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一、RTO概念概述

隨著國家對大氣污染的整治力度加大，工業(yè)VOCs廢氣污染情況得到了根本性的改變，根據(jù)對廢氣治理裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性、治理效果的可靠性、廢氣種類的廣適性、工藝的安全性等要求，大部分地方頒發(fā)的VOCs治理政策指導(dǎo)意見中廢氣治理工藝基本上是吸附、吸收、熱分解（焚燒）3種工藝及其組合工藝。

熱分解工藝一般分為直燃（TO）、蓄熱燃燒（RTO）、催化燃燒（CO）、蓄熱催化燃燒（RCO）4種，只是燃燒方式和換熱方式的兩兩不同組合，主要可以用于處理吸附濃縮氣，也可以用于直接處理廢氣濃度的中高濃度廢氣。

蓄熱燃燒（RTO）全文“RegenerativeThermalOxidizer”，簡稱為“RTO”，翻譯成中文是蓄熱式氧化爐，又稱為：蓄熱式熱力焚化爐，焚燒爐等，主要用于控制空氣污染，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

RTO把有機(jī)廢氣加熱到760℃以上，使廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物在燃燒室中氧化分解成CO2和H2O。氧化產(chǎn)生的高溫氣體流經(jīng)特制的陶瓷蓄熱體，使陶瓷體升溫而“蓄熱”，下個過程是廢氣從已經(jīng)“蓄熱”的陶瓷經(jīng)過，將陶瓷的熱量傳遞給廢氣，有機(jī)廢氣通過陶瓷作為換熱器載體，反復(fù)進(jìn)行熱交換，從而節(jié)省廢氣升溫的燃料消耗，降低運(yùn)行成本，熱回收效率高達(dá)95%。在中高濃度的條件下，RTO可以對外輸出余熱，通過蒸汽、熱風(fēng)、熱水等形式加以利用，在滿足環(huán)保目標(biāo)的同時，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

二、工作原理

（1）工藝流程簡述

生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的有機(jī)廢氣全部進(jìn)入集氣總管收集，收集的廢氣經(jīng)阻火罐后經(jīng)補(bǔ)氧風(fēng)機(jī)送入二燃室，當(dāng)發(fā)生回火時，阻火罐可以隔絕明火。

（2）燃燒系統(tǒng)：燃燒爐由一燃室和二燃室組成：

一燃室：一燃室為低溫缺空氣系統(tǒng)，供給的氧量只有燃燒的化學(xué)計(jì)算量20%-30%，一燃室內(nèi)廢氣經(jīng)點(diǎn)火控氧熱解氣化，已燃燒的廢物釋放的熱能在焚燒爐內(nèi)逐步將填充的廢物在爐腔內(nèi)干燥、裂解、燃燒、燃盡，各種化合物長分子鏈逐步被打破成短分子鏈，變成可燃?xì)怏w，可燃?xì)怏w主要成分是H2、C4H8、CO等，通過自動控制系統(tǒng)控制進(jìn)出口含氧量，保證出口煙氣中氧含量在6-10%之間；采用天然氣為燃料，該室溫度為550℃-850℃；可燃?xì)怏w經(jīng)焚燒爐底部氣體連通管進(jìn)入二燃室內(nèi)，與爐體夾套預(yù)熱的空氣充分燃燒。

二燃室：燃?xì)鉅t采用臥式高溫氣相焚燒爐，采用渦流旋風(fēng)式燃燒方式，燃燒效率大于99.9%，破壞去除率大于99.99%，保證了******的燃燒過程。二燃室燃料為天然氣，以保證二燃室溫度大于1100℃，二燃室補(bǔ)氧采用渦流導(dǎo)入，形成渦流燃燒層，在爐型設(shè)計(jì)上保證渦流通過高溫燃燒區(qū)的滯留時間為2s；通過分段供風(fēng)，調(diào)節(jié)過剩空氣系數(shù)（4-7%），控制二燃室實(shí)際燃燒溫度上下波動范圍，保證后處理系統(tǒng)食欲高于露點(diǎn)溫度之上，同時為了保證二燃室溫度大于1100℃，運(yùn)營期需添加天然氣作為啟爐和助燃材料。保證了焚燒去除率大于99.99%。

