蓄热式氧化器用陶瓷蓄热体性能测试及对比.pdf

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1、196化工机械2015焦蓄热式氧化器用陶瓷蓄热体性能测试及对比杨振华4蔡鹏山韩润(天华化工机械及自动化研究设计院有限公司)摘要介绍了蓄热式热氧化器(RTO)主要使用的几种陶瓷蓄热体，并模拟RTO设备的运行，测试几种蓄热体的性能，对RTO设备的设计具有指导意义。关键词蓄热式热氧化器陶瓷蓄热体热效率压降中图分类号TQ052．6文献标识码A文章编号0254．6094(2015)02-0196-03蓄热式热氧化器(RegenerativeThermalOx．idzer，RTO)是一种用于处理挥发性有机废气(VOC)的节

2、能型环保装置，考核RTO装置的主要指标是热效率和系统压降，这两项指标都与所用的陶瓷蓄热体有密切关系。蓄热体性能测试是在不同床层高度、不同流速和不同阀切换时间下测试不同陶瓷蓄热体的热效率和压降，对蓄热式换热器及蓄热式氧化器的设计等具有技术指导意义。笔者模拟RTO设备的运行，对4种陶瓷蓄热体的热效率和压降进行了测试。1蓄热式热氧化器典型的两床式RTO结构示意图如图1所示。RTO启动前先通过燃烧器对燃烧室和蓄热床进行预热；预热完成后，含有VOC的尾气进入蓄热床A进行预热，然后在燃烧室内VOC充分氧化放热；氧化完成后洁

3、净的气体通过蓄热床B冷凝，将热量传递给蓄热床B后排人大气，此过程为半个周期。半个周期结束后，阀门切换，含有VOC的尾气先通过蓄热床B进行预热，然后在燃烧室内氧化放热，最后通过蓄热床A进行热交换放热，放热完成后，洁净的气体排人大气，至此完成一个周期。VOC高温氧化产生的热量除了满足RTO自热运行外，还有多余的热量输出，可将这些富余的热量进行二次回收利用。图1两床式RTO结构示意图因陶瓷材料具有良好的耐高温、抗氧化、耐腐蚀性能和足够的机械强度，且其价格低廉，RTO设备都采用陶瓷材料作为蓄热体。陶瓷蓄热体的材料主要有

4、黏土、刚玉、莫来石及堇青石等，常见的蓄热体形状主要有球形、鞍环状、管状、多层板片(或波纹板)和蜂窝状¨]。目前蓄热式热氧化器常用的4种蓄热体及其性能指标见表1。{杨振华，男，1982年10月生，工程师。甘肃省兰州市，730060。第42卷第2期化工机械197表1蓄热式热氧化器常用的蓄热体及其性能指标2陶瓷蓄热体的性能测试两床式RTO测试模拟装置的主体结构由燃烧室、两个陶瓷蓄热体蓄热床和两个切换阀组成，先将其加热至工作温度再进行测试。空气(温度为丁，)由引风机吸入后从蓄热床A底部进入，空气被加热，至蓄热床B床层表

5、层时其温度为T。；空气通过蓄热床B，该陶瓷床吸收空气所带的热量，至床层底部时温度降至丁。，然后通过切换阀排放。在达到规定的切换时间后阀切换，空气再从蓄热床B底部进入，空气被加热，至蓄热床A床层顶层时其温度为T。；空气通过蓄热床A，该陶瓷床吸收空气所带的热量，至床层底部时温度降至r。然后通过切换阀排放。如此周期性切换，就可以连续测试蓄热床A和B的蓄热能力，同时通过测压系统的测试可得到陶瓷床在热态工作温度下的压降△P”热效率叼的计算式为：-q=(T。一T，．)／(T。一T．)(1)式中ri——蓄热床进VI温度，℃。

6、压降△p。的计算式为：ApⅣ=Ap／H(2)式中H——蓄热体床层高度，m；△F卜蓄热体床层总压降，Pa。在室温条件下利用阀门调节空气流速M，测得4种陶瓷蓄热体的压降卸。如图2所示。从图2可以看出：MLM．180、40×40孑L蜂窝陶瓷和Lantecomb—H蓄热体的压降相差不大，而25mm矩鞍环蓄热体的压降明显高于前3种。这是由于MLM一180、40×40孔蜂窝陶瓷和Lantecomb—H蓄热体的孑L隙率相当，且都为规整蓄热体，有直通的气流通道，而25mm矩鞍环蓄热体属于散堆蓄热体，无规则的气流通道增大了气体的

7、压降。图2不同空气流速下4种陶瓷蓄热体的压降趋势在室温条件下，将RTO测试装置的燃烧室温度升至850℃后，使空气流速分别为1．0、1．2、1．5m／s，切换阀切换时间分别为60、90、120、180、240s，测试该条件下左右反应室的温度、空气进／出口温度、空气进／出口流量和蓄热床压降，并通过记录仪记载实验数据，按式(1)、(2)分别计算各蓄热体在不同床层高度、不同气体流速和不同切换阀切换时间下的热效率和压降。床层高度为1．5m、切换阀切换时间为60s时4种陶瓷蓄热体的热效率和压降趋势如图3所示。从图3可以看出

8、：在相同床层高度、切换时间和气体流速条件下，4种陶瓷蓄热体的热效率大小为Lantecomb-H>40×40孔蜂窝陶瓷>MLM一180>25mm矩鞍环，压降大小为Lantecomb-H>25mm矩鞍环>40×40孔蜂窝陶瓷>MLM一180。198化工机械2015焦?蛊●山、乱司逝Hgb．压降图3不同空气流速下4种陶瓷蓄热体的热效率和压降趋势对于同一种蓄热体，空气流速增大时，蓄热体热效率降