循環(huán)蓄熱式燃燒爐(RTO)是把生產(chǎn)排出的有機(jī)廢氣經(jīng)過蓄熱陶瓷的加熱后，溫度迅速提升，在爐膛內(nèi)燃?xì)馊紵訜嶙饔孟?，溫度達(dá)到680°C-1050℃，有機(jī)廢氣中的VOC在此高溫下直接分解成二氧化碳和水蒸氣，形成無味的高溫?zé)煔猓缓罅鹘?jīng)溫度低的蓄熱陶瓷，大量熱能即從煙氣中轉(zhuǎn)移至蓄熱體，用來加熱下一次循環(huán)的待分解有機(jī)廢氣，高溫?zé)煔獾淖陨頊囟却蠓认陆?，再?jīng)過熱回收系統(tǒng)和其他介質(zhì)發(fā)生熱交換，煙氣溫度進(jìn)一步降低，最后排至室外大氣。其優(yōu)點(diǎn)有運(yùn)行費(fèi)用省，有機(jī)廢氣治理效率高，不會(huì)發(fā)生催化劑中毒現(xiàn)象，因此國際上較先進(jìn)設(shè)備VOC治理較多采用這種方法。
RTO可分為固定式和閥門旋轉(zhuǎn)式兩種。
工作原理
其原理是把有機(jī)廢氣加熱到760攝氏度以上，使廢氣中的VOC在氧化分解成二氧化碳和水。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”，此“蓄熱”用于預(yù)熱后續(xù)進(jìn)入的有機(jī)廢氣。從而節(jié)省廢氣升溫的燃料消耗。陶瓷蓄熱體應(yīng)分成兩個(gè)(含兩個(gè))以上的區(qū)或室，每個(gè)蓄熱室依次經(jīng)歷蓄熱-放熱-清掃等程序，周而復(fù)始，連續(xù)工作。蓄熱室“放熱”后應(yīng)立即引入適量潔凈空氣對該蓄熱室進(jìn)行清掃(以保證VOC去除率在95%以上)，只有待清掃完成后才能進(jìn)入“蓄熱”程序。適用廢氣
使用有機(jī)廢氣種類：烷烴、烯烴、、醇類、酮類、醚類、酯類、芳烴、苯類等碳?xì)浠衔镉袡C(jī)廢氣。
有機(jī)物低濃度(同時(shí)滿足低于25%LFL)、大風(fēng)量
廢氣中含有多種有機(jī)成分、或有機(jī)成分經(jīng)常發(fā)生變化
含有容易使催化劑中毒或活性衰退成分的廢氣
不適用于含有較多硅樹脂廢氣
性能特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：
幾乎可以處理所有含有機(jī)化合物的廢氣
可以處理風(fēng)量大、濃度低的有機(jī)廢氣
處理有機(jī)廢氣流量的彈性很大(名義流量20%~120%)
可以適應(yīng)有機(jī)廢氣中VOC的組成和濃度的變化、波動(dòng)
對廢氣中夾帶少量灰塵、固體顆粒不敏感
在所有熱力燃燒凈化法中熱效率最高(>95%)
在合適的廢氣濃度條件下無需添加輔助燃料而實(shí)現(xiàn)自供熱操作
凈化效率高(三室>99%)
維護(hù)工作量少、操作安全可靠
有機(jī)沉淀物可周期性的清楚，蓄熱體可更換
整個(gè)裝置的壓力損失較小
裝置使用壽命長
缺點(diǎn)：
裝置重量大，因?yàn)椴捎锰沾尚顭狍w
裝置體積大，只能放在室外
要求盡可能連續(xù)操作，開機(jī)預(yù)熱一次要3-4小時(shí)
一次性投資費(fèi)用相對較高
RTO節(jié)能減排核心：對印刷涂布機(jī)及涂裝設(shè)備進(jìn)排氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到排放有機(jī)廢氣濃度提升，總排風(fēng)量減少，設(shè)備無功損耗減少，設(shè)備投資減少，節(jié)能效果更明顯。
排出的有機(jī)廢氣VOC濃度較大時(shí)，超出RTO自供熱平衡點(diǎn)(對二甲苯來說濃度在1.8克每標(biāo)態(tài)立方米，其他氣體按其熱值可換算)以上熱量可回用到印刷涂布烘干箱上，還有從RTO排出來處理后的氣體(溫度比進(jìn)氣高60°以上)，可通過熱交換器預(yù)熱新鮮空氣，再把預(yù)熱后氣體送到烘箱，這樣可大大節(jié)省加熱烘箱能耗，為企業(yè)創(chuàng)制很大的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，值得大力推廣。