燃燒爐燃燒溫度始終由自動化系統(tǒng)控制，溫度低于1100℃時自動添加天然氣助燃。

焚燒爐為臥式圓柱型結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為高鋁澆注料整體澆注，外包鋼板。合理的設(shè)計(jì)可以使空氣在爐本體燃燒室內(nèi)形成渦流，延長有效滯留時間。焚燒爐設(shè)1個燃燒器，將煙氣中未完全燃燒的有機(jī)氣體燃燼。點(diǎn)火階段采用天然氣進(jìn)行助燃，由于有機(jī)廢氣熱值均較高，焚燒過程中無需添加天然氣進(jìn)行助燃。

焚燒爐設(shè)有溫度、壓力測點(diǎn)及傳感器，并設(shè)有高溫火焰監(jiān)視系統(tǒng)。保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。爐膛焚燒段溫度維持在設(shè)定溫度焚燒可將廢棄物內(nèi)有機(jī)物充分氧化。

我公司采用新一代二流體霧化器。其混合程度、霧化效果、燃燒速度及效率極好，過剩空氣系數(shù)低，僅為1.1倍從而將明顯降低因加熱空氣所耗用的燃料。霧化器之噴頭口徑大，對流體之粘度、雜質(zhì)含量要求不高，不易堵塞。采用低壓噴霧方式，較高壓噴槍式更安全，不易磨損，不易故障，燃燒效果好。

（3）點(diǎn)火及燃燒系統(tǒng)燃料

焚燒爐燃料為天然氣，天然氣使用量為20m3/次。

一燃室自動點(diǎn)火裝置：自動點(diǎn)火裝置主要有點(diǎn)火閥門、點(diǎn)火馬達(dá)、點(diǎn)火燃燒器組成。點(diǎn)火器自動點(diǎn)火，點(diǎn)火閥門在點(diǎn)火完畢后自動關(guān)閉。

自動點(diǎn)火裝置可以具有安全可靠、全自動控制，安裝、維修方便等特點(diǎn)。

設(shè)計(jì)有殘燒定時裝置，以確保爐內(nèi)無殘存的可爆氣體，當(dāng)發(fā)生熄火或緊急停車后設(shè)定風(fēng)機(jī)吹掃時間，不到時間各部件不能啟動或強(qiáng)制啟動。燃燒器自帶有火光檢測，一旦發(fā)生熄火或點(diǎn)火失敗，立刻快速自動切斷燃料；系統(tǒng)與溫度連鎖，一旦發(fā)生高溫或異常，立即停止廢料及燃料供給，警報(bào)系統(tǒng)完備，整個運(yùn)行系統(tǒng)在儀表監(jiān)控下操作。在廢氣進(jìn)入前設(shè)置有水封槽，管路阻火器等安全措施，防止出現(xiàn)回火現(xiàn)象。

（4）耐高溫澆注材料

煙氣中含有酸性氣體，易對爐內(nèi)襯造成腐蝕，故焚燒爐的爐內(nèi)襯材料選擇至關(guān)重要。選擇致密度高、體積密度大、耐水化性好、耐高溫、不掛壁的高鋁質(zhì)耐火澆注料灌漿，其強(qiáng)度大，致密性好，熱膨脹系數(shù)小。

（5）影響焚燒效率的因素

作為一個焚燒爐，最重要的指標(biāo)是焚燒裝置的銷毀率(DRE)，影響DRE主要是三個因素：焚燒溫度、空氣過剩率、滯留時間。

（6）輔助燃燒系統(tǒng)由電機(jī)、風(fēng)機(jī)及噴嘴、比調(diào)儀、電子自動點(diǎn)火器等組成，選用進(jìn)口件，連續(xù)運(yùn)行時間長，效果很好。

（7）余熱降溫回收系統(tǒng)

