探讨RTO（蓄热式焚烧炉）在VOCs治理中的应用

探讨 RTO（蓄热式焚烧炉）在 VOCs治理中的应用

蒋澍

江苏齐清环境科技有限公司 江苏南京 210000

摘要：随着社会的不断发展，国家越来越重视vocs的防治工作，并开始针对以工业化的rto（蓄热式焚烧炉）技术进行深入探讨。基于此，本文通过分析当地主要的污染物来源以及治理方案，明确rto（蓄热式焚烧炉）的工作方式，了解其具体的优势以及工艺流程，以期帮助工作人员明确优化方向，为未来行业发展和社会进步保驾护航。

关键词：RTO；蓄热式焚烧炉；VOCs；治理应用

一、当地主要的污染物来源及治理方案

挥发性有机物主要来源于炼焦石油、炼制石油、化学医药生产、钢铁冶炼、家具制造等行业。其实很多工艺在执行过程中，原料的使用都会涉及到污染物排放。重工业和制造业以外，餐饮、干洗、汽修等行业也会生成vocs污染源。针对上述情况，各省相关单位都开始针对VOCs达标治理方案进行内容明确，减少行业内vocs的排放量，确保达到排放标准，进一步提升空气质量。除理论方面以外，工作人员还要将很多制度落实到实处，当经过初步治理，效果仍然无法达到预期的企业要予以停产待治理，确保VOCs排放符合排放标准后，方可恢复生产，否则将持续停产。

二、蓄热式焚烧炉制造简介

（一）设计原理

蓄热式焚烧炉所使用的焚烧工艺来处理废气，迄今已有100余年的历史，自上世纪末便已经开始过体系优化，进一步提升其热量回收效率，优化内部结构，采用更先进的仪器设备，制造了全新的蓄热式有机废气焚烧炉英文缩写为Rto，因其具有安全性高，节能减排等优势在国内一直重点用于vocs治理工作，效果显著，获得业内人士一致的好评。详细来说，蓄热式焚烧炉的工作原理是先由风机将有机废气引入蓄热室，经蓄热陶瓷体预热，RTO燃烧室通过燃烧器进行预热，确保室内温度达到800摄氏度以上，再将有机废气导入到燃烧室中，促使vocs经过氧化反应分解成为co₂和h²o，在进行氧化反应时，燃烧产生的高温废气会经过蓄热室，将热量传递给蓄热体进行储存，节省升温所需的燃料消耗，进而降低运行成本。
现阶段，最先进的rto蓄热式焚烧炉，其主体结构由燃烧室，蓄热室和切换阀等核心零件组成，蓄热室所使用的蓄热体多为具有高性能的蓄热材料，其可以直接换热，即使在高腐蚀性和化学成分复杂的环境下，仍可以正常工作，不会损失过多的能源，可以用于绝大部分vocs的治理工作，治理效果也能够达到预期，即使是部分需要高温燃烧氧化才能去除的复杂气味工业废气，也可以使用rto来进行治理，其本身加温速率较快，并且可以支撑绝大部分激烈的化学反应。rto具有结构先进，运行稳定，成本低廉等优势，并且随着信息化技术的不断普及，现有的工作系统也开始实现自动化应用plc进行自动控制，可以有效规避绝大部分风险问题，其具体的设备功能如下：

1. 燃烧室

燃烧室的主要功能在于燃烧系统在蓄热焚烧过程中处理有机废气，当有机废气经过蓄热体预热将温度提升到750摄氏度左右后，PLC程序可以控制RTO燃烧器，进一步提升燃烧室的温度，并将其稳定控制在800摄氏度左右，在此环境下，废气中的有机物可以充分地氧化分解，生成无害的二氧化碳与水。燃烧室结构的主要优点在于，首先炉内的温度会始终保持在可控范围，PLC程序通过调整RTO燃烧器阀门开度以及风机设备的运行参数，可以实时调整RTO燃烧室内部环境，确保任何成分的有机废气都可以在燃烧室内充分氧化燃烧，不会出现氧化分解不充分的现象，而且RTO燃烧室炉膛结构使用的文丘里式，在充分燃烧时不会出现偏流现象，这就意味着，VOCS的去除率可以高达99%以上。其次，RTO燃烧室有火检设备，一旦在启动之前判断内部存在火源时，将不会通入废气，有效防止爆燃情况的发生。如果炉内出现熄火或点火失败等现象，系统会自动切断有机废气供给通道，同时还会向主控设备发出预警信息，向工作人员作出报备，避免进一步演变成严重的安全事故。最后，燃烧室内部的仪器设备具有更优质的安全性能，防爆门泄压及时，重量较轻，整体结构比较简单，维修难度较低，运行成本较低，燃烧效率较高，能够达到绝大部分工艺的燃烧需求。燃烧室其整体结构外壳采用的材料为q235-b板厚5MM钢，内衬为硅酸铝纤维模块，其耐高温性能可高达1200摄氏度左右，部分高温区所使用的硅酸铝纤维模块的耐热性能更是可以高达1400摄氏度以上，至于外部涂料均采用的为市面上先进的防高温耐腐蚀涂料。

