关于RTO焚烧炉技术的简单探讨
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关于RTO焚烧炉技术的简单探讨

 

 

 再生热氧化分解器(Regenerative Thermal Oxidizer,简称RTO),又称蓄热式焚烧炉。该技术是将有机废气加热,达到高温条件后直接氧化分解成CO2和H2O从而处理废气污染物,并回收分解时产生的热量,是一种处理中高浓度有机废气的节能型环保装置。

    常见RTO分二室型、三室型以及配套更多燃烧室的类型,其工作原理类似。

2.1二室RTO工作原理
    有机废气通过引风机输入蓄热室1进行升温,吸收蓄热体中存储的热量,随后进入焚烧室进一步燃烧,升温至设定的温度,在这个过程中有机成分被彻底分解为CO2和H2O。由于废气在蓄热室1内吸收了上一循环回收的热量,从而减少了燃料消耗。  

    处理过后的高温废气进入蓄热室2进行热交换,热量被蓄热体吸收,随后排放。而蓄热室2存储的热量将可用于下个循环对新输入的废气进行加热。  

    该过程完成之后系统自动切换进气和出气阀门改变废气流向,使有机废气经由蓄热室2进入,焚烧处理后由蓄热室1热交换后排放,如此交替切换持续运行。 

2.2三室RTO工作原理
    有机废气通过引风机进入蓄热室1吸热,升温后进入焚烧室中进一步加热,使有机废气持续升温直至有机成分彻底分解成CO2和H2O。由于废气在升温过程中利用了蓄热体回收的热量,所以燃料消耗较少。

    废气经处理后离开燃烧室,进入蓄热室2释放热量后排放,而蓄热室2的蓄热体吸热后用于下个循环加热新输入的低温废气。  

    与此同时,引入部分净化后的气体对蓄热室3进行吹扫以备进行下一轮热交换。  

    该过程全部完成后切换进气和出气阀门,气体由蓄热室2进入,蓄热室3排出,蓄热室1进行吹扫;再接下来的循环则切换为由蓄热室3进入,蓄热室1排出,蓄热室2进行吹扫,如此交替切换持续运行。  

    此外,为了提高热能利用率还可在RTO焚烧炉后设置换热器加强余热利用。

  
    RTO焚烧炉的稳定运行是建立在各个部件都能正常运转的基础上的,常见RTO焚烧炉的关键部件有如下几个:

3.1蓄热体
     蓄热体是RTO系统的热量载体,它直接影响RTO的热利用率,其主要技术指标如下:(1)蓄热能力:单位体积的蓄热体所能存储的热量越大,蓄热室的体积越小;(2)换热速度:材料的导热系数可以反映热量传递的快慢,导热系数越大热量传递越迅速;(3)热震稳定性:蓄热体在高低温之间连续多次地切换,在巨大温差和短时间变化的情况下,极易发生变形以至于碎裂,堵塞气流通道,影响蓄热效果;(4)抗腐蚀能力:蓄热材料接触的气体介质多为具有强腐蚀性,抗腐蚀能力将影响RTO的使用寿命。

3.2切换阀
    切换阀是RTO焚烧炉进行循环热交换的关键部件,必须在规定的时间准确地进行切换,其稳定性和可靠性至关重要。因为废气中含有大量粉尘颗粒,切换阀的频繁动作会造成磨损,积攒到一定程度会出现阀门密封不严、动作速度慢等问题,会极大地影响使用性能。

3.3烧嘴
    烧嘴的主要目的是不让气体与燃料混合地过快,这样会形成局部高温;但也不能混合过慢导致燃料出现二次燃烧甚至燃烧不充分。为了确保燃料在低氧环境下燃烧,需要考虑到燃料与气体间的扩散、与炉内废气的混合以及射流的角度及深度,这些参数应在设计之初根据实际的工艺需求准确计算,否则会直接影响RTO的焚烧效果。

4.1材料方面
    蓄热体在长时间运行后经常会破损碎裂,抗热震稳定性能较差是最大的问题所在。蓄热材料需要放置在温度变化大且存在腐蚀性气体的环境中,长时间受巨大温差引起的应力影响,蓄热材料的抗热震稳定性能必须要好;又考虑到设备制造成本,需要选用高密度材料以减少蓄热室体积。但一般情况下密度越高,抗热震稳定性都较差。

4.2偏流方面
    在蓄热室内的热交换过程中,如果废气在蓄热室内出现偏流,经过多次循环后易导致蓄热体温度不均匀产生热应力,超出蓄热体极限时,就会引起变形。

4.3二次燃烧方面
    RTO燃烧系统的气体喷口和燃料喷口一般情况下是独立的,有利于形成低氧环境,进而形成均匀的温度场,提高加热效果。在设计时需要准确选取气体和燃料两股射流的参数,参数选取不合适易造成燃烧不充分,混合气体在进入蓄热室后,和燃料会重新接触产生二次燃烧,释放出的局部高温很容易熔化蓄热体。

 
    针对以上问题,开发出高品质的蓄热材料来适应恶劣的工作环境是延长蓄热体使用寿命最有效的办法,这也是今后RTO焚烧炉技术持续发展中最重要的一个环节。
 
来源:《资源节约与环保》期刊 2016年02期




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