煤化工
GRTO（安全型蓄熱式氧化爐）技術工藝介紹
安居樂蓄熱式氧化氧化爐（Guarantee Regenerative Thermal Oxidizer）是一種用于處理中高濃度揮發性有機廢氣的節能高效安全環保裝置。原理是將廢氣加熱到800℃以上，廢氣中的有機物在高溫下發生氧化反應，使廢氣中的碳氫化合物變成CO2和H2O，直接排放到大氣。
主要技術特點：
1）我公司安全型蓄熱式氧化技術（GRTO）獲得國家環保部技術評估認可，安全性能高；
2）VOCs的凈化效率高，在滿足排放標準的前提的同時，可實現較高的VOCs去除率（≥99.5%）；
3）熱效率高（≥95%），若廢氣熱值較高，還可實現余熱回收；
4）低溫燃燒不產生的氮氧化物；
5）投資和運行成本性價比高；
6）系統自動化運行程度高，PLC控制，可實現無人值守；
7）設備結構緊湊、占地小，便于安裝。
一.GRTO系統工作流程
安居樂安全型蓄熱式氧化爐是由三個加固保溫之室所構成，室內部分區域填滿耐高溫陶瓷蓄熱材，利用天然氣加熱維持燃燒爐內之燃燒室設定溫度。位于GRTO旁邊的切換閥和風管通道，不僅可以控制廢氣的進出方向，而且使廢氣在 GRTO 爐內作一個順時針和逆時針流動的作用。此方向切換的模式由PLC 控制完成，PLC 的這種定期切換的控制大大提高了系統熱回收效率。一般一個切換動作的循環時間約為2到4分鐘。
圖 GRTO工作示意圖
廢氣通過熱回收室進入氧化室，在這個過程中，高溫蓄熱陶瓷會先預熱入口廢氣然后導入氧化爐腔。當廢氣經過蓄熱床時，溫度會急劇上升。在燃燒室氧化反應后，高溫干凈的氣體會通過并加熱另一側的蓄熱床。為了提高蓄熱床的熱回收效率，系統通過PLC定時控制雙切風門作動來切換廢氣的流動方向。這樣周期性的切換使溫度更加均勻的分布到整個氧化爐體。
二.安全型蓄熱式氧化爐（GRTO）系統優勢
1.安全性高
1.1 機械硬件設計安全性
1）阻爆轟阻火器
廢氣處理設備與制程廢氣多用管道相連，為了進一步保障生產車間內的安全，防止GRTO氧化室由于壓力波動涉及管道發生回火，在GRTO入口需安裝阻火器。阻火器的性能要求及其質量檢測方法完全符合國家相關要求。
2）近零泄漏提升閥
由于氣流換向閥的好壞對GRTO設備的運行非常關鍵，因此系統所用切換閥門由安居樂GRTO氣動提升閥是全權由安居樂設計、制造和安裝；閥座與閥板閥座雙密封保持閥門長期運行并可保證氣密性，金屬與金屬線型密封使用特殊加封處理達到閥門零泄漏，系統VOCs氧化處理效率達到更高的去除效率，并能延長閥門使用壽命。閥門精度高，運行可靠。
三向切換閥門由氣動制動器推動，并且由PLC控制以保持其最佳的能耗；
圖提升閥示意圖
上海安居樂環?？萍脊煞萦邢薰綠RTO經過上海特種設備監督檢驗技術研究院測試，對10000 m3/h GRTO的提升閥加壓至5500 Pa；停留120s（與GRTO正常運行時閥門切換時間一致），做打壓檢測；泄漏量為0.04mm3/s ，泄漏率為億分之0.0014，遠小于國家蓄熱室氧化裝置設計規范0.2%泄漏要求，可在GRTO應用方面實現近零泄漏。
提升切換閥的性能不僅關系著RTO系統的廢氣處理效率，更是整個系統安全運行的關鍵。
3）泄爆門
現實設備運行中，在適當的位置加泄爆門，如GRTO頂部裝爆門，此泄爆門可以靠自重關閉，泄爆后不會影響GRTO的正常運行。
4）保溫
治理工程管道、設備煙氣溫度超過60 ℃時，需要做防燙保溫，保溫設計滿足SGBZ-0805的相關規定
1.2 電氣設計安全性
1）防雷/防靜電/接地
進風、排風管道采用金屬材質，法蘭跨接，系統接地，防止靜電產生和積聚；
具備短路保護和接地保護功能，接地電阻小于4Ω；
安裝符合GB 50057《建筑物防雷設計規范》規定的避雷裝置。
2）防護防爆等級
風機、電機和置于現場的電氣儀表等設備的防爆等級不低于現場級別，防護等級滿足或高于現場使用工況。
3）其他防護措施
配備“隔離安全柵”等，防止儀表、閥門故障產生的火花引起事故。
1.3 工藝設計安全性
1）GRTO熱旁通
在GRTO爐體頂部設置高溫熱旁通，并配備高溫比例調節閥，用于泄去VOCs濃度過高時GRTO爐膛蓄積的熱量。
2）GRTO提升閥氣封
由于本項目廢氣VOCs組分十分復雜，可能會有低燃點VOCs在蓄熱體中下部即發生氧化燃燒反應，為防止GRTO提升閥切換時蓄熱體內部的火苗或火花回火，在提升閥的密封面上采用儀表風做氣封，防止爐膛回火到廢氣管道，避免安全事故的發生。
1.4 控制系統設計安全性
1）UPS（&應急壓縮空氣儲罐）設計
一旦突然停電，UPS將維持系統正常運轉，保持系統原位運行，為爭取恢復電源或安全停機留下充足的準備時間（壓縮空氣儲罐用于系統故障停機時閥門的動作執行）。
