RTO催化燃燒設備廠家，RTO蓄熱式催化燃燒，熱氧化器在印（yìn）鐵行業中的應用

摘要：印鐵（tiě）塗（tú）布和印刷的（de）尾氣中含有大量的VOCs及CO，直接排放會對環境造成極大汙染，如何處理這部分（fèn）尾（wěi）氣使之達標排放（fàng），並做到資源和能量的綜合利用（yòng）尤為重要。上海寶鋼包裝（zhuāng）股份有限公司在（zài）國內（nèi）首次用蓄熱式（shì）熱氧化器（RTO）裝置對年產500t塗布尾氣進行了處理，處理後的（de）尾氣完全達到GB16297—1996排放（fàng）標準以及DB31--933--2015上海市大氣（qì）汙染物綜（zōng）合排放標準。介紹了利用RTO裝置處理印刷和塗布尾氣的工作機理，從RTO的（de）性能（néng）、使用的壽命（mìng）和日（rì）常的維護費用等角度對該案例進行了分析，結果表明，RTO優（yōu）於目前其他同類的廢（fèi）氣環保（bǎo）處理裝置。

隨著我國經濟的快速增（zēng）長，能源與環保的結構性（xìng）矛盾更（gèng）加突出，節能與（yǔ）環保已在社會形成一種共識，被推到一個前所未有的高度（dù）。印鐵塗布生產中由於（yú）尾氣中含有VOCs成分，因而尾氣的（de）排放一直困擾著印鐵行業。另外尾氣中含有濃度較高（gāo）的（de）CO，直接排放也造成了巨大的能源浪費（fèi）。現有的焚燒爐和催化氧化裝置存（cún）在（zài）節能（néng）效果不夠顯著、運行成本較高、設備運行不夠穩定等問題。鑒於以上情況，上海寶鋼包裝股份有限公司決定采用蓄熱式熱氧（yǎng）化器來處（chù）理（lǐ）印鐵塗布尾氣（qì）。

1蓄熱式熱氧化器處理印鐵塗布尾氣

1.1蓄熱式熱氧化器原理簡介

蓄熱式熱氧化（huà）器(RegenerativeThermalOxidizer，以下簡稱（chēng）RTO)，是國際上一種最為有效的VOCs治理技術裝置，主要用於處理中低濃度揮發性有機廢氣（qì）。其基本原理是VOCs與（yǔ）O2發生氧化反應生成CO2和（hé）H2O，化學（xué）方程式如式(1)。

aCxHyOz+bO2→cCO2+dH2O(1)

熱（rè）氧化器中加入蓄熱體，儲存（cún）熱量預熱VOCs廢氣，對預熱後的VOCs廢氣進行熱氧（yǎng）化處理。隨著（zhe）蓄熱材料的發（fā）展，目前蓄熱（rè）體的（de）熱（rè）回收率已能達到95%以上，具有顯著（zhe）的節（jiē）能效果。當VOCs濃度較高時，餘熱可做二次回收，因而RTO廣泛應用於石油、化工、塗裝、塗布、醫藥等行業。

典型的兩床式RTO如圖1。RTO啟動前先通過燃燒器對（duì）燃燒室及填料床預熱;預熱完成後（hòu），含有VOCs的尾氣先（xiān）進入1#填料床預熱（rè），然後通過燃燒室，在燃燒室內VOCs充分氧化放熱;氧化完成後潔淨的氣體通過2#填料床冷卻，並將熱量傳遞給2#陶瓷床，隨後（hòu）潔淨的氣體排（pái）入大氣，此過程為半個周期（qī）。半個周期結束（shù）後，閥門切換，含有VOCs的氣體先通過2#填料床預熱，然（rán）後在燃燒室氧化放熱，再通（tōng）過1#填料床進行熱交換放熱，放熱完成（chéng）後，潔（jié）淨的氣體（tǐ）排入大氣，至（zhì）此完（wán）成一個周期循環。

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1.2蓄熱式熱氧化器處理印鐵塗布（bù）尾氣

印鐵塗布尾氣中（zhōng）主要有害成分為苯、二甲苯及其他非甲烷（wán）總（zǒng）烴，上海寶鋼包裝股份有限公司針對（duì）500t/a塗布尾氣情況，決定（dìng）采用蓄熱式熱氧（yǎng）化器(RTO)處理塗布尾氣。為了提高淨化效率，係統采用了三床式RTO，其工藝（yì）如圖（tú）2。

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1.3蓄熱式熱（rè）氧化器模型優化

1.3.1熱力計算及分析

不考慮RTO預熱階段燃（rán）燒室內補充的熱量，在投入運行時，印鐵塗布（bù）尾氣中的有（yǒu）機成分氧化所產生的總（zǒng）熱（rè）量將達到熱平衡，穩態流動時所產生（shēng）的技術功數值很小，可以忽略（luè），因此能量守恒如式(2):

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式中:η為尾氣中有機物的轉化效率；ΔHi為單（dān）位時（shí）間內進入RTO有機物（wù）的燃燒（shāo）熱值;Qj為各箱體表麵的散熱量;C為尾氣（qì）的比（bǐ）熱容;q1為RTO出口氣體的流量;ΔT1為出口氣體與（yǔ）進口氣體（tǐ）的溫度差;q2為通過RTO高溫（wēn）旁路氣體（tǐ）的流量，ΔT2為高（gāo）溫旁路氣體與進口氣體的（de）溫度差。

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式（shì）中:λ為導熱係數（shù）;δ為RTO保溫材料的壁厚;ΔT為RTO爐體內外溫度差;A為各箱體散熱麵積。