對于印刷行業(yè)，排放濃度如果低于每立方米2.5克，也可選用轉(zhuǎn)輪或活性炭吸附濃縮廢氣，再把濃縮完氣體送到RTO燃燒。
固定式RTO爐體組成部分
如圖五所示，3室RTO比2室的多一個(gè)室，用于蓄熱室"放熱"后應(yīng)立即引入已處理合格的潔凈排氣的一部分對該蓄熱室進(jìn)行清掃(以保證VOC去除率在97%以上)，只有待清掃完成后才能進(jìn)入"蓄熱"程序，而2室的在由進(jìn)氣轉(zhuǎn)化為排氣時(shí)，氣溫區(qū)沒有燃燒的小部分有機(jī)廢氣會(huì)排到總排氣管里，因此VOC去除率在95%左右，比3室的低些。
1、RTO爐體
氧化室殼體6mm Q235-A碳鋼板，外表面設(shè)型鋼加強(qiáng)筋，殼體良好密封。設(shè)檢查門。爐體的外表溫度為環(huán)境溫度+25℃且不高于60℃，熱橋除外。蓄熱室由三個(gè)蓄熱室組成，分別輪流進(jìn)行蓄熱、放熱、清掃。殼體材料6mm Q235-A碳鋼板，外表面設(shè)型鋼加強(qiáng)筋，殼體良好密封，爐蓖支撐陶瓷蓄熱體及鞍環(huán)陶瓷，材料碳鋼。爐體的外表溫度為環(huán)境溫度+25℃且不高于60℃，熱橋除外。
2、爐體內(nèi)保溫
爐體氧化室及蓄熱室內(nèi)保溫采用耐火硅酸鋁纖維，耐熱1200℃，絨重220kg/m3，氧化室及蓄熱室高溫區(qū)厚～220mm，蓄熱室低溫區(qū)厚～150mm。內(nèi)保溫共三層，其中含兩層硅酸鋁纖維氈及一層硅酸鋁纖維模塊。硅酸鋁纖維模塊內(nèi)設(shè)置耐熱鋼骨架，用錨固件固定在爐體殼體上。耐火硅酸鋁纖維外表面涂敷耐高溫抹面。
3、陶瓷蓄熱體
陶瓷蓄熱體采用LANTEC產(chǎn)品，該產(chǎn)品是用于RTO設(shè)備的比較合適蓄熱產(chǎn)品。陶瓷蓄熱體其特點(diǎn)是比表面積大680M2/M3，阻力小，熱容量大0.22BTU/lb℉，耐溫高可達(dá)1200℃，耐酸度99.5%，吸水率小于0.5%，壓碎力大于4kgf/cm3，熱脹冷縮系數(shù)小，為4.7×10-8/℃，抗裂性能好，壽命長。
4、燃燒系統(tǒng)
采用燃?xì)獗壤{(diào)節(jié)式燃燒器，此燃燒器的特點(diǎn)是可進(jìn)行連續(xù)比例調(diào)節(jié)(燃?xì)庹{(diào)節(jié)范圍30:1)，高壓點(diǎn)火，可適應(yīng)多種情況。系統(tǒng)含助燃風(fēng)機(jī)(國產(chǎn))、高壓點(diǎn)火變壓器、比例調(diào)節(jié)閥、UV火焰探測器等。供燃料安全閥組含穩(wěn)壓閥，穩(wěn)定燃?xì)鈮毫?含有高低壓保護(hù)，假如燃燒器前管路燃?xì)庑孤兜仍驂毫^低，低壓保護(hù)作用;假如燃燒器前管路穩(wěn)壓閥壞掉，或是堵塞管路至使燃?xì)鈮毫Τ?，高壓保護(hù)作用;含燃?xì)饪焖偾袛嚅y;含比例調(diào)節(jié)閥，根據(jù)爐膛所需的溫度變化來調(diào)節(jié)其開度，節(jié)省燃料，燃料和助燃空氣同步變化，穩(wěn)定燃燒。點(diǎn)火管路含穩(wěn)壓閥，穩(wěn)定供氣壓力。點(diǎn)火是高壓打火與氣路電磁閥同時(shí)動(dòng)作，類似打火機(jī)原理。UV火焰探測器時(shí)刻對燃燒器火焰進(jìn)行感應(yīng)，正常燃燒時(shí)，火焰信號(hào)顯示;當(dāng)無火焰信號(hào)顯示時(shí)，表示燃燒火焰熄滅，供燃料管路切斷閥自動(dòng)快速關(guān)閉，切斷燃料，起安全保護(hù)作用。配燃燒控制柜，內(nèi)置時(shí)間繼電器、高壓點(diǎn)火器、高溫限制器、火焰控制器等。
5、控制系統(tǒng)
控制要求總述：
