咨詢電話：RTO系統(tǒng)中的蓄熱體使用要點淺談
在YIHEAC往期公眾號文章中，我們分享過RTO蓄熱陶瓷體的組成成分、物理特性以及選型注意事項，并且提到在RTO的長期運行中可能碰到的堵塞問題，分為有機鹽類堵塞、含硅類物質(zhì)堵塞以及聚合物等等，本期我們將著重分享RTO蓄熱陶瓷體的幾個實用細節(jié)，并希望給我們的合作伙伴提供運維支持，同時希望大家多多指正批評。
蓄熱式熱力氧化裝置（RTO）是利用陶瓷蓄熱體來儲存有機廢氣分解時產(chǎn)生的熱量，并用陶瓷蓄熱體儲存的熱能來預(yù)熱和分解未被處理的有機廢氣，從而達到很高的熱效率，氧化溫度760℃以上，廢氣中的有機物才能在短時間內(nèi)徹底氧化分解。蓄熱體通過吸收和釋放熱量，高效利用有機物在氧化分解過程中的能量。不論在處理效率上（≥99.5%）還是運維費用上，是目前處理有機廢氣較好的手段。而蓄熱體作為減少RTO裝置運行費用的核心單元，需要具有冷熱交替時不變形、熱交換速度快、結(jié)構(gòu)強度高、耐用年數(shù)長等性能。合肥義禾作為RTO的設(shè)計、制造和建設(shè)、運維廠家，一直以來專注于其在RTO系統(tǒng)設(shè)計中的使用優(yōu)化研究，并提出了諸多優(yōu)化改進建議，從而保證RTO具備更高的熱回收效率，更穩(wěn)定地運行，以及給客戶帶來更安全節(jié)能的使用體驗。今天YIHEAC小編就從功能、型式選擇、使用注意事項等方面再次就RTO蓄熱陶瓷體使用需要注意的實用要點淺談一二。
陶瓷蓄熱體
一、 蓄熱體在RTO系統(tǒng)中的功能
RTO內(nèi)部圖
在三床式RTO中，陶瓷蓄熱體反復(fù)的吸熱和放熱，類似RTO系統(tǒng)熱量交換器。當(dāng)低溫度的有機廢氣通過蓄積熱量的A蓄熱室高熱陶瓷蓄熱體時，蓄熱體將儲存的熱量釋放給廢氣，使廢氣溫度升高到所需的預(yù)熱溫度，反之陶瓷蓄熱體自身被低溫度有機廢氣冷卻降溫；預(yù)熱后的有機廢氣進入燃燒室，經(jīng)高溫?zé)峤夂?/span>的凈化煙氣通過低溫度的C蓄熱室蓄熱體時，高溫?zé)峤馑尫懦鰜淼臒崃勘坏蜏囟忍沾尚顭狍w吸收，使高溫?zé)峤鉄煔?/span>冷卻，蓄熱體本身相當(dāng)于被加熱，蓄熱室 B則用于反吹殘留有機廢氣，整個RTO系統(tǒng)如此周而復(fù)始地循環(huán)往復(fù)，陶瓷蓄熱體反復(fù)蓄熱放熱，使得VOCs既被高效轉(zhuǎn)化成潔凈的CO2和H2O，同時反應(yīng)所釋放出來的熱量被充分高效回收利用，所以RTO是目前雙碳目標(biāo)下一種優(yōu)秀的碳中和方式。
在RTO正常運轉(zhuǎn)時，不考慮助燃條件的話，在切換閥切換的時間段內(nèi)，RTO集氣室內(nèi)的流速會發(fā)生變化，蓄熱體輸出的氣體溫度開始是接近爐膛溫度的，隨著時間的推移，溫度會逐漸變低，等到切換閥再一次換向時，溫度達到低點。在加熱階段，熱的煙氣主要以對流和輻射的方式被排放到陶瓷蓄熱體表面，以進行預(yù)熱。在冷卻時期，蓄熱體主要以對流和輻射的方式將熱量通過陶瓷蓄熱體表面釋放出來，傳遞給被預(yù)熱有機廢氣。通過不同蓄熱室的切換，將熱量較大限度地保留在爐內(nèi)，大大降低了熱量損失，這使得RTO裝置熱回收效率達到95%以上。
被二氧化硅堵塞的陶瓷蓄熱體
二、 陶瓷蓄熱體的型式選擇
