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广东大辰环境工程有限公司
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蓄热式rto 中国是印刷大国，据统计，具有较大规模的企业八万多家，其中大部分油墨和涂布工业均采用油性涂料作为涂布液，因此导致每年产生的有机废气排放量高达几十万吨。这些
中国是印刷大国，据统计，具有较大规模的企业八万多家，其中大部分油墨和涂布工业均采用油性涂料作为涂布液，因此导致每年产生的有机废气排放量高达几十万吨。这些VOCs的排放不仅对人的身体健康造成巨大的伤害，还是原料资源的极大浪费，导致企业生产成本上升和经济效益下降。本文根据江苏某材料包装生产企业含VOCs废气的产排特征，采用了“三室RTO+热能回收”处理工艺应用于企业废气的末端处理，取得了良好的经济效益、环境效益和社会效益。
1、产污环节
企业主要产品包括PET普通烟包转移膜、OPP镭射防伪转移膜、PET镭射防伪转移膜等。项目涂布、烘干工段均在涂布机上进行操作，该机由放卷、前放卷张力、纠偏系统、涂布头、干燥箱(烘箱)、冷却系统、后收卷纠偏、张力系统、收卷系统组成。涂布头包括涂布网纹辊、背辊(压辊)、刮刀、刮刀调节机构。涂布头是涂布机的核心部分，涂布机的技术能力取决于涂布头。加热采用5段式电加热，GSN热风循环，温度140℃。安放在放卷装置上的基膜(厚度12-18um)经自动纠偏后进入浮辊张力系统，调整前放卷张力后进入涂布头，调配好的涂料按涂布系统的设定进行连续涂布，涂布后湿膜进入干燥箱(烘箱)由热风进行干燥，干燥后带信息涂层的塑料薄膜经冷却系统冷辊定型后调整系统控制好张力、同时控制好收卷速度(80-100m/min)、使它与涂布速度同步，冷却后的膜由纠偏系统自动纠偏使其保持在中心位置由收卷装置进行收卷。
生产过程中会有调配废气、涂布废气，烘干废气产生，主要含有乙酸乙酯、醋酸正丁酯、丁酮、丙二醇甲醚等有机污染物。方案采用了蓄热式热氧化炉来治理生产过程中的有机废气，并结合余热回收利用设备，为企业开辟一条既环保又节能的处理工艺路线。
2、设计要点
2.1风量设计
车间调配区采用排风罩收集进行局部通风，排风罩设置在污染物上方，根据公式计算：Q=kphvx；式中：P-排风罩口敞开面的周长，m；H-罩口至污染源距离，m；vx-污染物边缘控制风速；k-安全系数，一般取1.4。最终确定排放量Q1为1200m3/h。
项目对涂布机头区域进行密闭，并采用全面通风，全面通风量可根据换气次数确定，即Q=nV，式中：n-换气次数，1/h；V-通风房间体积，m3。由于厂房内空间洁净度等级为7级，根据GB50073-2001规定，换气次数为15～25次，方案选定n=20，排放量Q2为2400m3/h。
设备烘箱配有热风循环系统及排放装置，其排风机额定风量Q=5000m3/h，故两套生产线合计风量Q3=10000m3/h。综上所述，Q总=Q1+Q2+Q3=13600m3/h。考虑处理系统留有10％的操作余量，确定进入RTO装置的废气处理能力Q=15000m3/h。
2.2余热回收系统
根据项目的实际运行情况，收集废气的主要污染物为乙酸乙酯溶剂，其浓度为4000mg/ m3，计算可知该股废气的热值为365640kcal/h，维持RTO设备的自运行所需的能量为176023kcal/h，因此可通过换热器等形式回收VOC氧化后的余热用于涂布干燥用热，从而实现设备烟气排放余热回收利用的目的，热量平衡方程式如下：
其余热回收经济效益计算公式如下：
189617(富余热量)×0.7(系统综合利用率)×24(h/d)×300(d/a)/8500(天然气热值)=112432(m3/a)；112432(m3/a)×3.65(元/ m3)=41(万元/a)
上面计算中，效益将随生产线的实际工作时间(年时基数)变化而变化。
2.3主体设备参数
该企业废气中不含卤素、氮、硫等元素，腐蚀性不强，因此焚烧炉壳体采用6mm厚的Q235B钢板密封满焊；蓄热陶瓷体选用采用LANTECMLM180产品及抗硅填料混合而成，该填料在急热急冷时具有很好的化学和物理稳定性，还可以改善气流分布。RTO燃烧室的设计温度需要燃烧器来维持，项目采用进口品牌霍尼韦尔低压头比例调节式天然气燃烧器，双电磁阀避免燃料不燃烧而进入炉膛，同时其具有自动吹扫、自动点火、紫外线扫描仪火焰检测、火焰燃烧状况监视等功能。设计主要参数如表2所示。
2.4控制系统
完善的自动控制，是安全生产的保障。项目采用DCS系统对RTO本体及热能回收系统进行自动控制。由于涉及多个功能区，一方面，各区域设备由于生产用能相互关联；另一方面，设备又具有相对独立的要求，导致各区域电控连锁关系较为复杂，其控制要点如下：
