一、RTO概念概述

随着国家对大气污染的整治力度加大，工业VOCs废气污染情况得到了根本性的改变，根据对废气治理装置运行的稳定性、治理效果的可靠性、废气种类的广适性、工艺的安全性等要求，大部分地方颁发的VOCs治理政策指导意见中废气治理工艺基本上是吸附、吸收、热分解（焚烧）3种工艺及其组合工艺。

热分解工艺一般分为直燃（TO）、蓄热燃烧（RTO）、催化燃烧（CO）、蓄热催化燃烧（RCO）4种，只是燃烧方式和换热方式的两两不同组合，主要可以用于处理吸附浓缩气，也可以用于直接处理废气浓度的中高浓度废气。

蓄热燃烧（RTO）全文“RegenerativeThermalOxidizer”，简称为“RTO”，翻译成中文是蓄热式氧化炉，又称为：蓄热式热力焚化炉，焚烧炉等，主要用于控制空气污染，实现清洁生产。

RTO把有机废气加热到760℃以上，使废气中的挥发性有机物在燃烧室中氧化分解成CO2和H2O。氧化产生的高温气体流经特制的陶瓷蓄热体，使陶瓷体升温而“蓄热”，下个过程是废气从已经“蓄热”的陶瓷经过，将陶瓷的热量传递给废气，有机废气通过陶瓷作为换热器载体，反复进行热交换，从而节省废气升温的燃料消耗，降低运行成本，热回收效率高达95%。在中高浓度的条件下，RTO可以对外输出余热，通过蒸汽、热风、热水等形式加以利用，在满足环保目标的同时，实现经济效益。

二、工作原理

（1）工艺流程简述

生产装置产生的有机废气全部进入集气总管收集，收集的废气经阻火罐后经补氧风机送入二燃室，当发生回火时，阻火罐可以隔绝明火。

（2）燃烧系统：燃烧炉由一燃室和二燃室组成：

一燃室：一燃室为低温缺空气系统，供给的氧量只有燃烧的化学计算量20%-30%，一燃室内废气经点火控氧热解气化，已燃烧的废物释放的热能在焚烧炉内逐步将填充的废物在炉腔内干燥、裂解、燃烧、燃尽，各种化合物长分子链逐步被打破成短分子链，变成可燃气体，可燃气体主要成分是H2、C4H8、CO等，通过自动控制系统控制进出口含氧量，保证出口烟气中氧含量在6-10%之间；采用天然气为燃料，该室温度为550℃-850℃；可燃气体经焚烧炉底部气体连通管进入二燃室内，与炉体夹套预热的空气充分燃烧。

二燃室：燃气炉采用卧式高温气相焚烧炉，采用涡流旋风式燃烧方式，燃烧效率大于99.9%，破坏去除率大于99.99%，保证了******的燃烧过程。二燃室燃料为天然气，以保证二燃室温度大于1100℃，二燃室补氧采用涡流导入，形成涡流燃烧层，在炉型设计上保证涡流通过高温燃烧区的滞留时间为2s；通过分段供风，调节过剩空气系数（4-7%），控制二燃室实际燃烧温度上下波动范围，保证后处理系统食欲高于露点温度之上，同时为了保证二燃室温度大于1100℃，运营期需添加天然气作为启炉和助燃材料。保证了焚烧去除率大于99.99%。

燃烧炉燃烧温度始终由自动化系统控制，温度低于1100℃时自动添加天然气助燃。

焚烧炉为卧式圆柱型结构，内部为高铝浇注料整体浇注，外包钢板。合理的设计可以使空气在炉本体燃烧室内形成涡流，延长有效滞留时间。焚烧炉设1个燃烧器，将烟气中未完全燃烧的有机气体燃烬。点火阶段采用天然气进行助燃，由于有机废气热值均较高，焚烧过程中无需添加天然气进行助燃。

