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蓄熱式熱力焚燒爐的工作原理
來(lái)源:www.bjjgm.com 發(fā)布時(shí)間:2020年08月26日

隨著我國(guó)文化和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人們對(duì)生活質(zhì)量要求逐漸提高,環(huán)保意識(shí)逐漸加強(qiáng),對(duì)生活環(huán)境要求日益提高。工業(yè)有機(jī)廢氣是當(dāng)今大氣污染的一種主要成因之一,近幾年國(guó)家對(duì)環(huán)境治理的力度日益加大,對(duì)有機(jī)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越高。高標(biāo)準(zhǔn)政策下,對(duì)有機(jī)廢氣處理設(shè)備的技術(shù)性能要求有了大幅度提高,本文通過(guò)對(duì)各種蓄熱式熱力焚燒爐(RTO)的工作原理及主要性能指標(biāo)介紹,對(duì)蓄熱式熱力焚燒爐(RTO)的應(yīng)用發(fā)展前景做出探討和分析。

1蓄熱式熱力焚燒爐的工作原理

蓄熱式熱力焚燒爐(RTO),是一種高效的有機(jī)廢氣處理設(shè)備,其工作原理是,把有機(jī)廢氣加熱到760攝氏度以上,使廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)氧化分解為二氧化碳和水。氧化過(guò)程產(chǎn)生的熱量存儲(chǔ)在特制的陶瓷蓄熱體,使蓄熱體升溫“蓄熱”。陶瓷蓄熱體內(nèi)儲(chǔ)存的熱量用于預(yù)熱后續(xù)進(jìn)入的有機(jī)廢氣,該過(guò)程為陶瓷蓄熱體的“放熱”過(guò)程,從而節(jié)省廢氣升溫過(guò)程的燃料消耗。

2 蓄熱式熱力焚燒爐在國(guó)內(nèi)的技術(shù)發(fā)展歷程

2.1 第一代RTO

第一代RTO是兩床式結(jié)構(gòu),由兩個(gè)陶瓷蓄熱體填料床組成,以最簡(jiǎn)單的一進(jìn)一出過(guò)程完成“蓄熱”和“放熱”過(guò)程的切換。

RTO設(shè)備的分解效率主要由反應(yīng)溫度、停留時(shí)間、氣體流速等因素決定。兩床式RTO2個(gè)蓄熱室,工作時(shí)2個(gè)蓄熱室大約1min-2min切換一次狀態(tài)(進(jìn)口-出口),風(fēng)門在切換過(guò)程中大約有0.3s-0.6s的時(shí)間直接將高濃度的廢氣排到排放口,且當(dāng)前進(jìn)氣蓄熱室底部殘留的未分解廢氣也被直接排出。大量工程應(yīng)用表明:兩床式RTOVOCs的*大分解效率為95%,*大綜合熱效率為90%,進(jìn)出口溫差高達(dá)45攝氏度。在閥切換時(shí),廢氣管道內(nèi)的壓力波動(dòng)范圍為±500pa,當(dāng)兩床式RTO進(jìn)氣口VOCs濃度大于1g/m3時(shí),出口濃度會(huì)超過(guò)北京和上海的地方排放標(biāo)準(zhǔn)(50mg/m3)。

2.2 第二代RTO

第二代RTO同樣是采用閥門切換式,由三個(gè)或多個(gè)陶瓷填充床組成, 在第一代RTO的基礎(chǔ)上增加了“吹掃”功能,大大的提高了廢氣分解效率。蓄熱式熱力焚燒爐

以三床式RTO為例:

階段一:廢氣通過(guò)蓄熱床A被預(yù)熱,然后進(jìn)入燃燒室燃燒,蓄熱床C中殘留未處理廢氣被凈化后的氣體反吹回燃燒室進(jìn)行焚燒處理(吹掃功能),分解后的廢氣經(jīng)過(guò)蓄熱床B排出,同時(shí)蓄熱床B被加熱。

階段二:廢氣通過(guò)蓄熱床B被預(yù)熱,然后進(jìn)入燃燒室燃燒,蓄熱床A中殘留未處理廢氣被凈化后的氣體反吹回燃燒室進(jìn)行焚燒處理,分解后廢氣經(jīng)過(guò)蓄熱床C排出,同時(shí)蓄熱床C被加熱。

