上海智慧环保展

上海国际智慧环保及环境监测展览会

INTENV CHINA 2022

202268-10

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环保科技篇।深度解析安全型蓄热式焚烧炉为何脱颖而出

蓄热式焚烧炉RTO是最近十几年国内兴起的一种有机废气处理技术。由于其处理效率高,适用范围广,目前已是主流一的VOC治理技术之一,大规模应用于石油化工、煤化工、农药、精细化工等行业。

但是在近几年的使用中,RTO爆炸事件也时有耳闻。

#2017年12月10日,某经开区某化工企业RTO环保设施发生一起爆炸事故。
#2019年6月15日安徽某制药厂临时停产,停产后RTO系统按规程停机。该厂于次日投料复产,RTO系统同时开机并升温,废气导入2h后RTO系统发生爆炸。

爆炸的原因多种多样,有废气浓度波动因素、控制系统不完善因素、LEL爆炸气体浓度因素等等。因此,我们需要更为安全可靠、运行稳定的RTO。

本期生态监测展环保技术推荐为您介绍安全型蓄热式焚烧炉GRTO。GRTO安全型蓄热式氧化燃烧技术在节约能源和减少环境污染等方面具有很大优势,可获得显著的经济效益和社会效益。随着GRTO设备市场占有率进一步提高以及环保标准的逐步提高,GRTO(安全型蓄热式热力氧化炉)系统控制较为复杂,自动化程度高。

技术原理

GRTO的工作原理是将VOCs废气加热到有机物自燃点以上,废气中的有机物在高温下发生氧化反应,使废气中的碳氢化合物被氧化为成 CO2和 H2O。氧化产生的高温气体流经特制的陶瓷蓄热体,使陶瓷体升温蓄热,蓄热室回收废气分解时所释放出来的热量,此蓄热用于预热后续进入的有机废气,热交换效率达到95%以上,从而节省废气升温的燃料消耗。每个蓄热室依次经历蓄热-放热-清扫等程序,周而复始,连续工作。

根据NFPA规定,首次开机时先对GRTO进行吹扫,置换至少6倍GRTO体积的新鲜空气,将残留在GRTO管道和炉膛内的有机物清理干净,避免点火时引爆。废气经过入口LEL在线监测,浓度在爆炸下限的25%以下时,含挥发性有机化合物(VOCs)的废气进入蓄热床预热,废气被蓄热陶瓷逐渐加热后进入氧化室氧化分解,最终烟气排出GRTO系统。阀门通过切换,交替运行,有效去除废气。

技术特点

特点一

(1)通过强化缓冲罐的调节作用和设置树脂/沸石应急旁路吸脱附设施,提高了系统运行的安全性和整体净化性能;

(2)自主研发的高性能提升阀,有效降低了RTO装置的废气泄漏和回火隐患;近零泄漏提升阀技术保障超高的净化效率;
由于气流换向阀的好坏对RTO设备的运行非常关键,因此系统所用切换阀门都是自主设计、制造和安装。阀座与阀板阀座双密封保持阀门长期运行并可保证气密性,金属与金属线型密封使用特殊加封处理达到阀门零泄漏,系统VOCs氧化处理效率达到更高的去除效率,并能延长阀门使用寿命。阀门精度高,运行可靠。三向切换阀门由气动制动器推动,采用弹簧系统减震,增加阀板与阀座张力,减少制动器冲力,延长提升阀使用寿命。

该GRTO设备经过上海特种设备监督检验技术研究院测试,对10000 m3/h GRTO的提升阀加压至5500 Pa;停留120s(与GRTO正常运行时阀门切换时间一致),做打压检测;泄漏量为0.04mm3/s ,泄漏率为亿分之0.014,远小于国家蓄热室氧化装置设计规范0.2%泄漏要求。

(3)综合采用LEL浓度监测、高温限制装置、阻火器和泄爆口等措施,进一步增强了设备的安全性能。

特点二

该设备的系统集成度与自动化水平高,具有安全性好、运行灵活方便、稳定高效等特点
以住友项目为代表创低于1mg/Nm3近零排放成功案例

以艾蒂项目为代表净化效率达到99.98%

特点三

该设备已在农药、印刷等废气治理项目中得到应用,净化效果满足相应的排放标准,可广泛适用于石油化工、煤化工、精细、化工等行业VOCs废气处理。

特点四

该成果为VOCs废气治理提供了一种安全高效的工艺设备,在同类技术中总体达到国内领先水平,获得国家生态环境部国际领先的安全型RTO评估证书,唯一一家国家环保部科技发展中心“国际领先”技术评价。