2）高溫限制器
高溫限制器于主控制盤上獨立控制，并需經FM 認證，高溫控制報警，此報警信號不經過 PLC 而直接與燃燒器聯接，如超過設定溫度，立即關閉燃燒器。高溫限制器如果失去功能或者溫度傳感器失去監測功能，立即自動關閉燃燒器。
3）系統壓力溫度在線監測連鎖控制設計
實時監測：爐膛溫度、蓄熱陶瓷（上中下層）溫度、GRTO排氣溫度等溫度數值，以及燃料管路壓力、蓄熱陶瓷壓差、GRTO進出口管路壓差、助燃風與爐膛壓差等壓力（壓差）數值，若以上數值發生異常，則采取對應的安全聯鎖措施進行控制。
4） GRTO 點火安全設計
GRTO 系統的設計參照 NFPA 86 規范（國消防協會制定）要求。
嚴格控制GRTO設備燃燒器的點火程序。GRTO設備的燃燒器為長明火裝置， 在運行過程中必須保證不熄滅，否則在GRTO設備內的廢氣可能會達到爆炸極限， 一旦再次點火可能發生爆炸事故。燃燒器的重新點火必須要嚴格遵守操作規程，如若違規操作點火，可能導致爆炸事故。
5）GRTO 運行過程安全設計
（1）安全啟機預熱：
高壓點火過程由火焰占測儀來觀察和控制，首先點燃燃料串的母火，確認無誤后再導入天然氣點燃主火進行預熱爐體。在天然氣燃料串根據NFPA（美國消防協會）規定設置兩個由FM（工廠互助保險協會）認證的快關閥門，并配有調壓閥來將管道柴油壓力調整至GRTO系統所需的壓力。
（2）吹掃
在GRTO啟動時，根據NFPA規定先對GRTO進行吹掃，至少置換6倍GRTO體積的新鮮空氣，吹掃的目的是將殘留在GRTO管道和爐膛內的有機物清理干凈，避免點火時引爆。
（3）控溫
當GRTO溫度出現異常時（即前端濃度太高），通過PLC程序自動控制關閉進氣閥，全開異常外排和新風閥，使GRTO設備完全通過新鮮風降溫。GRTO爐膛溫度通過2根高溫熱電偶進行實時監控，運行過程PLC程序通過自動調節燃氣調節比和相關閥門控制爐膛溫度的穩定。當爐膛溫度出現異常升溫時，可通過GRTO設備的泄溫口進行緊急排溫。
（4）報警
在觸控式熒幕上會時刻顯示系統運行狀態，如果系統發生報警，將會在觸控式熒幕上顯示何時何地發生何種報警，便于及時排查系統故障。
（5）引風機故障處理
引風機故障自動采取停爐處理。GRTO設備在運行過程中如若引風機發生故障停止運行，可能導致GRTO內的焚燒廢氣不能及時排出，可能發生爐體火災甚至爆炸等事故。
（6）燃燒系統測試
a) 所有壓力開關都會進行高壓和低壓雙向風壓測試，直至設定值報警；
b) 所有壓力表都顯示正確；
c) 所有緊急切斷閥都能正確按順序開關；
d) 管路系統測試壓力為工作壓力的1.5倍，確保無泄漏；
e) 設備生產、監督以及測試符合ISO 9001:2000工藝要求。
2.VOCs去除率高、排放濃度穩定、運行費用低
VOCs去除率高、排放濃度穩定，其中，我公司在設計GRTO時，注重以下幾項方面數據從而提高GRTO系統VOCs去除率：
1）GRTO廢氣停留時間按照1.2s設計，VOCs去除率≥99.5%；
2）對GRTO爐膛做流體與熱量耦合方針，使爐膛內部高溫區域分布均勻；
圖 仿真示意圖
3）采用高密封性的提升閥進行廢氣風向切換，泄漏率遠低于國家規定的0.2%的泄露率，并經過“上海市特種設備監督檢驗技術研究院”的閥門泄露檢測，從而避免因提升閥泄漏率加高的問題導致尾氣排放濃度波動；
圖 系統提升閥照片
我公司通過優化蓄熱體結構及布置方案，可將GRTO系統熱效率提高至95%以上，每年可為甲方節省的燃料費用＞100萬元人民幣。
3.可操作性高、可維護性好
3.1 PLC設計、自動化程度高
GRTO控制系統采用PLC控制系統對蓄熱氧化系統進行自動控制和調節?？蓪ιa系統的主要用電設備根據工藝要求，采用現場手動控制、自動控制并具有遠程控制系統?？刂萍墑e由高到低為：現場手動控制、遠程控制、自動控制。
3.2 可維護性好
1）系統采用高自動化閥門、儀表等配件，避免手動操作，提高維護性能；
2）系統選用高性能、高可靠性的供應商，降低配件故障率，提提升系統整體穩定性。
三．成果鑒定證書與國家安全認證
1. GRTO技術成果鑒定證書
2. 國家安全認證
“科發會評字[2018]第004號”文，環境保護技術會議評估報告對上海安居樂環?！癎RTO-安全型蓄熱式焚燒爐VOCs尾氣處理系統環境保護技術”做了技術鑒定，認為該技術在安全上、處理效率上相比國內外同類技術有先進性，該系統集成度與自動化水平高，且有安全性好、運行穩定、可靠、高效等特點，可適用于石油化工、煤化工、農藥、精細化工、噴涂、印刷等行業VOCs廢氣處理。