焚烧炉设有温度、压力测点及传感器，并设有高温火焰监视系统。保证系统安全运行。炉膛焚烧段温度维持在设定温度焚烧可将废弃物内有机物充分氧化。

我公司采用新一代二流体雾化器。其混合程度、雾化效果、燃烧速度及效率极好，过剩空气系数低，仅为1.1倍从而将明显降低因加热空气所耗用的燃料。雾化器之喷头口径大，对流体之粘度、杂质含量要求不高，不易堵塞。采用低压喷雾方式，较高压喷枪式更安全，不易磨损，不易故障，燃烧效果好。

（3）点火及燃烧系统燃料

焚烧炉燃料为天然气，天然气使用量为20m3/次。

一燃室自动点火装置：自动点火装置主要有点火阀门、点火马达、点火燃烧器组成。点火器自动点火，点火阀门在点火完毕后自动关闭。

自动点火装置可以具有安全可靠、全自动控制，安装、维修方便等特点。

设计有残烧定时装置，以确保炉内无残存的可爆气体，当发生熄火或紧急停车后设定风机吹扫时间，不到时间各部件不能启动或强制启动。燃烧器自带有火光检测，一旦发生熄火或点火失败，立刻快速自动切断燃料；系统与温度连锁，一旦发生高温或异常，立即停止废料及燃料供给，警报系统完备，整个运行系统在仪表监控下操作。在废气进入前设置有水封槽，管路阻火器等安全措施，防止出现回火现象。

（4）耐高温浇注材料

烟气中含有酸性气体，易对炉内衬造成腐蚀，故焚烧炉的炉内衬材料选择至关重要。选择致密度高、体积密度大、耐水化性好、耐高温、不挂壁的高铝质耐火浇注料灌浆，其强度大，致密性好，热膨胀系数小。

（5）影响焚烧效率的因素

作为一个焚烧炉，最重要的指标是焚烧装置的销毁率(DRE)，影响DRE主要是三个因素：焚烧温度、空气过剩率、滞留时间。

（6）辅助燃烧系统由电机、风机及喷嘴、比调仪、电子自动点火器等组成，选用进口件，连续运行时间长，效果很好。

（7）余热降温回收系统

余热锅炉采用水管设计，充分利用焚烧炉的出口的高温烟气，在进行尾气降温的同时产生蒸汽供生产使用，在进行环保项目的同时能产生一定的经济效益，达到节能减排的目的。在尾气洗涤的前期进行先一步降温至550℃以免热能的损耗。

（8）工艺流程图

三、尾气处理系统

（1）水浴急冷洗涤箱

高温烟气经过余热锅炉温度降至550℃，经烟道从上方进入水浴急冷箱，急冷塔上设置的双流体喷头。在压缩空气的作用下，在喷头的内部，压缩空气与水经过若干次的打击，水被雾化成0.1mm左右的水滴，被雾化后的水滴与高温烟气充分换热，在短时间内迅速蒸发，带走热量。

由于双流体喷雾系统采用双流体喷头，使得水的雾化颗粒非常细小，液滴总蒸发表面积增加数倍，蒸发时间更短，确保100%蒸发，保证不湿底。双流体喷头还具有优异的抗堵性能，使用维护量小，喷头耐腐蚀，使用寿命长等优点。

同时由于喷头正常工作时，喷头入口处的气压和水压都比较低（通常情况下，气压为0.3-0.5Mpa，水压不超过0.6Mpa），管路系统耐压等级为1.6Mpa，因此，大大降低了水泵的功率。所以系统运行成本低，节能显著。