技术优势

01 硬件安全性

机械阻火器:防止GRTO氧化室由于粉尘颗粒物着火或者压力波动涉及管道发生回火;
LEL监测仪:严格控制GRTO入口废气浓度不超过25%LEL;
浓度检测仪:废气浓度很高但不超过25%LEL,应在前端足够距离处安装气体浓度在线检测仪,并采用稀释或增设旁通等方法,对废气进行安全处理;
喷淋洗涤塔:有效降低进入GRTO的可燃性气体的浓度和固体颗粒物,延长停留时间;
紧急旁通:避免超过25%LEL的废气进入到GRTO发生安全事故;
泄爆门:极速降低炉膛压力;
热电偶:多支用于温度显示、记录、连锁控制;
压差开关、压差表:防止炉体堵塞;
急停按钮:实现紧急停。

02 软件安全性
点火程序控制:新鲜空气对炉膛内的残留废气进行吹扫,以避免爆炸危险;设置GRTO燃烧器为长明火装置。
高温控制报警:高温限制器于主控制盘上独立控制,并需经FM 认证,高温控制报警;
应急停电系统:一台应急压缩空气储气罐、UPS和手自动控制的泄爆门
炉膛温度过高应急保护:双电偶监控温度,连锁PLC实现应急关闭;
排烟温度控制:排烟温度(蓄热式下层温度) 与阀门进行连锁控制

03 运行安全性
安全启机预热:首先点燃燃料串的母火,确认无误后再导入天然气点燃主火进行预热炉体;
吹扫:在GRTO启动时,根据NFPA规定先对GRTO进行吹扫,至少置换6倍GRTO体积的新鲜空气;
控温:当GRTO温度出现异常时(即前端浓度太高),通过PLC程序自动控制关闭进气阀,全开异常外排和新风阀,使GRTO设备完全通过新鲜风降温;
报警:系统发生报警,将会在触控式荧幕上显示何时何地发生何种报警,便于及时排查系统故障;
引风机故障:引风机故障自动采取停炉处理

04 GRTO净化效率高
GRTO可适应大风量、高、低浓度变化大、高净化效率的VOCs 处理需求,符合严格的《环境保护法》、《大气污染防治法》、《挥发性有机物(VOCs)污染防治技术政策》环保法律法规安全要求,同时,GRTO零泄漏提升阀门能满足将来更严格的环保排放要求。安全措施规范、安全控制系统完整,安全设计严谨,安全系数高,运行稳定,净化处理效率高,一次性投入成本低,运行维护成本低,性价比高,无二次污染等优点,热能回收具有符合节能降耗的要求,可适用于石油化工、煤化工、精细化工、涂装喷漆、印刷包装、以及能源环保工程等多种行业。

技术要求

单套设备废气处理量在5000-100000m³/h之间;
处理废气非甲烷总烃浓度一般宜低于2000mg/m³;
处理废气温度以低于50℃为宜。

技术指标

VOCs去除率:≥99%(三室RTO);
陶瓷利用率:67%(三室RTO)
氧化温度:760-900 ℃
停留时间:1.0 -3.0 sec
提升阀切换时间:小于0.5 s

工程案例

01 项目情况
应用行业:工业产品喷漆
处理规模 :10万m3/h 沸石转轮+GRTO废气处理设备
VOCs成份:乙酸酯类, 苯系物
进口浓度:2000mg/m3

02 运行费用
燃料:浓缩后VOCs 浓度较高,正常运行无需补入燃料;
人工费:PLC控制自动程度高,无需人工操作;
电费:130kW*h*1元/ kW*h = 130元/h
设备年运行费用:93.6 万元/年

03 环境效益分析
该技术可有效控制挥发性有机废气的排放,从末端对企业产生的挥发性有机废气进行彻底分解,对大气环境的改善起到推动作用,同时为企业的顺利满负荷生产提供了条件;

该技术末端产物主要为二氧化碳、水和少量的无机盐,无二次污染物的产生,避免了治理过程中的二次污染;

该技术的推广使用,可有效的控制排污企业污染物排放的总量,利于大气环境的改善,减少周边居民的投诉,降低了环境纠纷事件的数量,同时对排污企业的作业条件有较大的改善。

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