余熱鍋爐采用水管設(shè)計(jì)，充分利用焚燒爐的出口的高溫?zé)煔猓谶M(jìn)行尾氣降溫的同時產(chǎn)生蒸汽供生產(chǎn)使用，在進(jìn)行環(huán)保項(xiàng)目的同時能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到節(jié)能減排的目的。在尾氣洗滌的前期進(jìn)行先一步降溫至550℃以免熱能的損耗。

（8）工藝流程圖

三、尾氣處理系統(tǒng)

（1）水浴急冷洗滌箱

高溫?zé)煔饨?jīng)過余熱鍋爐溫度降至550℃，經(jīng)煙道從上方進(jìn)入水浴急冷箱，急冷塔上設(shè)置的雙流體噴頭。在壓縮空氣的作用下，在噴頭的內(nèi)部，壓縮空氣與水經(jīng)過若干次的打擊，水被霧化成0.1mm左右的水滴，被霧化后的水滴與高溫?zé)煔獬浞謸Q熱，在短時間內(nèi)迅速蒸發(fā)，帶走熱量。

由于雙流體噴霧系統(tǒng)采用雙流體噴頭，使得水的霧化顆粒非常細(xì)小，液滴總蒸發(fā)表面積增加數(shù)倍，蒸發(fā)時間更短，確保100%蒸發(fā)，保證不濕底。雙流體噴頭還具有優(yōu)異的抗堵性能，使用維護(hù)量小，噴頭耐腐蝕，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。

同時由于噴頭正常工作時，噴頭入口處的氣壓和水壓都比較低（通常情況下，氣壓為0.3-0.5Mpa，水壓不超過0.6Mpa），管路系統(tǒng)耐壓等級為1.6Mpa，因此，大大降低了水泵的功率。所以系統(tǒng)運(yùn)行成本低，節(jié)能顯著。

急冷塔出口煙氣溫度與噴霧水量形成控制回路，根據(jù)溫度的變化實(shí)現(xiàn)水量的自動調(diào)節(jié)。水量通過調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)，以確保出口煙氣溫度在合理范圍內(nèi)。

性能參數(shù)：

急冷停留時間：0.7S

除塵效率：≥95%

出口煙速：6~12m/s

進(jìn)口煙速：16~20m/s

水封槽靜壓：2~5mmH2O

箱體體阻力：70~120mmH2O

（2）堿洗滌塔

1）經(jīng)降溫后的煙氣進(jìn)入堿洗滌塔，吸收塔采用填料塔設(shè)計(jì)，通過陶瓷環(huán)填料使堿水水、氣湍流來吸收殘余酸性氣體。

2）本吸收塔材料外板采用A3鋼制作內(nèi)襯樹脂，與尾氣接觸部分采用防腐粘土磚砌筑，防酸腐蝕性能好、使用壽命長等特點(diǎn)，噴淋布水裝置及噴咀采用進(jìn)口技術(shù)，噴撒效果好，吸收效率高。

3）吸收塔設(shè)計(jì)足夠的停留時間和低流速可滿足惡劣情況下的尾氣吸收達(dá)標(biāo)排放。

4）吸收塔產(chǎn)生的循環(huán)水進(jìn)入循環(huán)槽循環(huán)使用一定時間，然后外排至水處理場；

5）在吸收塔頂部設(shè)計(jì)有擋水層，有效防止后續(xù)管道帶水。

6）主要性能參數(shù)

噴淋塔吸收效率：99%

空塔軸流速：1.2m/s

停留時間：5～6S

四、自動化控制系統(tǒng)

（1）電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)旨在向負(fù)載提供電能。直接控制負(fù)載，擔(dān)負(fù)著對負(fù)載提供全面保護(hù)。由動力柜、操作臺、變頻器、電器元件、動力及控制電纜、附件等組成。