2. 蓄热式陶瓷填料

蓄热室的作用主要是通过内部的陶瓷导体来储存大部分热量，为下一个循环所传输来的废气进行提前预热，减少氧化燃烧反应所需时间，提升工作效率，部分情况下，甚至可以直接利用仪器设备引燃送入的工业废气，这种工作模式可以从根源上减少物料损耗，显著节省燃料，并且在蓄热室底部铺设，还可以确保废气均匀分布不会出现偏流现象。

3. 气动切换阀

Rto设备所使用的气动切换阀为气动提升式结构阀门，其优点在于工艺在执行过程中，泄漏量较少，仪器设备的使用寿命较长，开关所需的时间较少，在绝大部分客观条件的影响下，均可保证设备处于稳定运行的状态。一般情况下，RTO所使用最为频繁的阀门结构为提升阀，其工艺原理在于通过气缸控制不锈钢阀板和密封圈的接触来实现阀门的快速关闭和开合，这种反应模式可以有效降低工作风险，确保开关启动迅速，泄露的有机废气量非常少，在更换过程中也不用耗费大量的人力物力，非常便捷。

2. 设备环保节能优势

①找到工艺执行成本较低，尤其呈现在燃料方面，传统的工作设备需要长期燃烧大量的燃料以获取设备运行的能源，这段时间内所造成的燃料损耗费用极其高昂，但Rto设备在执行工艺时，可以节省绝大部分燃料费用，当有机废气浓度在2000毫克每立方米以上时，rto装置甚至不需要添加辅助燃料即可完成各道工艺。②可以处理绝大部分有机化合物种类的废气，并且可以适应各种有机废气中的vocs成分以及浓度变化，有效避免出现过于猛烈的化学反应。③安全可靠，一旦无火焰或燃烧器熄灭时，电磁阀会自动切断废气传输线路，此时可以避免高温或明火直接接触有机废气，明显提升设备运行安全性，有效规避绝大部分可能存在的风险，可以进一步控制工艺成本，减少人力物力损耗。④炉内温度调控以及监察调整系统具有更强的智能性，其可以通过对温度、燃烧时间和涡流等工作参数的调整，来有效避免有机废气在燃烧过程中可能存在的风险问题，确保其可以充分氧化燃烧，并且RTO炉膛结构使用的是市面上最先进的文丘里式，不会出现燃烧漂流等现象，有机废气去除率高达99%以上，可以实现预期工艺目标，并且整体结构比较简单，便于维修，过于精密的核心零件具有自修复和自检功能，在日常工作过程中，不会出现过于严重的安全事故，当到达使用年限后，相关人员只需要按照操作规程进行零件设备更换，便可以确保整个系统继续稳定运行。