一般來說，RTO蓄熱體的材料主要有規(guī)整蜂窩陶瓷、馬鞍環(huán)以及球狀陶瓷蓄熱體等等。目前YIHEAC在設(shè)計RTO時常用的蓄熱體形式包括散堆材料（顆粒填料，如矩鞍環(huán)）和規(guī)整填料（如蜂窩填料和板波紋填料）。為了降低床層阻力，使氣體通過順暢，目前在RTO裝置中大多采用規(guī)整填料，特別是蜂窩狀陶瓷蓄熱體，蜂窩陶瓷蓄熱體與其他蓄熱體（如陶瓷球等）相比具有比表面積大、阻力損失小、熱脹冷縮系數(shù)小、抗熱性能好等優(yōu)點。陶瓷蜂窩填料一般做成150mm*150mm*150mm或150mm*150mm*300mm的柱狀蓄熱體，并整砌于RTO的蓄熱室中。
由于規(guī)整陶瓷以及散堆陶瓷各有優(yōu)缺點，比如規(guī)整陶瓷為了提高熱回收效率，在設(shè)計時會較大程度地提高比表面積，從而較大程度地實現(xiàn)熱量交換，這就意味著對于一塊蜂窩陶瓷來說，同等材質(zhì)以及使用條件下，小孔越多，可能意味著熱回收效率越高。但是這樣也帶來了使用工況下的耐熱沖擊能力、多層堆疊時的承載能力以及面對醫(yī)化行業(yè)復(fù)雜氣體氧化帶來的堵塞問題等諸多挑戰(zhàn)。那么，如何面對這些挑戰(zhàn)，也變成了YIHEAC設(shè)計工程師們的重要難題，如何在使用過程中更好地維護和使用陶瓷蓄熱體，也變成了我們的研究方向。綜合YIHEAC的超過百個案例現(xiàn)場總結(jié)的經(jīng)驗，我們強烈建議使用單位和設(shè)計單位在交付RTO設(shè)備時，注意協(xié)助我們的客戶，如何更好地維護陶瓷蓄熱體，從而提高長期使用價值。
三、陶瓷蓄熱體的使用注意要點
（1）在陶瓷蜂窩體材料的選用上，不應(yīng)一味追求含鋁量。含鋁量越高，耐火度越高，但抗熱震性卻越差。有條件的話，在同一蓄熱室內(nèi)宜采用兩種材料，由爐內(nèi)至爐外方向依次采用剛玉、莫來石、菫青石質(zhì)（或相近材質(zhì)），達到抗熱震性和耐火度的較好優(yōu)化，但是這一點對大多數(shù)使用單位來說具有更高的挑戰(zhàn)性。
（2）在RTO的使用過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制顆粒物的進入，盡可能采用一些積極的預(yù)處理措施，將粉塵等顆粒物的濃度嚴(yán)格控制在5mg/m3濃度以下，減少固體顆粒物聚集，進而阻止它們被吸入蓄熱陶瓷體內(nèi)，造成蓄熱陶瓷體的堵塞損壞。
（3）合理地選擇陶瓷蓄熱體孔距及壁厚。有條件的話，蓄熱體孔眼盡量采用兩種形式，靠近爐膛高溫部位的第一層采用大孔厚壁結(jié)構(gòu)，其余部分采用小孔薄壁結(jié)構(gòu)。盡量不為了追求比表面積大，選用過于細小的孔眼結(jié)構(gòu)，影響強度并造成堵塞。
（4）有機廢氣以及天然氣的不完全燃燒，將在蓄熱體內(nèi)進行二次燃燒，造成蜂窩體損壞。設(shè)計燒嘴時，應(yīng)充分考慮兩噴口的角度、距離及兩股射流的動量比。同時控制空燃比，保證有機廢氣或者天然氣完全燃燒。這樣在陶瓷蓄熱體內(nèi)就可以減少二次燃燒的問題。
每層蜂窩體之間留有部分間隙（弧面連接），使氣流通暢，避免灰塵堵塞。根據(jù)孔距與壁厚的大小選擇合適的切換閥換向時間。合理地換向時間有利于切換閥等關(guān)鍵設(shè)備的使用壽命。
那么，在陶瓷蓄熱體使用過程中如果發(fā)生堵塞情況該如何清理呢？綜合YIHEAC工程師的運維經(jīng)驗以及藍太克供應(yīng)商的設(shè)計經(jīng)驗，我們簡單羅列了以下幾種清洗堵塞的陶瓷蓄熱體的方法和注意事項，希望給您帶來價值。
四、清洗堵塞蓄熱陶瓷的方法和注意事項