階段三:廢氣通過(guò)蓄熱床C被預(yù)熱,然后進(jìn)人燃燒室燃燒,蓄熱床B中殘留未處理廢氣被凈化后的氣體反吹回燃燒室進(jìn)行焚燒處理分解后廢氣經(jīng)過(guò)蓄熱床A排出,同時(shí)蓄熱床A被加熱。

如此周期性運(yùn)行,廢氣在燃燒室內(nèi)氧化分解,燃燒室內(nèi)溫度維持在設(shè)定溫度(一般為800-850攝氏度)。當(dāng)RTO進(jìn)氣口的廢氣濃度達(dá)到一定值時(shí),VOCs氧化釋放的熱量能夠維持RTO蓄熱和放熱的能量?jī)?chǔ)備,則此時(shí)RTO不需要使用燃料就能夠維持燃燒室內(nèi)的溫度。

大量工程應(yīng)用表明:三床式RTOVOCs的最高分解效率可達(dá)99%,*大綜合熱效率可達(dá)95%,進(jìn)出口溫差在40攝氏度左右,在閥切換時(shí),廢氣管道內(nèi)的壓力波動(dòng)在±250pa。三床式RTOVOCs處理濃度不能超過(guò)5g/m3,不然會(huì)超過(guò)北京和上海的地方排放標(biāo)準(zhǔn)。另外由于其比表面積較大所以自身運(yùn)行散熱量較大,降低了可供回用的余熱量。

2.3 第三代RTO

第三代RTO采用旋轉(zhuǎn)式分流導(dǎo)向,在爐膛內(nèi)設(shè)置多個(gè)等份的陶瓷填料床,通過(guò)旋轉(zhuǎn)換向閥的轉(zhuǎn)動(dòng)把有機(jī)廢氣導(dǎo)向各個(gè)蓄熱床進(jìn)行預(yù)熱和氧化分解。

旋轉(zhuǎn)式RTO主要由燃燒室、陶瓷填料床和旋轉(zhuǎn)閥等組成。爐體分成12個(gè)陶瓷填料床,其功能分為5個(gè)進(jìn)氣室(預(yù)熱區(qū))、5個(gè)出氣室(冷卻區(qū))、1個(gè)吹掃室和1個(gè)隔離室。廢氣分配閥由電機(jī)帶動(dòng),作連續(xù)、勻速轉(zhuǎn)動(dòng),在分配閥的作用下,廢氣緩慢在12個(gè)室之間依次通過(guò)。廢氣經(jīng)進(jìn)氣分配器進(jìn)入預(yù)熱區(qū),使廢氣預(yù)熱到一定溫度后進(jìn)入頂部的燃燒室,并完全氧化分解。凈化后的高溫氣體離開(kāi)燃燒室,進(jìn)入冷卻區(qū),將熱量傳給陶瓷蓄熱體,而氣體被冷卻,并通過(guò)氣體分配器排出。冷卻區(qū)的陶瓷蓄熱體吸熱,“儲(chǔ)存”大量的熱量(用于下個(gè)循環(huán)加熱廢氣)。

如此不斷地交替進(jìn)行,廢氣在燃燒室內(nèi)氧化分解,當(dāng)廢氣中VOCs濃度超過(guò)一定值,氧化分解釋放熱量足以維持燃燒室的反應(yīng)溫度時(shí),則不需要用燃料進(jìn)行加熱,*大限度的保證能量循環(huán)利用。

大量工程應(yīng)用表明:旋轉(zhuǎn)式RTOVOCs的最高分解效率可達(dá)99.5%,熱效率可達(dá)97%,其進(jìn)出口溫差20攝氏度左右,*大限度的降低了RTO運(yùn)行中的熱損失,保證了熱能的二次回收利用。旋轉(zhuǎn)閥的平穩(wěn)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),對(duì)廢氣管道的壓力影響僅為±25pa,對(duì)于生產(chǎn)光學(xué)材料的廠家來(lái)說(shuō)極其重要。由于具有很高的分解效率,旋轉(zhuǎn)式RTOVOCs入口廢氣濃度可高達(dá)10g/m3。

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