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）是一種用於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│↟，安全效能高；

2）VOCs的淨化效率高│↟，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│↟，還可實現餘熱回收；

4）低溫燃燒不產生的氮氧化物；

5）投資和執行成本價效比高；

6）系統自動化執行程度高│↟，PLC控制│↟，可實現無人值守；

7）裝置結構緊湊✘₪✘✘、佔地小│↟，便於安裝◕·。

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│↟，室內部分割槽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◕·。位於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迴圈時間約為2到4分鐘◕·。

圖 GRTO工作示意圖

廢氣透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後匯入氧化爐腔◕·。當廢氣經過蓄熱床時│↟，溫度會急劇上升◕·。在燃燒室氧化反應後│↟，高溫乾淨的氣體會透過並加熱另一側的蓄熱床◕·。為了提高蓄熱床的熱回收效率│↟，系統透過PLC定時控制雙切風門作動來切換廢氣的流動方向◕·。這樣週期性的切換使溫度更加均勻的分佈到整個氧化爐體◕·。

二.安全型蓄熱式氧化爐（GRTO）系統優勢

1.安全性高

1.1 機械硬體設計安全性

1）阻爆轟阻火器

廢氣處理裝置與製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氧化室由於壓力波動涉及管道發生回火│↟，在GRTO入口需安裝阻火器◕·。阻火器的效能要求及其質量檢測方法完全符合國家相關要求◕·。

2）近零洩漏提升閥

由於氣流換向閥的好壞對GRTO裝置的執行非常關鍵│↟，因此係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✘₪✘✘、製造和安裝；閥座與閥板閥座雙密封保持閥門長期執行並可保證氣密性│↟，金屬與金屬線型密封使用特殊加封處理達到閥門零洩漏│↟，系統VOCs氧化處理效率達到更高的去除效率│↟，並能延長閥門使用壽命◕·。閥門精度高│↟，執行可靠◕·。

三向切換閥門由氣動制動器推動│↟，並且由PLC控制以保持其最佳的能耗；

圖提升閥示意圖

上海安居樂環保科技股份有限公司GRTO經過上海特種裝置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正常執行時閥門切換時間一致）│↟，做打壓檢測；洩漏量為0.04mm³/s │↟，洩漏率為億分之0.0014│↟，遠小於國家蓄熱室氧化裝置設計規範0.2%洩漏要求│↟，可在GRTO應用方面實現近零洩漏◕·。

提升切換閥的效能不僅關係著RTO系統的廢氣處理效率│↟，更是整個系統安全執行的關鍵◕·。

3）洩爆門

現實裝置執行中│↟，在適當的位置加洩爆門│↟，如GRTO頂部裝爆門│↟，此洩爆門可以靠自重關閉│↟，洩爆後不會影響GRTO的正常執行◕·。

4）保溫

治理工程管道✘₪✘✘、裝置煙氣溫度超過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✘₪✘✘、排風管道採用金屬材質│↟，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│↟，接地電阻小於4Ω；

安裝符合GB 50057《建築物防雷設計規範》規定的避雷裝置◕·。

2）防護防爆等級

風機✘₪✘✘、電機和置於現場的電氣儀表等裝置的防爆等級不低於現場級別│↟，防護等級滿足或高於現場使用工況◕·。

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爐體頂部設定高溫熱旁通│↟，並配備高溫比例調節閥│↟，用於洩去VOCs濃度過高時GRTO爐膛蓄積的熱量◕·。

2）GRTO提升閥氣封

由於本專案廢氣VOCs組分十分複雜│↟，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採用儀表風做氣封│↟，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│↟，保持系統原位執行│↟，為爭取恢復電源或安全停機留下充足的準備時間（壓縮空氣儲罐用於系統故障停機時閥門的動作執行）◕·。

2）高溫限制器

高溫限制器於主控制盤上獨立控制│↟，並需經FM 認證│↟，高溫控制報警│↟，此報警訊號不經過 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感測器失去監測功能│↟，立即自動關閉燃燒器◕·。

3）系統壓力溫度線上監測連鎖控制設計

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│↟，則採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 規範（國消防協會制定）要求◕·。

嚴格控制GRTO裝置燃燒器的點火程式◕·。GRTO裝置的燃燒器為長明火裝置│↟， 在執行過程中必須保證不熄滅│↟，否則在GRTO裝置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 執行過程安全設計

（1）安全啟機預熱▩•·▩：

高壓點火過程由火焰佔測儀來觀察和控制│↟，首先點燃燃料串的母火│↟，確認無誤後再匯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）規定設定兩個由FM（工廠互助保險協會）認證的快關閥門│↟，並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乾淨│↟，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）│↟，透過PLC程式自動控制關閉進氣閥│↟，全開異常外排和新風閥│↟，使GRTO裝置完全透過新鮮風降溫◕·。GRTO爐膛溫度透過2根高溫熱電偶進行實時監控│↟，執行過程PLC程式透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│↟，可透過GRTO裝置的洩溫口進行緊急排溫◕·。

（4）報警

在觸控式熒幕上會時刻顯示系統執行狀態│↟，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│↟，便於及時排查系統故障◕·。

（5）引風機故障處理

引風機故障自動採取停爐處理◕·。GRTO裝置在執行過程中如若引風機發生故障停止執行│↟，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) 所有壓力錶都顯示正確；

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│↟，確保無洩漏；

e) 裝置生產✘₪✘✘、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✘₪✘✘、執行費用低

VOCs去除率高✘₪✘✘、排放濃度穩定│↟，其中│↟，我公司在設計GRTO時│↟，注重以下幾項方面資料從而提高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佈均勻；

圖  模擬示意圖

3）採用高密封性的提升閥進行廢氣風向切換│↟，洩漏率遠低於國家規定的0.2%的洩露率│↟，並經過“上海市特種裝置監督檢驗技術研究院”的閥門洩露檢測│↟，從而避免因提升閥洩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

我公司透過最佳化蓄熱體結構及佈置方案│↟，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控制系統採用PLC控制系統對蓄熱氧化系統進行自動控制和調節◕·。可對生產系統的主要用電裝置根據工藝要求│↟，採用現場手動控制✘₪✘✘、自動控制並具有遠端控制系統◕·。控制級別由高到低為▩•·▩：現場手動控制✘₪✘✘、遠端控制✘₪✘✘、自動控制◕·。

3.2 可維護性好

1）系統採用高自動化閥門✘₪✘✘、儀表等配件│↟，避免手動操作│↟，提高維護效能；

2）系統選用高效能✘₪✘✘、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．成果鑑定證書與國家安全認證

1. GRTO技術成果鑑定證書

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保“GRTO-安全型蓄熱式焚燒爐VOCs尾氣處理系統環境保護技術”做了技術鑑定│↟，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│↟，該系統整合度與自動化水平高│↟，且有安全性好✘₪✘✘、執行穩定✘₪✘✘、可靠✘₪✘✘、高效等特點│↟，可適用於石油化工✘₪✘✘、煤化工✘₪✘✘、農藥✘₪✘✘、精細化工✘₪✘✘、噴塗✘₪✘✘、印刷等行業VOCs廢氣處理◕·。