急冷塔出口烟气温度与喷雾水量形成控制回路，根据温度的变化实现水量的自动调节。水量通过调节比例调节阀来实现，以确保出口烟气温度在合理范围内。

性能参数：

急冷停留时间：0.7S

除尘效率：≥95%

出口烟速：6~12m/s

进口烟速：16~20m/s

水封槽静压：2~5mmH2O

箱体体阻力：70~120mmH2O

（2）碱洗涤塔

1）经降温后的烟气进入碱洗涤塔，吸收塔采用填料塔设计，通过陶瓷环填料使碱水水、气湍流来吸收残余酸性气体。

2）本吸收塔材料外板采用A3钢制作内衬树脂，与尾气接触部分采用防腐粘土砖砌筑，防酸腐蚀性能好、使用寿命长等特点，喷淋布水装置及喷咀采用进口技术，喷撒效果好，吸收效率高。

3）吸收塔设计足够的停留时间和低流速可满足恶劣情况下的尾气吸收达标排放。

4）吸收塔产生的循环水进入循环槽循环使用一定时间，然后外排至水处理场；

5）在吸收塔顶部设计有挡水层，有效防止后续管道带水。

6）主要性能参数

喷淋塔吸收效率：99%

空塔轴流速：1.2m/s

停留时间：5～6S

四、自动化控制系统

（1）电气控制系统

电气控制系统旨在向负载提供电能。直接控制负载，担负着对负载提供全面保护。由动力柜、操作台、变频器、电器元件、动力及控制电缆、附件等组成。

电气柜由电机控制单元，和其他功能单元组成。柜体用薄壁异型钢材拼装而成，强度高、重量轻。

1）变频器选型

选用交流变频器为新一代的全数字交流变频器控制装置，其最大的优点就是采用了通用技术，使其具有广泛的适应性，即启动向导功能、自适应性编程、无传感器的矢量控制技术、通用的接口技术以及较宽的电压适应范围。

2）电动机控制元器件选择

系统安装有停电保护、过载保护、线路故障报警和误操作等安全保护装置；所有电气设备均可靠接地，保证系统在特殊状态下的安全性（在相对湿度80%，电器回路绝缘电阻不小于24MΩ）；电气连线外有金属软管保护。作业线设备大功率电机变频控制，启动时不会对供电系统造成冲击。

（2）自动控制系统

为了提高焚烧炉的燃烧效率，确保废气的去除率，选用了自动化程序对焚烧炉系统的重要参数，如：炉温、炉内压力、急停连锁实现全自动控制。

本系统设有两种控制方式：A单独控制柜，B有些设备为了操作观察的方便设置在现场控制（泵的现场起停按钮），操作台上安装了显示仪表和上位机工艺流程模拟屏，用以显示设备的工作状态，使操作人员在控制室内就能了解废物的处理过程。

1）系统控制参数

为克服人为因素对数据指标的影响，设置了以下控制环节：

①炉膛温度控制

炉膛温度是决定销毁率的一个重要因素。在炉膛里安装温度检测元件，检测信号送到操作台显示仪表中，同时作为模拟量信号输入至PLC。当温度高于(或低于)设定值(可修改)时，PLC发出指令来控制燃烧器的两个电磁阀。燃烧器的两个电磁阀分别控制燃烧器的工作状态，当温度低于预先设定的下限温度和当温度高于设定的上限温度时，燃烧器自动调节火焰大小；当炉膛温度在上、下限范围内，则小火处于开启状态，以达到控制焚烧炉炉膛温度及焚烧炉辅助燃料的消耗量，燃烧器为比例调节控制，能根据进气/油量的大小自动调节补风量。

除燃烧器控制温度外，还设计控制炉温，通过调节电磁阀流量调节炉内温度。

②系统的负压控制

为防止炉内烟气的外溢，焚烧炉系统是在微负压(-20Pa～-100Pa)下运行，在炉膛内安装压力监测点(远传压力表)将压力信号模拟量送入变频调速器，经过PI调节控制引风

机的转速，以确保炉膛工作在微负压状态。

2）故障报警

操作台上设有泵起、停按钮及状态指示灯和系统模拟屏。各泵的运行可以手动操作。本系统设有报警装置，当设备出现异常时，系统发出声、光报警，提示操作者采取相应的处理措施。