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Oxidante Térmico Regenerativo
Vantagens dos equipamentos de tratamento de gases residuais RTO
Vantagens dos equipamentos de tratamento de gases residuais RTO
1. Tratamento eficiente: O equipamento de tratamento de gases residuais do oxidante térmico regenerativo RTO adota tecnologia de combustão em alta temperatura, que pode remover eficazmente substâncias nocivas nos gases residuais e alcançar um tratamento eficiente desses gases.
2. Economia de energia: Em um sistema de oxidação térmica regenerativa, o calor dos gases de escape é recuperado através do trocador de calor, o que melhora a eficiência da utilização de energia e reduz o custo de produção.
3. Proteção ambiental e economia de energia: O oxidante RTO também pode reduzir o consumo de energia e as emissões de poluentes durante o tratamento de gases residuais, o que apresenta vantagens significativas em termos de proteção ambiental e economia de energia.
4. Ampla gama de aplicações: O sistema de oxidação térmica regenerativa RTO é adequado para diversos tipos de tratamento de gases residuais, atendendo às necessidades de tratamento de gases residuais em diferentes indústrias.
O oxidante térmico industrial RTO também apresenta as seguintes vantagens: baixo custo operacional, custo de combustível ultrabaixo; quando a concentração de gases orgânicos de escape é superior a 450 PPM, o oxidante RTO não necessita de adição de combustível auxiliar; alta taxa de purificação, com taxa de purificação superior a 99% em sistemas RTO de três leitos; ausência de NOx e outros poluentes secundários; controle automático e operação simples; o equipamento de tratamento de COVs por RTO pode remover completamente o odor, oferecendo alta segurança e baixos custos de manutenção.
Apresentação do produto
O princípio de funcionamento O princípio de funcionamento do sistema de tratamento de gases residuais RTO (Oxidação Catalítica Regenerativa) consiste na oxidação térmica de gases residuais orgânicos combustíveis a temperaturas entre 780 e 1100 °C, gerando dióxido de carbono e água. Caso a matéria orgânica contenha halogênios e outros elementos, os produtos da oxidação serão haletos de hidrogênio. O gás de exaustão é inicialmente aquecido a uma temperatura próxima à de oxidação térmica por meio de um acumulador de calor, sendo então direcionado para a câmara de combustão para a oxidação. À medida que a temperatura do gás oxidado aumenta, a matéria orgânica é convertida em dióxido de carbono e água. Após a purificação, o gás é liberado após passar por outro acumulador de calor, onde sua temperatura diminui e atende aos padrões de emissão. A ativação e desativação dos diferentes acumuladores de calor ao longo do tempo são realizadas por meio de válvulas de comutação ou dispositivos rotativos.
O tratamento de gases de escape por oxidação térmica (RTO) é um método comum para lidar com compostos orgânicos voláteis (COVs), e seus princípios de funcionamento variam. O princípio de funcionamento do RTO de duas câmaras é composto por duas partes: uma câmara de armazenamento de calor e uma câmara de incineração. O calor armazenado na câmara de armazenamento é absorvido inicialmente e, em seguida, entra na câmara de incineração para combustão. Nesse momento, a temperatura pode atingir mais de 700 graus Celsius, decompondo os componentes orgânicos em dióxido de carbono e água. Esse tratamento de gases de escape por RTO de duas câmaras alterna os componentes, reduzindo o consumo de combustível.
Além do tratamento de gases de exaustão em duas câmaras, existem três câmaras adicionais: duas câmaras de armazenamento de calor e uma câmara de incineração. A presença de uma câmara a mais se deve ao fato de que a câmara de armazenamento de calor pode absorver calor e ser utilizada no ciclo seguinte para aquecer os gases de exaustão de baixa temperatura. Em outras palavras, quando a câmara de armazenamento de calor 1 é descarregada, a câmara de armazenamento de calor 2 é purgada, alternando assim a operação contínua. Isso permite o aproveitamento máximo do calor residual e resulta em maior eficiência. Portanto, muitas fábricas utilizam esse método de tratamento de gases residuais, no qual os gases coletados são tratados e, em seguida, descartados.
Em comparação com sistemas de duas e três câmaras, o tratamento de gases de escape por osmose reversa (RTO) oferece a opção de sistema rotativo. Seu princípio de funcionamento consiste em dividir o corpo de armazenamento de calor em diversas áreas independentes, através da rotação contínua desse corpo, para realizar ciclos periódicos de aquecimento e resfriamento, resultando em uma operação alternada contínua. Suas vantagens incluem menor área ocupada, operação mais estável e sem impactos, longa vida útil dos componentes principais e baixos requisitos de potência reativa do sistema.
