RTO技术浅析

RTO技术浅析

 

RTO(蓄热式热氧化炉)与传统的催化燃烧、直燃式热氧化炉相比，具有热效率高(大于等于90％)、运行成本低、能处理大风量低浓度(相对于废气排放而言)。RTO装置有两室、三室以及多室装置，两室RTO置VOCs的率在95％ 一98％，三室RTO装置VOCs率可达到98％以上。

 

1.1 RTO原理

 

两室RTO没有吹扫工序，在进行阀门切换时，部分VOCs废气没有经过处理直接排放，从而降低了VOCs的效率。多室RTO是在废气量非常大的情况下，为保证废气进气的均匀性，增加了同时进气和出气的蓄热室数量。目前三室RTO是主流实用装置，较好的兼顾了效率和投资成本。

 

三室RTO运行原理：三室RTO主体结构由燃烧室、三个陶瓷填料床和六个切换阀组成，当废气进入陶瓷床1后，陶瓷床1放热，废气被加热到一定温度后进人燃烧室燃烧，同时产生的高温气体通过陶瓷填料床2，陶瓷床2吸热蓄热，高温气体被填料床2冷却后，经过切换阀门排放，填料床3进行吹扫，以保证原进人填料床3而未反应的废气进入燃烧室燃烧，而不是直接排放；经过一段时间后，阀门切换，废气从填料床2进入，填料床2放热，填料床3蓄热，填料床1进行吹扫；然后在填料床3进气，填料床1蓄热，填料床2进行吹扫；这样周期性地切换，就可连续处理废气。其工作原理示意图见图1。

 

1.2 RTO预处理措施

 

由于RTO装置常采用明火进行工作，容易产生爆炸事故，是使用RTO装置比较关心的问题。废气的预处理措施主要包括：(1)浓度控制：为起见，爆炸或火灾，废气中VOCs的浓度通常应控制在25％LEL(爆炸浓度下)以下；(2)回火控制：为回火，在设计管道尺寸时应使废气的低流速始终大于回火速度，而且选取适当的系数；(3)措施：可以采取设置文丘里阻火器、回火器、液封、空气稀释、无回火喷射等控制措施；(4)报警连锁：设置爆炸或回火报警仪及联锁控制系统。

 

1.3 RTO装置的优缺点

 

RTO装置经过多年的运行及改进发展，表现出一定的优缺点。其优点主要有：(1)几乎可以处理所有含化合物的废气，可以处理风量大、浓度低(相对于直燃焚烧炉)的废气；(2)可以适应废气中VOCs的组成和浓度的变化、波动；(3)对废气中夹带少量灰尘、固体颗粒不敏感；(4)在所有热力燃烧净化法中热效率高(>90％)；(5)在合适的废气浓度条件下无需添加燃烧而实现自供热操作；(6)净化效率高(三室>98％，两室95％ ～98％)，维护工作量少，操作可靠；(7)沉积物可周期性地清除，蓄热体可换；(8)整个装置的压力损失较小(RTO装置系统总压力损失一般<3 000 pa，随所用蓄热体的结构类型、气体速度而变)，装置使用寿命长。

 

主要缺点有：(1)装置重量大(因为采用陶瓷蓄热体)、容积大；(2)要求尽可能连续操作；(3)投资费用相对较高；(4)对于大风量、低浓度废气而言，运行费用仍然偏高；(5)存在一定的火灾爆炸风险，国产仪表质量不过关，国外价格贵。

 

1.4 RTO运行中出现的问题

 

根据RTO调研情况，处置含石油醚废气的RTO装置和处置含异丙醚废气的RTO装置发生过多次爆炸事故，虽然处理浓度明显低于爆炸下。经分析，石油醚和异丙醚具有闪点低、挥发性强的特点，因此RTO处理VOCs废气，须关注低闪点物质(石油醚、异丙醚、乙醚、环已烷等)；建议低闪点VOCs不进入RTO处理装置，单独采用碳纤维吸附方式处理。

 

根据调研分析，目前RTO装置运行控制参数比较单一。目前主要监控的运行参数为燃烧室温度，进气VOCs浓度在线监测仪器反馈的数据不准确，从而不能预先确定助燃燃料的助燃量，这就造成燃烧室温度出现波动。在VOCs浓度过高时出现燃烧室温度过高现象，可能会造成蓄热体的破坏，降低RTO装置的使用寿命。目前RTO国产仪表质量不过关，大多不能够满足运行管理要求。

 

采用RTO装置处理VOCs废气单位多为危化品生产或使用企业，使用过程中特别担心出现爆炸。由于RTO装置的运行研究、设计规范和在线监控数据比较欠缺，出于考虑，目前RTO装置运行企业对接入VOCs废气的类别及浓度比较保守。

 

1.5 RTO运行经验参数

 

根据RTO装置运行情况调研情况及相关资料，三室式RTO装置可以兼顾到处理效率和经济性要求；目前，一般设计废气处理风量为10 000～30 000m3／h时，占地面积、设计、材料要求、设备安装、运行控制等方面比较适用，特别小风量和大风量都不适合采用三室式RTO。

 

之间，助燃燃料为气或柴油或废溶剂。要求进入RTO装置的VOCs废气浓度在1 000—8 000 mg／m3才具有明显的经济可行性；据相关资料分析，VOCs浓度达到2 000 mg／m3以上时，RTO装置不使用助燃燃料也可正常运行。故为配套RTO装置的正常稳定运行，必须对收集VOCs的收集系统进行密闭、合理、系统化设计，进而保证综合进人RTO装置的VOCs废气浓度在合适的范围内。

 

RTO装置设计燃烧室温度在850oC以上，实际运行温度在720℃以上，在保证VOCs率的前提下，适当降低燃烧室温度可以减少助燃燃料使用量，降低运行费用。RTO装置热利用效率在90％以上，三室RTO的VOCs率可达到99％ 以上。RTO整个系统的压力损失一般小于3 000 Pa。