(1)停机状态。RTO原始状态，超温安全自动阀位置：密闭，烟气不经余热换热器；新风系统原始状态，新风管路气动阀：打开，新风风机启动，新风始终经过余热换热器。
(2)运行状态。RTO炉内温度＜850℃，超温安全自动阀密闭；RTO炉内温度≥850℃，向DCS系统提供高温信号，超温安全自动阀(耐温960℃)打开，高温烟气经过余热换热器。
(3)热风温度过高(＞120℃)报警信号。出余热换热器后，热风回风管上设一个温度探头。当热风温度高于120℃时，给RTO提供高温报警信号，RTO超温安全自动阀进行调节，减小经过余热换热器的高温烟气量。
3、运行效果
项目于2017年通过由环保三同时验收，废气净化系统出口的检测结果见表3，结果表明经处理后的各类废气污染因子均能达标排放。
4、经济分析
(1)RTO系统(包括炉体、余热回收设备、新风风机等)总投资共计160万元。
(2)RTO系统有新风风机一台11kW/h，主引风机一台37kW/h，助燃风机一台3kW/h，吹扫风机一台5.5kW/h，控制柜耗电量为1.5kW/h；按每年工作7200h计算，每度电0.75元计算，共计：(58+11)kW/h×7200h×0.75元＝37万元/年。
(3)系统正常运行后，余热回收经济效益约为41万元/年。
一、RTO工作原理介绍
目前，在国内应用广泛、工艺技术较为成熟的蓄热式燃烧分解设备主要为三室RTO，即RTO分为三个蓄热室，其中蓄热室填充床为耐热、耐腐蚀的陶瓷材料填充，确保RTO热回收率在95%以上，以便更好的实现有机废气处理。
其工作原理如下：
有机废气被收集后经个蓄热室进入燃烧室，被点燃的天然气加热至760℃以上，氧化分解为CO2和H2O，达到有机废气处理目的。净化后的高温气体从第二个蓄热室排出，同时对该蓄热室进行加热。
当第二个蓄热室被高温气体加热到设定温度时，切换阀打开，有机废气从该蓄热室进入，在高温下被氧化分解，从个蓄热室排放出去，从而对个蓄热室进行加热，如此来回切换，实现在充分利用热能的情况下实现有机废气处理。
三个蓄热室的RTO系统多出一个蓄热室进入清扫状态，可有效防止未*分解的极少数有机废气逃逸，有机废气处理效果更佳。
二、RTO及相关设施危害因素分析
1、企业在原设计中未考虑使用RTO
在增上RTO时，仅考虑RTO装置本身对处理废气的适用性，而成套废气治理设备生产厂家仅提供RTO本体装置部分，对前、后附属处理设施未进行考虑，企业又未对废气治理设备配套进行正规设计，致使情况较为复杂的企业系统运行稳定性不够，甚至发生事故。
2、材料选择方面因素
因成本及腐蚀等问题，原料废气及放空等管线，中小企业会普遍选择PVC、玻璃钢等材料。使用上述材料的企业如原料气线未考虑防静电设计，易使静电积聚，在废气浓度超过爆炸极*，管线内发生爆炸。
3、仪表报警、连锁设施不足
RTO设施生产厂家只考虑本体设施工艺操作上的连锁，附属设施及安全设施方面未予充分考虑。比如未在上游废气出口设置浓度报警仪，无法及早知道废气浓度超标并及时采取措施避免炉堂温度超高、尾气温度同时超高等连锁反应。
4、系统未设置相应的安全设施
废气治理设备未设置相应的安全设施，如原料废气线防静电设施、原料废气进RTO前设置阻火器等，容易导致静电积聚导致爆炸及回火等情况发生。
5、工艺流程设置不合理
企业排放的往往不是单一的有机废气，除有机废气，经常带有酸、碱性气体，或者燃烧后有酸性气体产生。未设置吸收处理装置，会导致气量偏大，腐蚀设备管线，缩短设备、管线使用寿命、废气指标不合格。
三、安全对策措施
企业应根据自身实际工况，包括废气来源、组成、浓度变化、气量大小等，根据实际需要增设相应附属设施和安全设施。着重注意以下几个方面。
1、去除不宜进入RTO的有机废气组分
如采用冷凝方式回收部分高浓度有机废气组分;设置水喷淋装置吸收洗涤酸、碱类气体，保证进入RTO有机气体达到进气指标要求。
2、保证废气浓度、气量相对稳定
在有机废气进入RTO前，设置足够容积的缓冲罐，增加废气的停留时问，较好地混合气体浓度，并根据需要补充风量，避免高浓度、大气量废气直接进入RTO。
3、提高自动化控制程度
对关键操作参数实时监测和进行连锁控制，实时监测风机、阀门、燃烧器、酸碱度、废气浓度、炉膛和废气管道压力的参数变化，并按工艺安全要求设置相应连锁。
4、防止发生回火
缓冲罐至RTO管线等位置设置回火装置;紧急排放阀宜设置远程独立控制，防止在非正常情况下，气流堵塞，影响上游设置。
5、防止静电产生
废气管线宜采用金属材质，连接法兰进行跨接，系统进行可靠接地，防止静电积聚。
6、防止爆炸危害扩大
废气管道设置防爆膜、防止管道堵塞的泄压阀，缓冲罐上设置泄压阀，RTO炉膛设防爆口等安全设施，采用防爆风机。
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