一篇關(guān)于RTO催化燃燒的全方面文章

VOCs 排放量已接近或超過NOx 排放量，年排放量超過2 000 萬噸，是監(jiān)管和處理重點(diǎn)。其主要來源于溶劑的產(chǎn)生和使用部門，化工和醫(yī)藥生產(chǎn)、燃料油的運(yùn)輸和裝卸、機(jī)動車尾氣排放等過程。
目前VOCs 廢氣有多種處理方法，主要包括冷凝回收、高沸點(diǎn)溶劑吸收、活性炭吸附、焚燒處置等。根據(jù)VOCs 廢氣產(chǎn)生特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性，RTO(蓄熱室氧化器)技術(shù)具有凈化效率高、污染物分解徹底、換熱效率高、節(jié)能、阻力低、風(fēng)機(jī)裝機(jī)功率小等優(yōu)點(diǎn)，對處理VOCs 有著較廣泛的應(yīng)用前景。

RTO（蓄熱式熱氧化爐）
與傳統(tǒng)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(yùn)行成本低、能處理大風(fēng)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 裝置VOCs 的去除率在95% ~ 98%，三室RTO裝置VOCs 去除率可達(dá)到98%以上。
1、RTO 原理
兩室RTO 沒有吹掃工序，在進(jìn)行閥門切換時，部分VOCs 廢氣沒有經(jīng)過處理直接排放，從而降低了VOCs 的去除效率。多室RTO 是在廢氣量非常大的情況下，為保證廢氣進(jìn)氣的均勻性，增加了同時進(jìn)氣和出氣的蓄熱室數(shù)量。目前三室RTO 是主流實(shí)用裝置,較好的兼顧了效率和投資成本。
三室RTO 運(yùn)行原理
三室RTO 主體結(jié)構(gòu)由燃燒室、三個陶瓷填料床和六個切換閥組成，當(dāng)有機(jī)廢氣進(jìn)入陶瓷床1 后，陶瓷床1 放熱，有機(jī)廢氣被加熱到一定溫度后進(jìn)入燃燒室燃燒，同時產(chǎn)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(jīng)過切換閥門排放，填料床3 進(jìn)行吹掃，以保證原進(jìn)入填料床3 而未反應(yīng)的廢氣進(jìn)入燃燒室燃燒，而不是直接排放。經(jīng)過一段時間后，閥門切換，廢氣從填料床2 進(jìn)入，填料床2 放熱，填料床3 蓄熱，填料床1 進(jìn)行吹掃；然后在填料床3 進(jìn)氣，填料床1 蓄熱，填料床2 進(jìn)行吹掃；這樣周期性地切換，就可連續(xù)處理有機(jī)廢氣。 三室RTO 運(yùn)行原理
2、RTO 安全預(yù)處理措施
由于RTO 裝置常采用明火進(jìn)行工作，容易產(chǎn)生爆炸事故，是使用RTO 裝置比較關(guān)心的問題。廢氣的安全預(yù)處理措施主要包括：(1) 濃度控制：為安全起見，防止爆炸或火災(zāi)，廢氣中VOCs 的濃度通常應(yīng)控制在25% LEL(爆炸濃度下限)以下；(2) 回火控制：為防止回火，在設(shè)計(jì)管道尺寸時應(yīng)使廢氣的最低流速始終大于回火速度，而且選取適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)；(3) 安全措施：可以采取設(shè)置文丘里阻火器、回火防止器、安全液封、空氣稀釋、無回火噴射等安全控制措施；(4) 報警連鎖：設(shè)置爆炸或回火報警儀及安全聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。

