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

摘要（yào）：印鐵塗布和印刷的（de）尾（wěi）氣（qì）中含有大量的VOCs及CO，直接排放會對環（huán）境造成極大（dà）汙染，如（rú）何處理這部分尾氣使之達標排放，並做到資源和能量的綜合利用尤為重要。上海（hǎi）寶鋼包（bāo）裝股份有限公司在國內首次用蓄熱式（shì）熱（rè）氧化器（RTO）裝（zhuāng）置對年產500t塗布尾氣進行了處理，處理後的尾氣完全達到GB16297—1996排放標準以及DB31--933--2015上海市大氣（qì）汙染物綜合排放標準。介紹了利用RTO裝置處（chù）理印刷和塗布尾氣的工作機理，從RTO的性能、使用的壽命和日常的維護費用等角度對該案（àn）例進行了分析，結果表明，RTO優於目前其他同類的廢氣環保處理裝置。

隨著我（wǒ）國經濟的快速（sù）增長，能源與環保的結構性矛盾更加突出，節能與環保已在社會（huì）形成一種共識，被推到一個前所未有的（de）高度。印鐵塗布生（shēng）產中由於尾氣中含有（yǒu）VOCs成分，因而尾氣（qì）的排放一（yī）直困擾著印鐵行（háng）業。另外尾氣中含有濃度（dù）較高的CO，直接排放也造成了（le）巨（jù）大的能源浪費。現有的焚燒（shāo）爐和（hé）催化氧化（huà）裝置（zhì）存在節能（néng）效果不夠顯著、運行成本較高、設備運行不夠（gòu）穩定等問題。鑒於以上情況（kuàng），上海寶鋼包（bāo）裝股份有限公（gōng）司決定采用蓄熱式熱氧化器來處理印鐵塗布尾氣。

1蓄熱式熱氧化器處理印鐵塗布尾（wěi）氣

1.1蓄熱式熱（rè）氧化器原理簡介

蓄熱式熱氧化器(RegenerativeThermalOxidizer，以下（xià）簡（jiǎn）稱RTO)，是國際上一種最為有效（xiào）的VOCs治理技（jì）術裝置，主要用於處理中低濃度揮發性有機廢氣。其基本原理是VOCs與O2發生氧化反應生成CO2和H2O，化學方程（chéng）式如式(1)。

aCxHyOz+bO2→cCO2+dH2O(1)

熱氧化器中加入蓄熱體，儲存熱量預熱VOCs廢氣，對預（yù）熱（rè）後的VOCs廢氣（qì）進行（háng）熱氧化處理。隨著蓄熱材料的發展，目前蓄熱體的熱回收率已能達到95%以上，具有顯（xiǎn）著的節能（néng）效果。當VOCs濃度較（jiào）高（gāo）時，餘熱可做二次回收，因而RTO廣泛應用於石油、化工、塗裝、塗（tú）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（yù）熱完成後，含有VOCs的尾氣先進入1#填（tián）料床預熱，然後通過燃燒室，在燃燒室內VOCs充分（fèn）氧化放熱;氧化完（wán）成後潔淨的（de）氣體通過2#填料床冷卻，並將熱量傳遞給2#陶瓷床，隨後潔淨的氣體排入大（dà）氣，此過（guò）程（chéng）為半個周期。半個周期（qī）結束後，閥門切換，含有VOCs的氣體先通過2#填料床預熱，然後在燃燒室氧化放熱，再通過1#填料床進行熱交換放熱，放熱完成後，潔淨的氣體排（pái）入大氣，至此完成一個周期循環。

RTO催化燃（rán）燒（shāo）設備廠（chǎng）家（jiā）

1.2蓄熱式熱氧化（huà）器處理印鐵塗布尾氣

印鐵塗布（bù）尾氣中主要有害（hài）成分為苯、二甲苯及其他非（fēi）甲烷總烴，上海寶鋼包裝股份有限公（gōng）司針對500t/a塗（tú）布（bù）尾氣情況，決定采用蓄熱式（shì）熱氧化器（qì）(RTO)處理（lǐ）塗布尾氣。為了提高淨化效率，係統采用了（le）三床式RTO，其工藝如圖2。

RTO催化燃燒設備廠家

1.3蓄熱式熱氧化器模型優化

1.3.1熱力計算及分析

不考慮RTO預熱階段燃燒室內（nèi）補充（chōng）的熱量，在投入運行時，印鐵塗布尾氣中的有機成分氧化（huà）所（suǒ）產生的（de）總熱量（liàng）將達到熱平衡，穩態流動時所產生的技術功數值很小，可以忽略，因此能量守恒如式(2):

RTO催化（huà）燃燒設備廠家

式中:η為尾氣（qì）中有機物的轉化效率（lǜ）；ΔHi為單位時間內進入RTO有機物的燃燒熱值;Qj為各箱體表麵的散（sàn）熱量;C為尾氣的（de）比（bǐ）熱容（róng）;q1為RTO出口氣體的流量;ΔT1為出口氣體（tǐ）與進口氣體的溫度差;q2為通過RTO高溫旁路氣體的流量，ΔT2為高溫旁路氣（qì）體與進口氣體的溫度差。

