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旋转RTO:工业VOCs治理利器

发布时间:2021-03-08 11:07 作者:优发国际

  昨日从西安昱昌环境科技有限公司传来消息,该公司针对挥发性有机物(VOCs)的治理,研制出了一款旋转式蓄热氧化焚烧炉(RTO)。“该设备引进韩国技术,并在国外同类产品基础上对其中关键部件进行了研究升级,采用旋翼式RTO技术,有12个腔室连续切换工作,废气处理效率可达99.5%,相对国外同类产品,系统更安全、更稳定。”公司总经理任玲辉对该设备的应用前景充满自信。

  从技术迭代上看,昱昌公司生产的旋转式RTO属最新型的第三代RTO,产品技术水平达到国内领先、国际先进。研发团队来自航天液体火箭技术研究院,具有25年旋转式RTO生产经验。在引进韩国专家和技术的基础上,他们结合火箭发动机“燃烧技术”“热能技术”“密封技术”实现再创新。其中,设备核心部件动密封气体旋转分配阀采用航天材料制造,密封性、可靠性、使用寿命大幅提升。

  气体切换阀是RTO的核心部件。旋转式RTO通过旋转配气阀实现气体平稳过渡切换,无废气进、出气直接短路的现象,净化过程连续,没有切换峰值问题。通过与两床、三床式的对比发现,两床式RTO切换峰值净化效率为80%,总净化效率为95%;三床式RTO切换峰值净化效率为95%,总净化效率为99%;而旋转式RTO切换峰值净化效率与总净化效率均为99.5%,且旋转式RTO处理最高处理废气浓度分别是两床式、三床式RTO的10倍和2倍。而且,经多家权威环保检测机构测评,排出物完全达标。

  “两床式、三床式RTO采用的切换阀为提升阀,通过阀门的升降实现气体流向的改变。由于提升阀频繁工作,极易造成磨损而影响使用寿命,故障率较高。”任玲辉说,“旋转式RTO采用旋转阀取代了提升阀,旋转阀在驱动电机带动下以1.5r/min的速度旋转,运行平稳,不会产生冲击,密封面经过研磨具有良好的气密性。”

  “另外,我们改进了高温阀门结构的设计。由于旋转式RTO在运行时,燃烧室内部气体的正常温度在750~850℃。RTO气冷高温阀是用来实现超温排气、降低燃烧室内温度的,安装在高温气体排放通道靠近燃烧室的地方。高温阀长期工作在800℃左右的高温环境下,工况条件恶劣,阀页和阀轴容易发生热疲劳和热变形卡阻现象。因此,在结构上采用3个气冷通道对阀页和阀轴进行降温,使高温阀在RTO运行过程中,阀页和阀轴温度大大降低,减小了阀页和阀轴的热膨胀量,在高温运转下不会卡死,使漏率小于1%,提高高温阀的安全性能和使用寿命。”任玲辉说。

  旋转式RTO拥有净化效率高、热效率高等优点。据公司市场总监苏云鹤介绍,旋转式RTO的VOCs的净化效率可达99%,热效率在95%以上,处理后非甲烷总烃排放浓度≤30mg/m3,优于全国最严地标——北京《大气污染物综合排放标准》(DB11/501-2017),气体排放完全达标。在VOCs较高浓度情况下,还能回收多余热量为生产设备提供热源。

  “该设备采用旋转式蓄热氧炉与热回用技术,其原理是在800℃左右高温下将可燃废气氧化成对应的氧化物和水,从而净化废气。同时,将废气分解时所释放出来的热量,利用热水、热风、导热油等介质回用至生产用热。实现了整体节能降耗、减排增效的目的。”苏云鹤说。

  “RTO可通过两种方式提高VOCs的净化效率,一是延长VOCs的燃烧时间,但会降低热效率;二是增加蓄热室数量,理论上讲,蓄热室数量越多,净化效率越高。”任玲辉补充道,“公司生产的旋转式RTO炉体均匀分为12个蓄热室,根据功能分为5个放热区、5个蓄热区、1个死区和1个吹扫区,蓄热室的数量远高于两床式和三床式,净化效率显著提升。”

  谈到热效率,苏云鹤强调,RTO炉体的表面热量损失和余热回用能力是影响其热效率的两个重要因素。“经测试,旋转式RTO热效率为97%,比两床式、三床式分别提高7个和2个百分点。以废气处理量均为30000Nm3/h风量规模的情况为例,两床式、三床式和旋转式RTO表面积分别为95m2、145m2和86m2,旋转式RTO表面积比两床式、三床式分别降低9.5%和41%。这表明,旋转式RTO有着更小的比表面积,从炉体结构角度看热量损失较小。”苏云鹤说,以单台3万Nm3/h风量旋转式RTO为例,通过余热回用技术,每天平均可为用户节约电费1000余元;每年平均可消减工业VOCs达300余t。

  另外,设备自运行浓度也直接影响节能效果。苏云鹤表示,当VOCs浓度达到某一下限时(同时低于爆炸下限),其燃烧热量可平衡炉体热辐射损失和废气温度升高所需要的能量。此时,RTO即可维持自运行状态,不再需要额外消耗其他燃料。由于散热面积不同、“蓄热—放热”工况交换频率不同、吹扫能耗不同、排气温度不同、蓄热砖填充量不同等,最终运行测试平均结果为,两床式、三床式和旋转式RTO平均自运行浓度分别为2.3g/m3、2.5g/m3和1.8g/m3。

  智能化是化工设备未来发展新方向。昱昌公司通过云服务技术软件管理RTO,并将人工智能融入控制系统,设备运行参数可以上载至云端,通过专用软件分析预判故障,自动优化运行参数。

  “该设备安装有旋转式RTO电气控制软件,包括温度控制、燃烧机控制、风机控制等,可对设备运行情况进行实时监控,以达到最优状态。”任玲辉说,昱昌旋转式RTO控制系统自动化程度高,操控界面清晰、直观,预警系统完善,安全保护程序完备。该公司还开发了旋转式RTO在线监测手机App系统,便于对旋转式RTO运行情况进行在线监测和故障诊断。这款App功能强大,可提取并记录设备的性能参数、运行参数形成大数据库;大数据传入云端存储,可随时调取;引入人工智能对大数据提取分析;关键参数图形化、图表化、设定参数报表生成;对设备工艺优化指导;云服务软件模块数据传输通讯的物理层采用的是5类网线,便于联网。

  据任玲辉介绍,该App还可实现PLC控制模块内的燃烧器点火状态、风机运行状态、炉膛左右温度显示、换热介质出口温度、废气温度、出口温度、风机频率、进出口压差、总燃烧时间等数据的远程采集,通过互联网进行数据互通,与设备现场人机数据、动画仿真同步,随时随地即可掌握设备的运行状况。另外,该App还具有强大的数据存储功能,可以实现数据的分类存储、汇总、查询。

  “国家和地方环保部门近几年出台大量关于VOCs的排放标准文件,旋转式RTO应运而生,在石油化工、涂料生产、 涂装及烘房、 印刷、医药、农药等行业均有很好的应用前景。”任玲辉介绍说,未来,公司将不断加大研发力度,加快革新的步伐。目前,公司已经根据客户的需要以及气体的含量成分,研发出高、中、低端三类设备来满足市场的需要;在产值上,公司2018年的销售额在2017年的基础上翻了2倍,明年还将开发更多应用领域,让RTO技术在 VOCs 废气产生企业得到普及应用。

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