O oxidante térmico regenerativo RTO é um equipamento eficiente para o tratamento de gases residuais orgânicos. Comparado com a combustão química tradicional e o forno de oxidação térmica por combustão direta (TO), apresenta alta eficiência térmica (≥95%), baixo custo operacional e capacidade de lidar com gases residuais de grande volume e baixa concentração. Quando a concentração é ligeiramente maior, também permite a recuperação secundária do calor residual, reduzindo significativamente os custos de produção e operação. O princípio do tratamento de gases residuais por RTO consiste na oxidação da matéria orgânica (VOCs) presente nos gases residuais em dióxido de carbono e água em alta temperatura, purificando assim os gases residuais e recuperando o calor liberado durante a decomposição. A eficiência de decomposição dos gases residuais em um RTO de três câmaras atinge mais de 99%, e a eficiência de recuperação de calor ultrapassa 95%.
A estrutura principal do sistema de oxidação térmica RTO é composta por câmara de combustão, câmara de armazenamento de calor e válvula de comutação. Sua estrutura apresenta baixo custo operacional e consumo de combustível extremamente baixo. Quando a concentração de gases orgânicos de escape ultrapassa 450 ppm, a unidade RTO não necessita de adição de combustível auxiliar. Alta taxa de purificação: a taxa de purificação do RTO de dois leitos é superior a 98%, e a do RTO de três leitos, superior a 99%. Ausência de NOx e outros poluentes secundários. Controle automático e manual de operação. Alta segurança.
O sistema oxidante RTO é amplamente utilizado nas indústrias de revestimento automotivo, petroquímica, embalagens e impressão, fabricação farmacêutica, revestimento e outras indústrias de gerenciamento de COVs (Compostos Orgânicos Voláteis), para grandes volumes de ar, baixas concentrações e composições complexas de todos os tipos de gases residuais orgânicos industriais. Tanto gases de exaustão com alta concentração de compostos orgânicos quanto gases de exaustão de revestimentos, bem como gases de exaustão com odor, têm sido utilizados com sucesso, obtendo resultados notáveis. (Vapores de metais como mercúrio, chumbo, estanho, zinco e outros, além da presença de fósforo, fosfeto, arsênio, etc., com o passar do tempo, cobrem a superfície do catalisador, fazendo com que ele perca atividade; a presença de halogênios e grandes quantidades de vapor de água inativam temporariamente o catalisador.)
O sistema RTO pode ser usado em conjunto com a tela Childe do canal de zeólito para garantir padrões estáveis de descarga de gases de escape.
Princípio básico de construção e estrutura de equipamentos RTO
1. Na área de circulação do sistema RTO, o gás de escape é adsorvido no canal de concentração, dessorvido após tratamento com ar quente e concentrado de 5 a 15 vezes.
2. A área de concentração da roda de zeólita pode ser dividida em área de tratamento, área de circulação e área de condensação. A roda de concentração funciona continuamente em cada área de trabalho.
3. No concentrador, o resfriamento na área não saturada, através da circulação do ar nessa área, promove o reaquecimento e a circulação do ar, obtendo-se assim o efeito de economia de energia.
4. Após ser filtrado pelo pré-filtro, o gás de exaustão entra na área de tratamento do concentrador. Um adsorvente é utilizado para adsorver e remover as impurezas na área de tratamento, e o ar purificado é descarregado através da seção de tratamento do concentrador.
O equipamento de tratamento de gases de escape RTO concentra grandes volumes de ar e gases de escape de baixa concentração em gases de escape de alta concentração e pequeno volume de ar, o que reduz o custo de investimento e o custo operacional do equipamento, além de melhorar a taxa de tratamento dos gases de escape. Utilizando um dispositivo de tratamento de gases residuais por combustão direta com rotor livre de zeólita, a recuperação por combustão de grandes volumes de ar e gases residuais de baixa concentração não só resulta em grande volume, como também em baixo custo operacional. O rotor de zeólita é dividido em zonas de tratamento, recuperação e resfriamento, e o rotor opera continuamente em cada zona. Os gases de escape filtrados por compostos voláteis passam pela área de tratamento do dispositivo de roda de concentração. A adsorção remove os COVs da área de tratamento e o ar purificado é descarregado pela roda de concentração. Após o tratamento com ar quente, os COVs adsorvidos na roda de concentração são concentrados de 5 a 15 vezes. Após o resfriamento do concentrador na área de resfriamento, o ar de recirculação é aquecido, atingindo o objetivo de economia de energia.