首先確認蓄熱材料被什么樣的物質(zhì)堵塞，有些膠黏狀的物質(zhì)或玻璃像的二氧化硅堵塞后，是沒有辦法清洗的。膠黏狀的物質(zhì)一般是用Bakeout方法在蓄熱床層用高溫方法燒掉，二氧化硅堵塞成玻璃相的只能更換。
一般YIHEAC建議的清洗陶瓷方法有如下幾種：
（1）不用移動蓄熱陶瓷，在RTO里面直接用水沖洗陶瓷孔道。
（2）不用移動蓄熱陶瓷，使用工業(yè)吸塵器清洗表層的灰塵，或者利用高壓氣槍吹掃陶瓷的孔道：
（3）將蓄熱陶瓷搬出來（或只搬上面幾層）用水或者高壓氣槍進行清洗。以多年的經(jīng)驗，無論哪一種型號的蓄材，靠近爐膛的蓄熱材層多會出現(xiàn)裂紋，安裝在蓄熱床層還看不出，一旦拿出，會有部分破裂，經(jīng)過高壓水或氣的沖擊下破裂的比例會增加，因此在準(zhǔn)備拿出蓄熱材的情況下，請預(yù)先準(zhǔn)備備用的陶瓷蓄熱體，備品的數(shù)量以第一層和第二層的總量X%預(yù)估的破損比例。
如果使用以上（1）或（2）種水洗的方法，清洗完并安裝在爐膛后，需要將水分通過低溫烘爐的方式烘干。因為有些工藝的陶瓷蓄熱體因為成型工藝和材料的原因，親水率相對較高，在清洗后，水分被吸附在微孔里，如果升溫過快，微孔水分迅速膨脹，容易對蓄熱材造成微裂紋，導(dǎo)致蓄熱材壽命降低。
有關(guān)烘爐，不同的供應(yīng)商有自己的烘爐操作方法和規(guī)范流程，以下是YIHEAC建議的烘爐建議，僅供參考。
五、陶瓷烘爐注意事項
以下是烘爐時需要注意的事項（水洗清理）。
（1）潮濕的陶瓷在烘爐的時候要注意盡量降低升溫速度，我們建議設(shè)定溫度慢慢上升到100-120℃左右，推薦升溫速率為≤6℃/分鐘。
（2）當(dāng)溫度升至100-120℃左右時，建議維持1—3個小時，可以將陶瓷中絕大部分的水分慢慢烘干。
（3）然后持續(xù)升溫至正常運行溫度，但也要將升溫速率控制在≤9℃/分鐘。
（4）在烘爐的過程中也要保持RTO的風(fēng)機處于工作狀態(tài)（抽空氣）?？梢约涌焖值恼舭l(fā)，同時可以使加熱器的熱量分布更加均勻，使表層陶瓷不至于過熱。
（5）待陶瓷處于設(shè)定溫度后，先通入空氣試運行幾個循環(huán)后，再通入待處理廢氣，正常運行RTO。
此清洗和烘爐方法及注意事項適用于所有蓄熱材料。
目前，針對RTO處理VOCs方面的研究，主要集中在蓄熱體高度、填充物形狀、材質(zhì)等因素對蓄熱體的蓄熱效率和壓力損失。YIHEAC的工程師們會在工藝設(shè)計上、陶瓷蓄熱體選材質(zhì)和型式選擇上嚴(yán)格控制質(zhì)量，例如要求減少含硅有機物、聚合物及粉塵等直接進入RTO蓄熱室內(nèi)，同時會在RTO內(nèi)設(shè)計特殊格柵以及陶瓷蓄熱體結(jié)構(gòu)，便于對蓄熱陶瓷體進行沖洗及更換，并且會對不同的工況條件下的客戶提供不同的操作維護說明手冊，提供詳細的蓄熱陶瓷沖洗說明，降低因沖洗不當(dāng)對陶瓷的損傷，以增加蓄熱陶瓷使用壽命，降低更換率，從而保證合作伙伴的RTO安全、高效、穩(wěn)定地運行，給企業(yè)帶來長期可持續(xù)的經(jīng)濟價值。
文中部分觀點來自YIHEAC工藝工程師以及售后工程師的經(jīng)驗總結(jié)，部分來自客戶的反饋意見，部分來自供應(yīng)商的建議，不代表對陶瓷蓄熱體使用和維護的標(biāo)準(zhǔn)性，僅作為YIHEAC的給大家提供參考建議。特別感謝客戶和供應(yīng)商的大力支持，由于我們的才疏學(xué)淺，文中難免出現(xiàn)疏漏之處，還望廣大朋友多多指點和指正，不勝感激。
