RTO技術淺析

 

RTO(蓄熱式熱氧化爐)與傳統的催化燃燒、直燃式熱氧化爐相比，具有熱效率高(大于等于90％)、運行成本低、能處理大風量低濃度(相對于廢氣排放而言)。RTO裝置有兩室、三室以及多室裝置，兩室RTO置VOCs的率在95％ 一98％，三室RTO裝置VOCs率可達到98％以上。

 

1.1 RTO原理

 

兩室RTO沒有吹掃工序，在進行閥門切換時，部分VOCs廢氣沒有經過處理直接排放，從而降低了VOCs的效率。多室RTO是在廢氣量非常大的情況下，為保證廢氣進氣的均勻性，增加了同時進氣和出氣的蓄熱室數量。目前三室RTO是主流實用裝置，較好的兼顧了效率和投資成本。

 

三室RTO運行原理：三室RTO主體結構由燃燒室、三個陶瓷填料床和六個切換閥組成，當廢氣進入陶瓷床1后，陶瓷床1放熱，廢氣被加熱到一定溫度后進人燃燒室燃燒，同時產生的高溫氣體通過陶瓷填料床2，陶瓷床2吸熱蓄熱，高溫氣體被填料床2冷卻后，經過切換閥門排放，填料床3進行吹掃，以保證原進人填料床3而未反應的廢氣進入燃燒室燃燒，而不是直接排放；經過一段時間后，閥門切換，廢氣從填料床2進入，填料床2放熱，填料床3蓄熱，填料床1進行吹掃；然后在填料床3進氣，填料床1蓄熱，填料床2進行吹掃；這樣周期性地切換，就可連續處理廢氣。其工作原理示意圖見圖1。

 

1.2 RTO預處理措施

 

由于RTO裝置常采用明火進行工作，容易產生爆炸事故，是使用RTO裝置比較關心的問題。廢氣的預處理措施主要包括：(1)濃度控制：為起見，爆炸或火災，廢氣中VOCs的濃度通常應控制在25％LEL(爆炸濃度下)以下；(2)回火控制：為回火，在設計管道尺寸時應使廢氣的低流速始終大于回火速度，而且選取適當的系數；(3)措施：可以采取設置文丘里阻火器、回火器、液封、空氣稀釋、無回火噴射等控制措施；(4)報警連鎖：設置爆炸或回火報警儀及聯鎖控制系統。

 

1.3 RTO裝置的優缺點

 

RTO裝置經過多年的運行及改進發展，表現出一定的優缺點。其優點主要有：(1)幾乎可以處理所有含化合物的廢氣，可以處理風量大、濃度低(相對于直燃焚燒爐)的廢氣；(2)可以適應廢氣中VOCs的組成和濃度的變化、波動；(3)對廢氣中夾帶少量灰塵、固體顆粒不敏感；(4)在所有熱力燃燒凈化法中熱效率高(>90％)；(5)在合適的廢氣濃度條件下無需添加燃燒而實現自供熱操作；(6)凈化效率高(三室>98％，兩室95％ ～98％)，維護工作量少，操作可靠；(7)沉積物可周期性地清除，蓄熱體可換；(8)整個裝置的壓力損失較小(RTO裝置系統總壓力損失一般<3 000 pa，隨所用蓄熱體的結構類型、氣體速度而變)，裝置使用壽命長。

 

主要缺點有：(1)裝置重量大(因為采用陶瓷蓄熱體)、容積大；(2)要求盡可能連續操作；(3)投資費用相對較高；(4)對于大風量、低濃度廢氣而言，運行費用仍然偏高；(5)存在一定的火災爆炸風險，國產儀表質量不過關，國外價格貴。

 

1.4 RTO運行中出現的問題

 

根據RTO調研情況，處置含石油醚廢氣的RTO裝置和處置含異丙醚廢氣的RTO裝置發生過多次爆炸事故，雖然處理濃度明顯低于爆炸下。經分析，石油醚和異丙醚具有閃點低、揮發性強的特點，因此RTO處理VOCs廢氣，須關注低閃點物質(石油醚、異丙醚、乙醚、環已烷等)；建議低閃點VOCs不進入RTO處理裝置，單獨采用碳纖維吸附方式處理。

 

根據調研分析，目前RTO裝置運行控制參數比較單一。目前主要監控的運行參數為燃燒室溫度，進氣VOCs濃度在線監測儀器反饋的數據不準確，從而不能預先確定助燃燃料的助燃量，這就造成燃燒室溫度出現波動。在VOCs濃度過高時出現燃燒室溫度過高現象，可能會造成蓄熱體的破壞，降低RTO裝置的使用壽命。目前RTO國產儀表質量不過關，大多不能夠滿足運行管理要求。

 

采用RTO裝置處理VOCs廢氣單位多為危化品生產或使用企業，使用過程中特別擔心出現爆炸。由于RTO裝置的運行研究、設計規范和在線監控數據比較欠缺，出于考慮，目前RTO裝置運行企業對接入VOCs廢氣的類別及濃度比較保守。

 

1.5 RTO運行經驗參數

 

根據RTO裝置運行情況調研情況及相關資料，三室式RTO裝置可以兼顧到處理效率和經濟性要求；目前，一般設計廢氣處理風量為10 000～30 000m3／h時，占地面積、設計、材料要求、設備安裝、運行控制等方面比較適用，特別小風量和大風量都不適合采用三室式RTO。

 

之間，助燃燃料為氣或柴油或廢溶劑。要求進入RTO裝置的VOCs廢氣濃度在1 000—8 000 mg／m3才具有明顯的經濟可行性；據相關資料分析，VOCs濃度達到2 000 mg／m3以上時，RTO裝置不使用助燃燃料也可正常運行。故為配套RTO裝置的正常穩定運行，必須對收集VOCs的收集系統進行密閉、合理、系統化設計，進而保證綜合進人RTO裝置的VOCs廢氣濃度在合適的范圍內。

 

RTO裝置設計燃燒室溫度在850oC以上，實際運行溫度在720℃以上，在保證VOCs率的前提下，適當降低燃燒室溫度可以減少助燃燃料使用量，降低運行費用。RTO裝置熱利用效率在90％以上，三室RTO的VOCs率可達到99％ 以上。RTO整個系統的壓力損失一般小于3 000 Pa。