O equipamento RTO é adequado para altas velocidades de vento, superiores a 600 metros cúbicos por minuto (m³/min), e concentrações de COVs e hidrocarbonetos OCs entre 500 e 1000 ppm. No entanto, se o gás de escape contiver muitas substâncias com alto ponto de ebulição, o tratamento direto ou isolado pelo sistema não é adequado. Os COVs com alto ponto de ebulição são facilmente adsorvidos na roda de zeólita, mas, devido às considerações de estabilidade do projeto do sistema, a temperatura desses compostos não é elevada, dificultando a dessorção e facilitando o acúmulo e a ocupação dos sítios de adsorção, o que afeta o desempenho geral do sistema. Se o gás de escape contiver uma grande quantidade de substâncias com alto ponto de ebulição, recomenda-se o uso de um sistema de adsorção e concentração por zeólita para controle, com a instalação de condensadores, rede de carvão ativado, removedores de névoa e outros dispositivos na entrada do sistema para lidar com os COVs de alto ponto de ebulição. No entanto, quando o gás de escape contém partículas em alta concentração, é necessário instalar um dispositivo de tratamento de partículas na entrada da roda de zeólita para evitar a deposição dessas partículas na estrutura alveolar. Embora o dispositivo de filtragem mais simples seja um revestimento único, ele só filtra bem partículas grandes, não sendo capaz de lidar com partículas pequenas. Portanto, não é adequado para nenhuma das instalações da fábrica, e a vida útil da roda de zeólita é muito limitada. Contudo, se a nova planta proposta puder manter o equipamento de tratamento de partículas (como um dispositivo de remoção de poeira por filtro de mangas), a vida útil da roda de zeólita poderá ser prolongada.
A seleção e otimização de equipamentos RTO (Rotação para Oxigênio Reativo) estabelecem a base para emissões padronizadas. Como os gases de escape são compostos por muitos componentes, a qualidade dos equipamentos RTO afeta diretamente sua operação e eficácia de purificação. Portanto, a emissão padronizada baseia-se em dois princípios: nem todas as funções dos equipamentos RTO são completas, sendo a purificação um objetivo específico. Assim, os gases de escape contêm partículas, halogênios, metais pesados e outros compostos que interferem nos equipamentos RTO e podem até mesmo comprometer sua eficácia. Por isso, antes de entrarem nos equipamentos RTO, esses compostos são removidos durante o processo de purificação. O sistema de pré-tratamento do processo de tratamento de gases residuais geralmente contém material particulado, tinta, metais pesados, compostos halogenados e outras misturas. Portanto, essas misturas devem ser rigorosamente purificadas antes da purificação dos gases de escape, para não afetar a eficácia da purificação na etapa posterior. O pré-tratamento geralmente utiliza pré-processadores, purificadores de cortina d'água, purificadores por aspersão, coletores de pó e outros equipamentos e acessórios de purificação auxiliares. O equipamento RTO reage com água (H2O) e oxigênio (O2) adsorvidos na superfície do gás de escape para gerar radicais hidroxila e ânion superóxido ativos, que podem ser convertidos em vários compostos do gás de escape, como hidrocarbonetos, aldeídos, fenóis, álcoois, sulfidrilas, benzeno, amônia e outros. Através da oxidação fotocatalítica, compostos como óxidos e sulfetos de amônio e COVs inorgânicos são reduzidos a dióxido de carbono (CO2), água (H2O) e outras substâncias não perigosas.