3、RTO 裝置的優(yōu)缺點(diǎn)
RTO 裝置經(jīng)過多年的運(yùn)行及改進(jìn)發(fā)展，表現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)主要有：
(1) 幾乎可以處理所有含有機(jī)化合物的廢氣,可以處理風(fēng)量大、濃度低(相對于直燃焚燒爐)的有機(jī)廢氣；
(2) 可以適應(yīng)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最高( > 90%);(5)在合適的廢氣濃度條件下無需添加輔助燃燒而實(shí)現(xiàn)自供熱操作；
(6) 凈化效率高( 三室> 98%, 兩室95% ~98%)，維護(hù)工作量少，操作安全可靠；
(7) 有機(jī)沉積物可周期性地清除,蓄熱體可更換；
(8) 整個裝置的壓力損失較小(RTO 裝置系統(tǒng)總壓力損失一般<3 000 pa，隨所用蓄熱體的結(jié)構(gòu)類型、氣體速度而變)，裝置使用壽命長。
主要缺點(diǎn)有：(1)裝置重量大(因?yàn)椴捎锰沾尚顭狍w)、容積大；(2)要求盡可能連續(xù)操作；(3)投資費(fèi)用相對較高；(4)對于大風(fēng)量、低濃度廢氣而言，運(yùn)行費(fèi)用仍然偏高；(5)存在一定的火災(zāi)爆炸風(fēng)險，國產(chǎn)儀表質(zhì)量不過關(guān)，國外品牌價格貴。
4、RTO 運(yùn)行中出現(xiàn)的問題
（1）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(fā)生過多次爆炸事故，雖然處理濃度明顯低于爆炸下限。根據(jù)RTO調(diào)研情況分析，石油醚和異丙醚具有閃點(diǎn)低、揮發(fā)性強(qiáng)的特點(diǎn)。因此，RTO 處理VOCs 廢氣，須關(guān)注低閃點(diǎn)物質(zhì)(石油醚、異丙醚、乙醚、環(huán)己烷等)；建議低閃點(diǎn)VOCs不進(jìn)入RTO 處理裝置，單獨(dú)采用碳纖維吸附方式處理。
（2）RTO 裝置運(yùn)行控制參數(shù)比較單一。目前主要監(jiān)控的運(yùn)行參數(shù)為燃燒室溫度，進(jìn)氣VOCs 濃度在線監(jiān)測儀器反饋的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，從而不能預(yù)先確定助燃燃料的助燃量，這就造成燃燒室溫度出現(xiàn)波動。在VOCs 濃度過高時出現(xiàn)燃燒室溫度過高現(xiàn)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(chǎn)儀表質(zhì)量不過關(guān)，大多不能夠滿足運(yùn)行管理要求。
（3）采用RTO 裝置處理VOCs 廢氣單位多為?；飞a(chǎn)或使用企業(yè)，使用過程中特別擔(dān)心出現(xiàn)爆炸。由于RTO 裝置的運(yùn)行研究、設(shè)計(jì)規(guī)范和在線監(jiān)控數(shù)據(jù)比較欠缺，出于安全考慮，目前RTO 裝置運(yùn)行企業(yè)對接入VOCs 廢氣的類別及濃度比較保守。

5、RTO 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)參數(shù)
根據(jù)調(diào)研情況及相關(guān)資料，三室式RTO 裝置可以兼顧到處理效率和經(jīng)濟(jì)性要求；一般設(shè)計(jì)廢氣處理風(fēng)量為10 000 ~ 30 000m3 / h 時，占地面積、設(shè)計(jì)、材料要求、設(shè)備安裝、運(yùn)行控制等方面比較適用，特別小風(fēng)量和大風(fēng)量都不適合采用三室式RTO。RTO 裝置年運(yùn)行費(fèi)用一般在幾十萬到幾百萬之間，助燃燃料為天然氣或柴油或廢溶劑。要求進(jìn)入RTO 裝置的VOCs 廢氣濃度在1 000 ~8 000 mg/m3 才具有明顯的經(jīng)濟(jì)可行性；據(jù)相關(guān)資料分析，VOCs 濃度達(dá)到2 000 mg/ m3 以上時，RTO 裝置不使用助燃燃料也可正常運(yùn)行。故為配套RTO 裝置的正常穩(wěn)定運(yùn)行，必須對收集VOCs 的收集系統(tǒng)進(jìn)行密閉、合理、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，進(jìn)而保證綜合進(jìn)入RTO 裝置的VOCs 廢氣濃度在合適的范圍內(nèi)。RTO 裝置設(shè)計(jì)燃燒室溫度在850℃ 以上，實(shí)際運(yùn)行溫度在720℃以上，在保證VOCs 去除率的前提下，適當(dāng)降低燃燒室溫度可以減少助燃燃料使用量，降低運(yùn)行費(fèi)用。RTO 裝置熱利用效率在90% 以上，三室RTO 的VOCs 去除率可達(dá)到99% 以上。RTO整個系統(tǒng)的壓力損失一般小于3 000 Pa。通過對RTO(蓄熱式熱氧化爐)裝置的分析，了解其原理、優(yōu)缺點(diǎn)、存在問題，為RTO 裝置的改善、建設(shè)和運(yùn)營提供參考。RTO具有VOCs 去除率比較高，自動化程度高，運(yùn)行操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)，但同時也有一定的限制約束條件。
從安全性、經(jīng)濟(jì)性和VOCs 去除效果方面考慮，RTO 裝置比較適合處理VOCs 濃度為1 000 ~ 8 000mg/ m3 的廢氣；濃度過低，去除效率降低，且需要較多的助燃燃料，經(jīng)濟(jì)性降低；濃度過高，超出RTO 設(shè)計(jì)溫度，容易破壞蓄熱體，甚至出現(xiàn)火災(zāi)事故。三室式RTO 裝置（廢氣處理量為10 000 ~30 000 m3 / h）可以兼顧到處理效率和經(jīng)濟(jì)性要求，一種可靠適用的VOCs 廢氣處理方法。
來源：北極星VOCs在線