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蓄热式热氧化炉（RTO）的原理

发布时间:

2023-02-28 10:26

蓄热式热氧化器（RTO）的原理
蓄热式热交换器是一种内部填充有蓄热材料的热交换器，两种气体交替通过填充物，将热量暂时储存起来。这种能让气体通过并储存热量的填充材料被称为蓄热器。
一般来说，热交换是通过冷流体和热流体进行的。当热气体在一定时间内通过蓄热体时，其热量传递给蓄热体（热循环），蓄热体被加热到一定程度；与此同时，通过另一组蓄热体的气体较冷。此外，蓄热体在热循环中获得的热量将再次被回收（冷循环）。在一个循环（周期）结束时，改变气体流动方向，使一个热蓄热器被冷气体冷却；另一个较冷的再生器被热气体加热。一般来说，热循环的持续时间等于冷循环的持续时间，称为换向时间或切换时间；热循环加上冷循环称为全循环。全周期的持续时间是切换时间的两倍。
用于有机废气热燃烧净化的蓄热式热氧化器（RTO）的原理就是利用了上述蓄热式热交换器的原理。
迄今为止，RTO 用于有机废气净化已有 30 多年的历史，技术成熟，应用普遍。究其原因，RTO 具有以下诸多优点：
(1) 几乎可以处理所有含有有机化合物的废气；
(2）可处理大风量、低浓度的有机废气；
(3) 有机废气的流量非常灵活（从额定气体流量的 20% 到 120%）；
(4) 能适应废气中 VOC 成分和浓度的变化和波动；
(5) 对废气中的少量粉尘和固体颗粒不敏感；
(6) 在所有热燃烧净化方法中，热效率最高（>95%）。
(7）在适当的气体浓度条件下（一般＞2～3g/m³，取决于 VOC 的热值），无需添加辅助材料即可实现自加热运行；
(8）净化效率高（三室＞99%，两室95%〜98%）；
(9）维护工作量少，运行安全可靠。
(10）可定期清除有机沉积物，更换蓄热体；
(11) 整个装置的压力损失小（RTO 装置系统的总压力损失一般小于 3000Pa，随所用蓄热器的结构类型和气体完整性而异）；
(12）设备使用寿命长。
优点再多，也是相对的。关键是用 RTO 净化有机废气虽然不是一劳永逸的，但在生产管理、运行维护等方面麻烦事很少。
RTO 的主要缺点：
(1) 设备较重（由于使用了陶瓷蓄热器）
(2) 设备体积大（因此，大型设备只能放置在室外）
(3) 要求尽可能连续运行（重新启动需要较长的加热时间，尽管目前的技术水平可以缩短加热时间）；
(4）投资成本相对较高。
为了实现连续运行，原则上需要两个蓄热式热交换器（又称蓄热室或蓄热炉）。即使是所谓的单个再生炉，实际上也是将再生体的床层分为一个中央反应区和两个（或左右）交替冷却/加热区。当然，也可以在不改变气体流动方向的情况下旋转蓄热体；或者固定蓄热体，通过旋转配气罩（空气分配器）改变气体流动方向，实现连续运行。根据这些不同的结构原理，可以形成许多不同类型的 RTO。