電氣柜由電機(jī)控制單元，和其他功能單元組成。柜體用薄壁異型鋼材拼裝而成，強(qiáng)度高、重量輕。

1）變頻器選型

選用交流變頻器為新一代的全數(shù)字交流變頻器控制裝置，其******的優(yōu)點(diǎn)就是采用了通用技術(shù)，使其具有廣泛的適應(yīng)性，即啟動向?qū)Чδ堋⒆赃m應(yīng)性編程、無傳感器的矢量控制技術(shù)、通用的接口技術(shù)以及較寬的電壓適應(yīng)范圍。

2）電動機(jī)控制元器件選擇

系統(tǒng)安裝有停電保護(hù)、過載保護(hù)、線路故障報(bào)警和誤操作等安全保護(hù)裝置；所有電氣設(shè)備均可靠接地，保證系統(tǒng)在特殊狀態(tài)下的安全性（在相對濕度80%，電器回路絕緣電阻不小于24MΩ）；電氣連線外有金屬軟管保護(hù)。作業(yè)線設(shè)備大功率電機(jī)變頻控制，啟動時不會對供電系統(tǒng)造成沖擊。

（2）自動控制系統(tǒng)

為了提高焚燒爐的燃燒效率，確保廢氣的去除率，選用了自動化程序?qū)Ψ贌隣t系統(tǒng)的重要參數(shù)，如：爐溫、爐內(nèi)壓力、急停連鎖實(shí)現(xiàn)全自動控制。

本系統(tǒng)設(shè)有兩種控制方式：A單獨(dú)控制柜，B有些設(shè)備為了操作觀察的方便設(shè)置在現(xiàn)場控制（泵的現(xiàn)場起停按鈕），操作臺上安裝了顯示儀表和上位機(jī)工藝流程模擬屏，用以顯示設(shè)備的工作狀態(tài)，使操作人員在控制室內(nèi)就能了解廢物的處理過程。

1）系統(tǒng)控制參數(shù)

為克服人為因素對數(shù)據(jù)指標(biāo)的影響，設(shè)置了以下控制環(huán)節(jié)：

①爐膛溫度控制

爐膛溫度是決定銷毀率的一個重要因素。在爐膛里安裝溫度檢測元件，檢測信號送到操作臺顯示儀表中，同時作為模擬量信號輸入至PLC。當(dāng)溫度高于(或低于)設(shè)定值(可修改)時，PLC發(fā)出指令來控制燃燒器的兩個電磁閥。燃燒器的兩個電磁閥分別控制燃燒器的工作狀態(tài)，當(dāng)溫度低于預(yù)先設(shè)定的下限溫度和當(dāng)溫度高于設(shè)定的上限溫度時，燃燒器自動調(diào)節(jié)火焰大小；當(dāng)爐膛溫度在上、下限范圍內(nèi)，則小火處于開啟狀態(tài)，以達(dá)到控制焚燒爐爐膛溫度及焚燒爐輔助燃料的消耗量，燃燒器為比例調(diào)節(jié)控制，能根據(jù)進(jìn)氣/油量的大小自動調(diào)節(jié)補(bǔ)風(fēng)量。

除燃燒器控制溫度外，還設(shè)計(jì)控制爐溫，通過調(diào)節(jié)電磁閥流量調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度。

②系統(tǒng)的負(fù)壓控制

為防止?fàn)t內(nèi)煙氣的外溢，焚燒爐系統(tǒng)是在微負(fù)壓(-20Pa～-100Pa)下運(yùn)行，在爐膛內(nèi)安裝壓力監(jiān)測點(diǎn)(遠(yuǎn)傳壓力表)將壓力信號模擬量送入變頻調(diào)速器，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)控制引風(fēng)

機(jī)的轉(zhuǎn)速，以確保爐膛工作在微負(fù)壓狀態(tài)。

2）故障報(bào)警

操作臺上設(shè)有泵起、停按鈕及狀態(tài)指示燈和系統(tǒng)模擬屏。各泵的運(yùn)行可以手動操作。本系統(tǒng)設(shè)有報(bào)警裝置，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)發(fā)出聲、光報(bào)警，提示操作者采取相應(yīng)的處理措施。