（三）预期工艺流程

Rto在工作过程中有着规范化的工艺流程，以市面上最常见的三床式蓄热焚烧炉为例，其整体结构包括燃烧器、蓄热体等核心设备，通过三个蓄热室和六个气动提升阀来相互切换以达到最终的能量回收以及废气净化等效果，其具体的工艺流程如下：当工艺开始执行时，PLC系统会首选有机废气进入到上一个循环预热室的陶瓷介质层，通过介质中的热能交换反应来进行热量释放，帮助进入RTO蓄热室的的有机废气吸收热量，快速提高温度，然后将已经完成预热的混合气体传送离开蓄热室并输送到燃烧室中。到达燃烧室后，混合气体需要根据原有的温度和当前实际情况进行快速测算，明确具体的加热数值，燃烧温度等，确保有机废气可以充分燃烧，生成二氧化碳和水。上述工艺之所以可以达到预期理想化的效果，是因为有机废气在进入燃烧室之前便已完成预热工艺，通过升高温度使得燃烧器所需要消耗的辅助燃料大幅减少，有更多容错机会。可以根据实际情况进行工艺参数调整，进而确保不同成分，不同浓度的有机废气到达燃烧室时，都可以根据其独特的成分特性来制定合理的燃烧方案，保障有机废气充分燃烧分解的同时，还可以减少不必要的成本损耗，为后续工艺的开展提供优势。当蓄热室一完成所有工艺后，有机废气会转化为高温气体，经过输送设备达到蓄热室二，再经过烟筒直排。通常情况下，到达这一步骤的有机废气温度已经得到蓄热室二中蓄热陶瓷体的冷却，大多温度会下降到100摄氏度左右。当完成所有的循环体系后，进出气阀门会有规律地进行切换，供给后续气体排出工艺的执行，同时，最后一个蓄热室会吸收能源供给，下一循环的运行合理利用系统优势，减少能源损耗，提升工作效率，这便是新型蓄热式焚烧炉的优势所在。据实验数据统计和现场情况分析后发现，两个循环交替换向所需要耗费时间以及氧化燃烧时所需要消耗的能源量会和蓄热陶瓷体的厚度有直接关系。一般当蓄热体达到接近饱和状态时，便是最佳的换向时间，因为这个状态不仅可以最大程度地回收热量，还可以减少预热的温度波动，确保燃烧反应更加稳定，消耗的能源也更低。

3. 蓄热式焚烧炉制造设计强化方案

1. 充分发挥其环保节能优势

蓄热式焚烧炉，其外排的烟气通过工艺处理后，可以做到无有害成分，无有机废气，其很多工艺都可以实现循环能源供给，因此具有极强的节能减排优势，符合可持续发展所倡导的理念。基于此，首先，工作人员需要在设备的设计和制造过程中对蓄热式焚烧炉的工作原理进行深入了解，对其优势所在形成正确认知，确保在设计过程中能够更好地突出优势，减少不必要的成本损耗，进而提升整体性能。其次，工作人员需要明确节能减排的同时，需要从根源上杜绝污染问题，所以相关人员在进行设备的设计和制造过程中，要不断积累经验并记录归档，以此作为参考，对现有的工作体系进行持续优化，找出不足所在，针对性地进行内容调整，确保面对未来多样化的社会需求时仍能达到预期节能减排效果。

2. 制定规范的养护方案

Rto本就长期在高温高腐蚀环境下运行，若未能配有完善的养护检修体系，很容易在使用过程中出现设备腐蚀或零件老化等问题，管控不严，轻则带来不必要的成本损耗，影响工艺的正常推进，重则会遗留安全隐患，最终诱发安全事故，危及群众人身安全。基于此，首先，设备制造人员需要根据设备原理制定完善的检修计划，帮助使用者了解检修间隔以及检修方式，同时对部分简单的隐患问题要提供处理方法，避免出现问题治理不规范导致危害加重的现象。其次，设备设计与制造人员在进行结构分析时，不能过于注重其节能减排方面的发展，要在确保工作安全和工作质量的前提下，再进行体系优化，若盲目地追求节能，缩短燃料供给，工作效率却没有加强，系统内部强度以及运行稳定性迟早会出现安全隐患，因现场有很多的易燃易爆品，若出现严重的火灾，更有可能引发爆燃等现象，危险性极高。

结束语：

综上所述，经过蓄热式焚烧炉处理过的有机废气，均可以达到国家排放要求，是深化可持续发展理念，解决现有工作体系中短板的重要方式。对此，本文通过分析当地常见的污染物种类以及解决方案，明确蓄热式焚烧炉的设计制造原理，明确具体的强化方案，旨在帮助工作人员明确优化方向，以便于更好地服务社会，服务群众。

参考文献：

[1]夏茂胜. RTO蓄热式焚烧炉在VOCs治理中的应用[J]. 化工设计通讯, 2021, 47(12):2.

[2]桂浩. 浅析蓄热焚烧炉在化工废气处理中的运用[J]. 化工管理, 2019(18):2.