本系統(tǒng)采用SIEMENS公司SIMATIC S7-300系列的PLC，對RTO進(jìn)行自動(dòng)控制。配SIEMENS公司的人機(jī)界面，對整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。爐膛內(nèi)的高溫傳感器能反饋爐膛溫度信息，變比例控制燃燒器的供熱能力，使?fàn)t膛溫度保持穩(wěn)定;當(dāng)爐膛溫度超過上限溫度時(shí)，系統(tǒng)將打開高溫排放閥，超過上上限溫度時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，系統(tǒng)將自動(dòng)停機(jī)。RTO采用由廢氣入口的壓力傳感器負(fù)壓信號(hào)控制入口風(fēng)機(jī)變頻器，從而控制調(diào)節(jié)入口風(fēng)機(jī)風(fēng)量。確保生產(chǎn)能安全進(jìn)行，各種安全保護(hù)要周全。執(zhí)行器的動(dòng)作要符合工藝要求。
可編程序控制器(PLC)及控制要求
選用SIEMENS SIMATIC S7-300 PLC(帶存儲(chǔ)卡)。如業(yè)主需要，RTO控制系統(tǒng)可與車間中控室通過以太網(wǎng)(TCP/IP)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)高通信容量、高可靠的數(shù)據(jù)通訊。RTO控制系統(tǒng)與車間中控室的通訊線由業(yè)主自理。PLC工作電源、I/O模塊電源經(jīng)過各自的隔離變壓器接到電控柜電源總開關(guān)的前端。設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)有運(yùn)行信號(hào)燈顯示，當(dāng)出現(xiàn)異常故障時(shí)有相應(yīng)的顯示和報(bào)警。每套PLC至少預(yù)留10%備用點(diǎn)，所有的備用點(diǎn)都要引到端子上。
觸摸屏：
觸摸屏選擇SIEMENS的10″彩色HMI，帶存儲(chǔ)卡。控制柜安裝人機(jī)界面(HMI)設(shè)備，作現(xiàn)場操作提示、故障報(bào)警、運(yùn)行參數(shù)顯示、控制參數(shù)設(shè)定及設(shè)備控制。觸摸屏上要顯示工藝過程、閥門位置、風(fēng)機(jī)狀態(tài)、燃燒器狀態(tài)、系統(tǒng)狀態(tài)、溫度曲線等?？煞奖氵M(jìn)行參數(shù)的更改。
電氣控制柜要求：
采用國產(chǎn)控制柜2000(H)×800(W)×600(D)。控制箱/柜優(yōu)先底部進(jìn)出線?？刂葡鋰娡款伾杭追酱_定。變頻器的操作面板為可拆卸式。控制柜內(nèi)需要預(yù)留10A的維修插座。帶電扇通風(fēng)，保證電氣控制柜內(nèi)工作溫度小于40攝氏度。柜內(nèi)保持正壓。電纜及橋架：
動(dòng)力電纜、控制電纜等采用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。模擬信號(hào)必須要用屏蔽電纜。現(xiàn)場電纜采用橋架+線管方式敷設(shè)。所有電纜兩頭綁扎永久的電纜號(hào)牌。
電機(jī)：RTO主風(fēng)機(jī)采用西門子變頻器進(jìn)行控制。變頻器的操作面板安裝在門上，通過通訊線和變頻器相連，便于觀察和操作，變頻器的操作面板為可拆卸式。助燃風(fēng)機(jī)采用直接啟動(dòng)，有三相過載保護(hù)。
電源要求甲方提供的供電電源為380VAC±10%,3相，50HZ。
其它：壓縮空氣管道安裝一只壓力開關(guān)，作為燃燒器的聯(lián)鎖。安裝一塊高溫限制儀表，作為燃燒器的聯(lián)鎖。每個(gè)風(fēng)機(jī)安裝壓差開關(guān)，用于判斷風(fēng)機(jī)有無在運(yùn)轉(zhuǎn)，作為燃燒器的聯(lián)鎖。高溫限制熱電偶信號(hào)直接進(jìn)儀表。其它的溫度和壓力傳感器帶變送器，變送器的輸出為4-20m A.
