RTO焚燒爐的運行能耗分析及相關計算

導讀：RTO焚燒爐的運行能耗主要是電和燃料。電耗與設備選型有關，一旦選定設備，電耗基本確定，但燃料的消耗往往波動較大。主要是因為在實際生產中，因廢氣量以及濃度不穩定，在啟動及運行過程中，需要經常補充燃料以維持燃燒室溫度。所以關于燃料的消耗需要更加關注。

企業新建治污設施或對現有治污設施實施改造，應依據排放廢氣的濃度、組分、風量，溫度、濕度、壓力，以及生產工況等，合理選擇治理技術?！吨攸c行業揮發性有機物綜合治理方案》中提到，鼓勵企業采用多種技術的組合工藝，提高VOCs治理效率。

我國化工行業目前比較常見的廢氣處理設備是RTO蓄熱式焚燒爐。與傳統的廢氣處理設備相比，它具有處理效率高、運行成本低等優點。但如果RTO焚燒爐運行管理不善，車間廢氣處理控制不好，往往造成運行能耗大、成本高，企業往往因過高的成本而無法正常運行，使得廢氣超標排放時有發生。

RTO焚燒爐的運行能耗主要是電和燃料。電耗與設備選型有關，一旦選定設備，電耗基本確定，但燃料的消耗往往波動較大。主要是因為在實際生產中，因廢氣量以及濃度不穩定，在啟動及運行過程中，需要經常補充燃料以維持燃燒室溫度。所以關于燃料的消耗需要更加關注。

運行能耗

以10000Nm3/h為例，300天/年，24h/天運行；電費1.2元/kw.h，天然氣費3.6元/m3，壓縮空氣費0.2元/m3

1. 電耗：

29.5*0.8*300*24*1.2=203904元/年；

2. 天然氣：

58.4*0.25*300*24*3.6=378432元/年；

（天然氣消耗根據廢氣入口濃度變化而變化，此項按較低濃度下運行天然氣的損耗）

3. 壓縮空氣：

4*0.2*300*24*0.2=1152元/年；

合計：583488元/年

關于RTO的幾個簡單計算

1. 熱效率以及進出口溫差

熱效率=（Tcom-Tout）/(Tcom-Tout)*100%

圖片

式中：

Tcom——裝置燃燒室溫度，℃；

Tout——裝置進口氣體溫度，℃；

Tin ——裝置出口氣體溫度，℃。

假設RTO爐膛內的均溫為820℃，RTO進口溫度為20℃，RTO熱效率≥95%，計算RTO出口溫度及進出口溫差，即：

計算RTO出口的廢氣溫度為60℃，即溫差△T=40℃。

2. 空車運行天然氣的消耗量

RTO系統排放的熱量散失的途徑為廢氣帶走的熱量和RTO系統表面散熱。因系統排放的熱量中系統表面散熱遠小于廢氣帶走的熱量。故理論計算中RTO系統的表面散熱可以忽略不計。即我們假設工況為：

一套1萬風量的的三床式RTO，入口溫度為20℃，設計熱效率≥95%，爐膛平均溫度為820℃，天然氣熱值為36000kJ/Nm3。計算空車運行狀態的天然氣耗量即計算沒有VOCs進入時的天然氣空燒的耗量。

依照公式：

Q=CM△T

即RTO焚燒系統空車運行時的熱量需求為：

Q熱量：

1.005×1.293×10000×40=519786kJ/h;

計算得出天然氣的耗量為：

V天然氣：

519786÷36000=14.44Nm3/h。

3. 系統自供熱（不需要額外補充天然氣）時的最低濃度

以甲苯為例，假定上述RTO所處理的廢氣全部為甲苯，

當甲苯所釋放的熱能大于或等于RTO焚燒運行時的熱量需求，

即Q甲苯≥519786kJ/h時，系統可實現自供熱。

甲苯熱值=3918KJ/mol，

摩爾質量=92g/mol，

計算需要燃燒甲苯的量為12205.29g/h，

處理風量為10000Nm3/h，

折換濃度為1220.53mg/m3。

4. 計算系統進氣的最高濃度

先計算混合氣體的爆炸極限：

L=1/(Y1/L1+Y2/L2+Y3/L3）,

式中：

Y1、Y2、Y3代表各組分在混合氣體中的體積分數；

L1、L2、L3代表各組分的爆炸極限；

RTO的進氣濃度要控制小于爆炸極限的1/4，根據摩爾質量換算出RTO的進氣濃度上限。