸氣、HCl、Cl2等無機汙染物，該類化合物多數具有刺激性氣味和毒性，部分已被列為致癌物，如氯乙烯、苯、多環芳烴等，其中苯對人體骨骼的造血功能造成破壞，甲苯和二甲苯對中樞神經具有很強的麻醉作用；有的VOCs在太陽光的照射下與NOx發生光化學反應形成光化學煙霧對人類健康造成危害；部分VOCs對臭氧層具有破壞作用，如氡氟烴（CFCs）和含氫氯氟烴（HCFCs）；並且多數VOCs易燃易爆，對企業的安全造成威脅。

2、RTO蓄熱式焚燒技術

用來控製VOCs氣體排放的熱處理方法隨著時間的推移不斷發展，最初是采用直接燃燒法，之後發展成熱氧化和封閉式燃燒，然後發展成換熱式熱氧化器，在20世紀70年代才發展成熱效率較高的RTO（Regenerative Thermal Oxidizer）係統，但當時的RTO設備簡單，處理量小，有機物的破壞和去除效率也不是很高，近些年來隨著技術的不斷改進，RTO設備的性能越來越完善。

RTO（Regenerative Thermal Oxidizer），再生熱氧化分解器，又稱蓄熱式焚燒器。該技術是將有機廢氣加熱達到高溫（750℃以上）條件後直接氧化分解成CO2和H2O從而無害處理廢氣汙染物，並回收分解時產生的熱量，是一種處理高濃度有機廢氣的高效節能型環保裝置。

RTO蓄熱燃燒工藝可分為固定式和旋轉式燃燒等，固定式蓄熱燃燒工藝有二室、三室、五室等，理論上蓄熱數量越多淨化效率越高，兩室RTO蓄熱式焚燒裝置VOCs的去除率為95~98%，三室RTO蓄熱式焚燒裝置VOCs去除率可達98%以上，但設備投資或占地隨之提高。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結構除驅動區、分配區外，其餘與固定式相同，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，占地有限條件時可以考慮旋轉閥門型燃燒工藝。

圖注：RTO蓄熱式焚燒裝置

3、二室RTO焚燒裝置工藝

圖注：二室RTO焚燒係統

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， 隨後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。由於廢氣在蓄熱室1內吸收了上一循環回收的熱量，從而減少了燃料消耗。

處理過後的高溫廢氣進入蓄熱室2進行熱交換，熱量被蓄熱體吸收， 隨後排放。而蓄熱室2存儲的熱量將可用於下個循環對新輸入的廢氣進行加熱。

該過程完成之後係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，焚燒處理後由蓄熱室1熱交換後排放，如此交替切換持續運行。

4、三室RTO焚燒裝置工藝

圖注：三室RTO焚燒裝置

有機廢氣通過引風機進入蓄熱室1吸熱，升溫後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。由於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。

廢氣經處理後離開燃燒室，進入蓄熱室2釋放熱量後排放，而蓄熱室2的蓄熱體吸熱後用於下個循環加熱新輸入的低溫廢氣。與此同時，引入部分淨化後的氣體對蓄熱室3進行吹掃以備進行下一輪熱交換。

該過程全部完成後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。

5、旋轉式焚燒裝置工藝

 圖注：旋轉式焚燒係統

 圖注：氣流方向示意圖

主體形狀是一個圓形的筒體，這個筒體結構包括了燃燒室、蓄熱室、旋轉閥等。爐體分成12個室，5個進氣室（預熱區）、5個出氣室（冷卻區）、1個吹掃室和1個隔離室，旋轉閥由電機帶著連續、勻速轉動，在分配閥的作用下，廢氣緩慢在12個室之間連續切換。當有機廢氣VOCs從底端的進氣口進入到加熱區，氣體溫度加熱到一定溫度後進到頂端的發動機燃燒室，並徹底氧化反應。清潔後的高溫氣體離去燃燒氧化室，進到冷卻區並將熱量發送給蓄熱體而氣體被冷卻，通過氣體調節器排出來，而冷卻區域瓷器蓄熱體吸收預熱，用以下一個循環加熱廢氣。

6、沸石轉輪RTO焚燒裝置

圖注：沸石轉輪RTO焚燒裝置

沸石轉輪吸附濃縮+RTO處理工藝是目前有機廢氣處理中處理低濃度、大風量的主流技術。由於低濃度廢氣用RTO廢氣處理工藝直接燃燒需要補充天然氣等大量燃料，運行成本很高經濟上不劃算。因此需要把低濃度的廢氣濃縮後，變成高濃度的廢氣再進行燃燒，這樣既節約了能源又減小了設備的尺寸。

處理工藝分為吸附階段、脫附階段、RTO燃燒階段和沸石轉輪恢複階段。

吸附階段：有機廢氣經過沸石轉輪吸附後直接達標排放，沸石分子篩由於孔徑的大小能根據廢氣分子的大小和極性的不同進行選擇性的吸附，即使廢氣成分的濃度很低仍具有較高的吸附能力。

脫附階段：沸石轉輪始終保持非常緩慢的旋轉，在廢氣處理區吸附飽和，在再生區把吸附在沸石裏的有機廢氣通過熱空氣吹掃下脫附出來。

RTO燃燒階段：沸石轉輪實際上是個濃縮裝置，把低濃度大風量廢氣裏的廢氣分子捕捉、富集到沸石上麵，當脫附時就能用很小的熱風從沸石中把廢氣分子吹掃出來，脫附出來的高濃度小風量的廢氣就可直接進入RTO蓄熱式焚燒爐進行高溫焚燒，裝置與前述RTO焚燒裝置相同。

沸石轉輪恢複階段：沸石轉輪脫附區經高溫再生後會使得沸石溫度很高，使吸附效果變差。因而要對經過高溫吹掃過的沸石區域用補冷風機進行降溫，降溫後的沸石又具有吸附廢氣的能力，周而複始循環往複吸附廢氣。

7、配套耐火材料

圖注：陶瓷纖維模塊

圖注：多孔莫來石質蜂窩陶瓷

RTO焚燒設備主要耐火材料應用區域為蓄熱室、燃燒室及煙囪部位，燃燒室溫度在760~900℃，耐火材料主要要求耐有機氣體侵蝕及保溫，當前RTO焚燒設備主要采用陶瓷纖維模塊；蓄熱室材料采用多孔莫來石質蜂窩陶瓷；煙囪部位溫度400℃以下，相對較低，采用耐酸防腐澆注料可滿足使用。需要注意的是，當VOCs氣體中為含氟酸性氣體時需要針對氣體成分及濃度做出調整，以滿足使用。