由式(2)、(3)可知，在尾氣中有機物（wù）產生的熱值固定的情（qíng）況下，為了更好地產生效益，必須減少箱體表麵的熱損及直排氣體所帶走的熱量。因此箱體表麵積（jī）固定（dìng）時，選擇導熱係數低的材料，同時適當增加保溫材料的（de）厚度來減少熱損。一般要求箱體表麵最（zuì）高點的溫度比環境溫（wēn）度高50K。

1.3.2控製模型

影響RTO氧（yǎng）化的主要因素有氣體在RTO燃燒室的滯留時間及氧化溫度。氣體在燃燒室的滯留時間由尾氣量及燃燒室容積確定，根據經（jīng）驗滯留時間一般在1.2s以上。氧化溫度與尾（wěi）氣中VOCs的成分有關，燃燒室的最低（dī）溫度一般要高於尾氣中VOCs的自燃點;通常情況下，氧化溫度越高，氣體的淨化率越高，但溫度過高對設備的使（shǐ）用壽命有影響，尤其是影響餘熱鍋爐的壽命。溫度的控製主要與各填料床（chuáng）的切換（huàn）周（zhōu）期（qī）及熱旁通閥的開啟狀態（tài）有關，表1為三床式RTO在尾氣投入運行時各周期閥門的邏輯狀態表。

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2運行結果及分析

上海（hǎi）寶鋼（gāng）包裝（zhuāng）股份有限公司年產500t的VOCs尾氣處理裝置———RTO，自2014年5月投入運行至今，已連續運（yùn）行32個月，運行穩定可靠，其運行控製界（jiè）麵見圖3。

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(1)經過多次、隨（suí）機抽查測（cè）量，RTO箱體表麵溫（wēn）度維持在50～70℃之間，滿（mǎn）足最（zuì）高溫度不高（gāo）於環境溫度50K的要求。

(2)燃燒室溫度始終（zhōng）維持在850～950℃之間，保證（zhèng）尾氣中的有機成分充分氧化。

(3)尾氣直排溫度（dù）高於進氣溫度10K，完全達到小於40K的設計要求.

(4)煙囪平均出口溫（wēn）度150℃，低於180℃的設計要求。

(5)經當地環保部多（duō）次抽查，經過RTO裝（zhuāng）置處理的印鐵（tiě）塗布尾氣（qì）完全達（dá）到GB16297—1996《大氣汙染物綜合排放（fàng）標準》，VOCs的淨化率達到（dào）了99%，CO的淨化率達（dá）到了97%。

3與原有廢氣處理（lǐ）設備的比較

2014年之前，上海（hǎi）寶鋼包裝股份有限公司一直（zhí）采用直燃式燃燒爐（lú）(TO)和催化燃燒（shāo）爐(CO)兩種環保技（jì）術（shù），處理能力滿足當時國家的規定。隨著國內環保要求的進一步提高，尤其是上海地方（fāng）標準的提出，公司原有的VOCs環保處理（lǐ）裝置已很難滿足廢氣排放（fàng）的要求，因此（cǐ）公司嚴格按照新的排放標準（zhǔn）對廢氣進行處理。

2014上海寶鋼包裝股份有限公司采用的5萬m3/h風（fēng）量蓄（xù）熱式熱氧化爐(RTO)裝置對車間生產VOCs廢氣進行（háng）處理，該RTO裝置的熱回收率（lǜ）高達96%以上，在處理（lǐ）過程中隻消耗很少的燃料，而且塗裝生產過（guò）程中廢氣VOCs濃度（dù）較高（gāo），在經過RTO處理後（hòu）完全能維持設備自（zì）身的熱能損耗外（wài），還有部分富裕熱值可（kě）以（yǐ）供（gòng）企業加熱空氣通入烘箱輔（fǔ）助生產。與原有環保技術相比除了進一步（bù）提升環保性能外，還充分為企業節能，實現了真正意義上的一舉兩得。

經過實施驗證，自2014年5月8日RTO投入運行以來，上海寶鋼包（bāo）裝股份有限公司印鐵尾（wěi）氣達到（dào）了環保的要求，同時由於合理的設計，運行過程（chéng）中天然氣和用電量都（dōu）有（yǒu）一定程度的降低。以（yǐ）印鐵塗布線正常生產為條件，RTO除了啟動需要燃料外（wài），滿產運行時不需要（yào）補充天然（rán）氣，產量不足時需要補（bǔ）充（chōng）少（shǎo）量燃料，平均燃氣耗量5m3/h。

若按照每年（nián）10次停（tíng）車、啟動計算，每次啟動時（shí）需要100m3，年正常運行8000h，年（nián）消耗天然氣41000m3，燃氣單價4.2元（yuán），年運行成本為17.22萬元;同（tóng）時（shí）裝機容量128kWh，年耗電按照工作（zuò）小時（shí）約8000h，實耗為102.4萬kWh/a，單價按（àn）上（shàng）海市現行標準0.72元/kWh計算，年（nián）運行成本為73.73萬元。總能耗費（fèi）用(電+燃（rán）氣)為（wéi）90.95萬元。以前的塗布線觸媒環保設備年（nián）能耗費用為339萬，該（gāi）項目的實施每年同比降低能（néng）源成本248萬元。

4結論

(1)采用（yòng）蓄熱（rè）式熱氧化器處理塗布印鐵尾氣，可將尾氣的有毒有害成（chéng）分完（wán）全氧（yǎng）化分解，排（pái）放達到GB16297—1996環保標準及上海市地方標準要求，可直接排入大氣，減少了對空氣的汙染。

(2)本裝置從性能（néng）的可靠性、設備（bèi）的使用壽命、日常的維護費用及（jí）年度能源損耗等方麵都優於目前同類其他的廢（fèi）氣環保處理裝置，為企業降本增效做出重要貢（gòng）獻。