6、風(fēng)機(jī)
主風(fēng)機(jī)，功率較大，防爆,一臺(tái)。耐溫250℃。含減振器。
7、氣動(dòng)閥
主切換閥：風(fēng)向主切換閥性能好壞對RTO設(shè)備的運(yùn)行非常關(guān)鍵，因此RTO系統(tǒng)采用雙通道組合閥，在軸向氣缸作用下，閥板前后移動(dòng)壓緊密封圈，且有行程開關(guān)監(jiān)測閥門位置。閥板密封面及密封圈均機(jī)加工，保證氣密性>99%，壽命長(可達(dá)100萬次)，啟閉迅速(≤1s)，閥門動(dòng)作低噪音。RTO需組合提升閥6只DN600。閥體過流部分材料304。進(jìn)口SMC執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
輔助風(fēng)門：采用氣動(dòng)通風(fēng)蝶閥，泄漏量小，啟閉迅速(≤1s)，運(yùn)行可靠。氣動(dòng)通風(fēng)蝶閥2只(廢氣)，2只(旁通)，3只(清掃)，1只(新風(fēng))。閥體材料碳鋼。進(jìn)口ACTREG執(zhí)行機(jī)構(gòu)，ASCO電磁閥。高溫排放閥門：耐溫1200℃，進(jìn)口執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)二聯(lián)件采用SMC產(chǎn)品。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求壓縮空氣壓力為5-6bar。每一個(gè)氣動(dòng)閥均有閥位信號(hào)反饋。限位開關(guān)防爆。
每一個(gè)氣動(dòng)閥壓縮空氣入口附近有一個(gè)銅球閥。
8、本體管路
高溫風(fēng)管采用6mm鋼板制作，內(nèi)保溫硅酸鋁模塊，耐溫1200℃。低溫風(fēng)管采用δ3mm碳鋼鋼板。含爐體、管道支架。布置區(qū)域比較狹窄，需要做底部支架，把RTO爐體立起來，底部設(shè)風(fēng)管。
9、煙囪
碳鋼板制作，標(biāo)高15m。由Q235-A鋼板制作;煙囪鋼板厚度6mm;設(shè)加強(qiáng)圈。煙囪頂部要設(shè)置雨帽及避雷裝置。10、平臺(tái)扶梯平臺(tái)、扶梯及欄桿力求安全可靠、美觀大方。
11、保溫外護(hù)板
煙囪下部及管道均需保溫。保溫材料為巖棉，厚度100mm，外包δ0.5mm鍍鋅板/鋁板。
閥門旋轉(zhuǎn)式RTO
閥門旋轉(zhuǎn)式RTO不需要像固定式RTO需要?dú)饴奉l繁切換。它的特點(diǎn)就是在蜂窩陶瓷下部有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)閥，用它來調(diào)節(jié)廢氣進(jìn)入燃燒室路徑和對蜂窩陶瓷進(jìn)行預(yù)熱路徑。
旋轉(zhuǎn)式RTO的廢氣室在下方，蜂窩陶瓷在中部，爐膛在上部，結(jié)構(gòu)如圖六所示，轉(zhuǎn)閥的結(jié)構(gòu)如圖七所示
廢氣從爐子的下方經(jīng)過已經(jīng)預(yù)熱了的蜂窩陶瓷進(jìn)入燃燒室燃燒，產(chǎn)生的熱量被送到熱交換器給涂布機(jī)或復(fù)合機(jī)加熱，有部分熱量則從燃燒室經(jīng)蜂窩陶瓷流到下方的廢氣室，給蜂窩陶瓷預(yù)熱。為了使進(jìn)入的廢氣與流出的熱氣流分開，同時(shí)又要讓蓄熱室所有的蜂窩陶瓷都能夠均勻被預(yù)熱。廢氣室被分成多個(gè)小格(如12個(gè)小格)。它通過旋轉(zhuǎn)使進(jìn)入的廢氣和流下的熱量每若干秒鐘就變換一個(gè)小格，這樣就使到蜂窩陶瓷被均勻加熱，廢氣從蜂窩陶瓷的進(jìn)出如圖八所示，廢氣進(jìn)排氣流程如圖七所示。
近十幾年來國內(nèi)技術(shù)人員通過消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)和使用國外設(shè)備總結(jié)摸索出來的經(jīng)驗(yàn)，自行研制生產(chǎn)出來RTO性能已經(jīng)與進(jìn)口產(chǎn)品相當(dāng)，但價(jià)格實(shí)惠，性價(jià)比更高，如杭州天祺環(huán)保設(shè)備有限公司在使用中RTO就有一百多臺(tái)，其用戶如秋雨印刷(上海)有限公司、上海當(dāng)納利印刷有限公司、樂凱、中來、福斯特等印刷涂布生產(chǎn)線，還有化工、汽車涂裝線上RTO已經(jīng)達(dá)到進(jìn)口同類產(chǎn)品技術(shù)水平。國內(nèi)還有幾十家公司，正在研發(fā)生產(chǎn)RTO。
