蓄热式氧化炉(RTO)在废气处理中的技术改造应用

发布时间：2023-01-07 08:56:00 点击：

RTO焚烧炉、RTO、RCO专业生成厂家无锡泽川环境2023年1月7日讯 某炼油厂厂东区域有较多的成品、半成品储罐及成品装车、装船系统。随着近年来环保监管的日益严格，这些储罐及系统的尾气处理装置已不能满足新的废气排放标准。

该炼油厂将其厂东区域的尾气集中收集起来，送入该区域内新建的蓄热式氧化炉(RTO)装置进行蓄热焚烧处理，这些有机废气在一定高温下分解成 CO2 和 H2O，并最终达标排放。

然而 RTO 经过两年多时间的长周期运行，装置的尾气处理效率出现一定程度降低，问题主要表现为废气进出口的提升阀密封圈老化失效、蓄热室蓄热陶瓷发生一定程度损坏、提升阀切换时间不合理等。

该炼油厂经过组织技术改造，逐一解决上述问题，最终RTO废气顺利达标排放。

01  废气组成及工艺流程概述

图1: RTO 装置简单工艺流程图

装置废气处理工艺流程如上图所示，废气由增压风机从废气缓冲罐抽出，按照一定切换顺序进入各蓄热室进行蓄热升温，之后进入燃烧室在 850 ℃以上温度进行燃烧，燃烧后尾气经过冷却降温，最终达标排放。

在烟囱前，部分烟气被吹扫风机抽吸回去，用于吹扫蓄热体。考虑到安全的冗余设计及满足装置满负荷的 20 %最低量要求，在增压风机入口补充一定量的稀释空气，确保装置正常平稳运行。

02  RTO 工作原理

RTO，即蓄热式氧化炉，将有机废气首先经过蓄热室预热到一定温度，然后进入氧化燃烧室，加热升温到 850℃以上，将废气中的 VOCs 氧化分解成 CO2 和 H2O，氧化后的高温气体再通过另一个蓄热室，将热量储存起来，用来预热新进入的废气。通过此举可节省燃料消耗，降低装置运行成本。

本工艺为三室蓄热式氧化炉装置，包括热解与烟气排放两个部分。通过在一定周期内切换阀门，回收余热，达到净化节能效果。热解系统用于破坏废气中的 VOCs，包括燃烧器、燃烧室、三个装有蓄热体的蓄热室(A、B、C)。由增压风机送来的尾气通过进气提升阀进入蓄热室底部。

在蓄热室里，尾气通过吸收蓄热体的热量，被预热到一定温度。经过蓄热室后，热尾气进入燃烧室，被进一步加热到热氧化所需温度 850 ℃以上，并在此温度下保持一定的停留时间(0.5~2 s)。

燃烧室负责提供一个理想的燃烧环境，以达到 VOCs 去除率。燃烧室配置有一台燃气燃烧器，用于维持燃烧室的温度，燃烧室的温度通过燃料气量来控制。处理过的烟气流入另一个蓄热室，并将烟气中的热量传递给蓄热体。

经过放热后，烟气被冷却至 100 ℃左右。正常运行时，每个蓄热室有三种运行模式：进气模式、吹扫模式和出气模式。RTO 装置一个完整的热氧化周期运行流程如下图所示。

图2：RTO 装置蓄热室热氧化周期流程示意图

03 RTO 技术改造

RTO 装置经过两年多时间长周期运行，其废气处理效率出现了一定程度降低，出口非甲烷总烃浓度经常大于 60 mg/m3且去除率时常小于 97 %。

通过分析研究，确定问题主要为提升阀密封圈老化失效、提升阀切换时间不合理、蓄热室蓄热陶瓷损坏等。通过组织技术改造，以上问题逐一解决，RTO 尾气顺利达标排放。

3.1 更换提升阀密封圈

该RTO装置设有9台提升阀用于系统进气与排气的切换，提升阀采用软硬密封相结合的形式，从而达到良好的密封效果。

改造过程中发现 3 台出气提升阀密封圈受到不同程度的老化损坏，各室出气提升阀阀板有一定程度变形，分析原因主要为蓄热室下部长期高温的影响以及提升阀频繁开关造成的应力变形。故对 9 台提升阀的密封圈进行更换，并对阀板进行修复。

3.2 更改提升阀切换时间

如上图 2 所示，RTO 装置正常运行时，步骤 1/2/3 之间每2 min 切换一次，两种步骤切换时涉及到的提升阀同时动作。这样在切换过程中蓄热室的进气阀开动作与出气阀关动作同时进行，如此可能导致未经处理的部分废气不进入蓄热室，直接从出气阀抽出并直排大气，最终引起排放尾气指标不合格。

针对以上切换缺陷，对提升阀切换时间进行更改：如步骤 1切换为步骤 2 过程中，首先 B、C 蓄热室出气阀分别进行关、开及 C、A 蓄热室吹扫阀分别进行关、开，延迟 5 s 待以上 4台切换阀完成动作后，A、B 蓄热室进气阀分别进行关、开。如此切换，即可确保废气全部进入蓄热室进行蓄热并充分燃烧，从而合格排放。

3.3 更换蓄热室蓄热陶瓷

RTO装置蓄热室内蓄热体型式为多层规整陶瓷填料。在RTO 装置前期运行过程中，发现 B 蓄热室下部温度在 140 ℃左右，比其他两室下部温度高 100 ℃，且 B 蓄热室在进气过程中比其他两室其增压风机出口压力高约 0.3 KPa。

打开蓄热室进行检查，发现蓄热陶瓷存在不同程度的破损(约 50 %)以及灼烧痕迹，分析原因主要为RTO炉尾气量波动较大，温度上下波动较大且频繁，从而造成了蓄热陶瓷的破损，蓄热陶瓷破损后产生堆积效应并造成蓄热室下部温度上升及蓄热室压降升高；废气中存在的少量低热解组分在蓄热室内直接燃烧，造成蓄热陶瓷灼烧破坏。通过以上分析，对装置 3 个蓄热室内蓄热陶瓷全部进行更换。