RTO催化燃燒設備廠家

式中:λ為導熱係數（shù）;δ為RTO保溫材料的壁（bì）厚;ΔT為RTO爐體內外溫（wēn）度差;A為各箱體散熱麵積。

由式(2)、(3)可知，在尾氣中有機物產生的熱值固定的情況下，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（tǐ）所帶走（zǒu）的（de）熱量。因此箱體表麵積固定（dìng）時，選擇導熱係數低的材料，同時適當增加（jiā）保溫材料的厚度來減少熱損。一般要求箱體（tǐ）表（biǎo）麵最高點的溫度比環境（jìng）溫度高50K。

1.3.2控製模型

影響RTO氧化（huà）的主要因素有氣體在（zài）RTO燃燒室的滯留時間及氧化溫度。氣體（tǐ）在燃燒室的滯留時間由尾氣（qì）量及燃燒室容積確定，根據經驗滯留時間一般（bān）在1.2s以上（shàng）。氧化溫度與尾氣中VOCs的成分有關，燃燒室的最低溫度一般要高於尾氣中VOCs的自燃點;通常（cháng）情況下，氧化溫度越高，氣體的淨化（huà）率（lǜ）越高，但溫度過高對設備的使用壽命有影響（xiǎng），尤其是影響餘熱鍋爐的壽命。溫（wēn）度（dù）的控製主要與各填料床的切（qiē）換周期及熱旁通閥的開啟狀態有關，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。

RTO催化（huà）燃燒設備廠家

2運行結果及分析

上海寶鋼包裝（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，已連續運行32個月，運行穩定可靠（kào），其運行控製界麵見圖3。

RTO催化燃燒設備廠家

(1)經過多次、隨機抽查測量，RTO箱體表（biǎo）麵溫度（dù）維持在50～70℃之（zhī）間，滿足最高（gāo）溫度不高於環境溫度50K的要求。

(2)燃燒室溫度始終維持在（zài）850～950℃之間，保證尾（wěi）氣中的有機成分（fèn）充分氧化。

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

(4)煙囪平均出（chū）口溫（wēn）度150℃，低於180℃的設計要求。

(5)經當地環保部（bù）多次抽查，經過RTO裝置處理的印鐵塗（tú）布尾氣完全達（dá）到GB16297—1996《大（dà）氣汙染物綜合排放（fàng）標準》，VOCs的淨化率達到了99%，CO的淨化率達到了97%。

3與原有廢氣處（chù）理設備（bèi）的比較

2014年之前，上海寶鋼包裝股份有限公司一直采（cǎi）用直（zhí）燃（rán）式燃（rán）燒爐(TO)和催化燃燒爐(CO)兩種（zhǒng）環保技術，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，尤其是上海地方標準的提出，公司原有的VOCs環保處理裝（zhuāng）置已很難滿足廢氣（qì）排放的要求，因此公（gōng）司嚴格按照新的排放標準對廢氣進行（háng）處理。

2014上海寶鋼包裝股（gǔ）份（fèn）有限公司采用的5萬m3/h風量蓄熱式（shì）熱氧化爐(RTO)裝置對車間生產VOCs廢氣進行處理（lǐ），該RTO裝置的熱回收率高（gāo）達96%以（yǐ）上，在處（chù）理過程中隻消耗（hào）很（hěn）少的燃料（liào），而且（qiě）塗裝生產過程中廢氣VOCs濃度較高，在經過RTO處理後完全能（néng）維（wéi）持設備自身的熱能損耗外（wài），還（hái）有部分富裕熱（rè）值可以供（gòng）企業加熱空氣通入烘箱輔助生產。與原有環保技術（shù）相比除了進一步提升環保性能外，還（hái）充分為企業節能，實現了真正意（yì）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（shàng）海寶鋼包裝股份有限公司印（yìn）鐵尾氣達到了環保的要求，同時由於合理的設計，運行過程中天然氣和用（yòng）電量都有一定程度的降低。以印鐵塗（tú）布線正常生產為條件，RTO除了啟動需要燃料外，滿產（chǎn）運行時不需要補充天然氣，產量不足時需要補充少量燃料，平均燃氣耗量5m3/h。

若按照每年10次停車、啟動計算，每次啟動時需要100m3，年正常運行8000h，年（nián）消耗天然氣41000m3，燃氣單價4.2元，年運行（háng）成本（běn）為17.22萬元;同時裝機容量128kWh，年耗電按照工作小時約8000h，實耗為102.4萬（wàn）kWh/a，單價按上海市現行標準（zhǔn）0.72元/kWh計算，年運行成（chéng）本為73.73萬元。總能耗費用(電+燃氣)為90.95萬元。以前的塗（tú）布線觸媒環保設備年能耗費用為339萬，該項目的實施每年同比降（jiàng）低能源成本248萬元。

4結論

(1)采用蓄熱式熱氧化器處理塗布（bù）印鐵尾氣，可將尾氣的有毒有害（hài）成分完全氧化分解（jiě），排放達到GB16297—1996環保標準及上海市地（dì）方標準要求，可直接排入大氣，減少了對空（kōng）氣的汙染。

(2)本（běn）裝置從性能的可靠性、設備的使用壽命、日常的（de）維（wéi）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氣環保處理裝（zhuāng）置，為企業降本增（zēng）效（xiào）做出重要貢獻。