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RTO燃烧炉在汽车涂装车间的应用

             来源:潍坊天洁环保科技公司 阅读:7918 更新时间:2018-01-27 10:45

蓄热式集中废气处理系统(RegenerativeThermalOxidizer,简称RTO)是利用陶瓷蓄热体来储存有机废气分解时产生的热量,并用陶瓷蓄热体储存的热能来加热未被处理的有机废气,从而达到很高的热效率,废气处理效率一般在95%以上,氧化温度一般在800~980℃之间。

RTO设备通常适用于以下情形:有机废气的浓度较低、较大的有机废气处理量、有机废气需要较高的氧化温度、废气含有对催化剂有毒性的物质及不需要大量回收热能。通常不适用于以下情形:有机废气流量在5000Nm3/h以下及有机废气的温度在大约300℃以上。

ROT的特点是:操作费用低、净化率高、不产生二次污染且全自动控制、操作安全简单。随着现代汽车工业环保要求的不断提升,RTO被广泛应用于汽车涂装烘干废气(VOC)处理中。

RTO工艺流程

RTO设备一般分为两室和三室。两室RTO工作流程如下:

待处理的低温废气经引风机进入蓄热室1的陶瓷蓄热体(该陶瓷蓄热体已在上一循环中“贮存”了热量),陶瓷蓄热体释放热量温度降低,有机废气受热升至较高的温度后进入氧化(燃烧)室;废气升温温度的高低取决于陶瓷蓄热体数量、废气流速以及陶瓷蓄热体几何结构。

在氧化室中燃烧器补燃,使废气升至设定的氧化温度(800℃),废气中的有机成分被分解成CO2和H2O。由于废气在蓄热室内已被预热至500℃左右,所以外加燃料消耗较少。氧化室有两个作用:一是保证废气能达到设定的氧化温度,二是保证废气有足够的停留时间,从而使其中的VOC充分氧化。

净化后的高温废气离开氧化室,进入蓄热室2(上个循环中,陶瓷蓄热体已被冷却),释放热量,温度降低后经烟囱向空排放;而蓄热室2的陶瓷蓄热体吸热,“贮存”大量的热量(用于下个循环加热废气);一般情况下,RTO设备的排气温度比进气温度高出30~40℃。

一个循环完成后,进气与出气阀门进行一次切换,进入下一循环,废气由蓄热室2进入升温,净化后的气体由蓄热室1降温排放。如此不断地交替进行。在阀门切换过程中,净化气经清扫室反吹蓄热室中的残存废气,从而提高VOC去除率;RTO的设备净化率一般可达到95%以上。

三室RTO是由3个蓄热室组成,3个蓄热室轮流进行蓄热、放热并执行反吹清扫功能;蓄热室的热效率可达到95%以上。三室的工作原理和两室基本相同。

RTO的组成

1.RTO单元结构

两室RTO设备由2个蓄热室组成,2个蓄热室轮流进行蓄热、放热,反吹室执行清扫功能。三室RTO设备,由3个蓄热室组成,3个蓄热室轮流进行蓄热、放热,反吹室执行清扫功能。

蓄热室壳体由6mm钢板制造,外部设加强筋,壳体密封性良好。壳体内设耐火保温层,厚220mm,材料为硅酸铝耐火纤维,使RTO蓄热室壳体外表面温度小于65℃。

蓄热室设有炉栅(304L不锈钢),炉栅上布置陶瓷蓄热体即蓄热床,蓄热床上下布置陶瓷鞍,使进入蓄热床及由蓄热床进入燃烧室的气流分布均匀。蓄热床下布置陶瓷鞍为挂篮式结构,易于拆卸。

2.陶瓷蓄热体

陶瓷蓄热体一般采用进口产品,陶瓷蓄热体用于RTO设备的蓄热,其特点是比表面积大、阻力小且热容量大,耐温高可达1200℃,耐酸度99.5%,吸水率小于0.5%,压碎力大于39.2N/cm3,热胀冷缩系数小、抗裂性能好且寿命长。

3.风向切换阀

由于风向自动切换阀性能的好坏对RTO设备的运行非常关键,因此系统应采用进口优质产品;阀门要求精度高,泄漏量小(0.1%),寿命长(可达100万次,双班10年),运行可靠;阀门的开与关应采用气动方式。

4.燃烧系统

燃烧系统一般要整套进口,可适应多种工况要求,目前较流行的是采用美国Maxon或Eclipse低压头比例调节式燃烧器,此燃烧器的特点是可进行连续比例调节(调节范围约30:1)、高压点火。系统含助燃风机、高压点火变压器、比例调节阀和UV火焰探测器等。

比例调节阀根据炉膛所需的温度变化来调节其开口,节省燃料;燃料和助燃空气同步调节,稳定燃烧状态。

供燃料气管路含稳压阀,可稳定供气压力,还含有高低压保护,假如燃烧器前管路因燃料泄露等原因压力过低,低压保护启用,管路电磁阀自动切断燃料;假如燃烧器前管路稳压阀坏掉,或是堵塞管路至使压力超高,高压保护启用,管路电磁阀自动切断燃料。

点火管路也含稳压阀,以稳定供气压力。点火过程中高压打火与气路电磁阀同时动作。

UV火焰探测器时刻对燃烧器火焰进行感应,正常燃烧时,火焰信号显示,当无火焰时供燃料管路电磁阀关闭状态;燃烧火焰熄灭时,供燃料管路电磁阀自动关闭切断燃料,发挥安全保护作用。

5.阀门开启执行系统

采用气动方式,含气动三联件,起清洗过滤调节压力作用。电磁阀和气缸等与阀门配套,一般为进口产品。

6.控制系统

控制系统采用可编程控制器,可对炉膛温度进行自动监控。燃烧控制器、火焰监测器和点火器等采用原装进口产品。

燃烧系统具有点火前的预吹扫、高压点火、燃烧检测、熄火保护、超温报警和超温切断燃料供给等自动功能。

炉膛内高温传感器能反馈炉膛温度信息,改变比例控制燃烧器的供热能力,使炉膛温度稳定在800℃左右。当炉膛温度超过870℃时,系统将自动报警;超过900℃时,系统将自动切断燃料供给。

为了不影响烘道的运行状态,RTO采用负压控制,即由过滤器的压力传感器负压控制送风机变频器,来控制调节送风机风量;由炉膛的压力传感器负压控制排风机变频器,来控制调节排风机风量,统一显示在中控室PLC控制系统上,以达到送排风平衡以及更换滤网的效果。

此外,还有烟囱、风管、风机和保温结构。

结语

选择两室RTO和三室RTO的依据是涂装车间的产能规划节拍和废气风量。根据目前国内汽车厂的实际使用情况来看,净30JPH及以下的涂装产能,一般选择两室RTO设备;净30JPH以上的涂装产能,要选择三室RTO设备。按照废气风量选择:废气风量不大于30000Nm3/h的可选择两室RTO设备;废气风量大于30000Nm3/h的最好要选择三室RTO设备。

对RTO系统而言,其优化设计的目标是提高VOC去除率及热效率;影响VOC去除率的主要因素是“3T”,即:氧化温度、停留时间及混合程度;影响热效率的因素是:气流速度、蓄热介质体积和几何结构。


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