No processo de oxidação térmica regenerativa (RTO), o gás de exaustão é enviado ao trocador de calor por um ventilador através de um tubo para aquecimento, e em seguida entra na câmara de aquecimento para atingir a temperatura inicial requerida pelo equipamento RTO. O gás de exaustão aquecido é queimado através da camada catalítica. Devido ao efeito do catalisador, a temperatura inicial de combustão do gás de exaustão no método RTO é de cerca de 250-300 °C. Isso é inferior à temperatura de combustão do método de combustão direta, que varia de 670-800 °C, resultando em um consumo de energia muito menor. Ao mesmo tempo, sob a ação do catalisador, o calor gerado pela reação do gás faz com que o gás em alta temperatura retorne ao trocador de calor, onde é resfriado e liberado na atmosfera pelo ventilador a uma temperatura mais baixa. Como o gás de exaustão é composto por muitos componentes, a qualidade do equipamento RTO afeta diretamente sua operação e o efeito de purificação. Portanto, a padronização das emissões é um princípio fundamental. Nem todas as funções do equipamento RTO são completas, sendo a purificação um objetivo essencial. Portanto, os gases de escape contêm material particulado, halogênios, metais pesados e outros compostos que interferem no equipamento de ozonização rápida (RTO) e podem até mesmo comprometer seu efeito de purificação. Por isso, esses compostos são purificados antes de entrarem no equipamento de RTO. O equipamento de RTO é um típico sistema de reação catalítica em fase gás-sólido, cuja essência é a oxidação de espécies reativas de oxigênio. No processo de RTO, a função do catalisador é reduzir a energia de ativação. A superfície do catalisador possui efeito de adsorção, fazendo com que as moléculas reagentes se concentrem na superfície, o que melhora a taxa de reação e acelera o processo. Com o auxílio do catalisador, os gases de escape podem ser queimados sem chama, sob condições de temperatura de ignição mais baixa, sendo oxidados e decompostos em CO₂ e H₂O, liberando grande quantidade de energia térmica.
Precauções para o manuseio de equipamentos oxidantes de RTO:
1. Não há gases corrosivos no local de instalação do equipamento de oxidação térmica RTO e existem boas medidas de prevenção contra chuva;
2. A composição dos gases de escape não deve conter as seguintes substâncias: Graxa de alta viscosidade, como fósforo, bismuto, arsênio, antimônio, mercúrio, chumbo e estanho; Poeira com alta concentração;
3. O equipamento oxidante RTO requer alimentação elétrica: CA trifásica 380V, frequência 50Hz;
4. Ao selecionar equipamentos de oxidação catalítica regenerativa, indique a composição, a concentração e as temperaturas de entrada e saída dos gases de escape;
Características do equipamento de oxidação térmica RTO: A combustão catalítica dos gases de escape, em comparação com a combustão direta, apresenta como características notáveis a baixa temperatura de ignição e o baixo consumo de energia. Em alguns casos, não é necessário aquecimento externo após atingir a temperatura de ignição.
Vantagens e situação operacional dos incineradores RTO:
O projeto de um incinerador RTO para processo catalítico deve ser baseado na situação específica. Para grandes volumes, o processo de construção dos componentes deve ser projetado com pré-aquecedor e reator instalados entre as conexões das tubulações. Para pequenas quantidades, os incineradores catalíticos podem combinar pré-aquecimento e reação, mas é preciso atentar para a distância entre as seções de pré-aquecimento e reação. Os incineradores RTO apresentam diferentes emissões e gases de exaustão, e seus processos tecnológicos variam. Independentemente do processo adotado, ele consiste nas seguintes unidades de processo. Durante a operação do incinerador RTO, na catálise dos gases residuais, a mistura destes com o ar em alta temperatura é um problema importante. Portanto, por um lado, é necessário controlar a proporção de mistura entre o material e o ar, mantendo-a no limite inferior; por outro lado, devem ser implementados dispositivos e medidas de monitoramento para a catálise. O detector de sinal do sistema de controle automático é instalado na saída de ar para detectar automaticamente a concentração dos gases de exaustão e transmitir os dados de concentração para o controlador PLC. O controlador PLC emite instruções de controle de acordo com os dados transmitidos para controlar a abertura e o fechamento automáticos da válvula de entrada de ar e da válvula de entrada de combustão catalítica na entrada de ar. A purificação contínua da camada de adsorção de carvão ativado é realizada por meio da dessorção em tempo real dessa camada. Para a operação contínua da produção, dois conjuntos de dispositivos de adsorção e dessorção são utilizados alternadamente.
1. O leito de carvão ativado adsorve os gases residuais, que são dessorvidos juntamente com os gases de escape após a combustão catalítica. O gás dessorvido é então enviado para a câmara de combustão catalítica para purificação, sem necessidade de energia externa, com baixo custo operacional e notável efeito de economia de energia.
2. O equipamento oxidante RTO apresenta princípios de projeto, materiais, desempenho estável, estrutura simples, praticidade, economia de energia e ausência de poluição secundária. O equipamento ocupa uma área reduzida e é leve. O leito de adsorção possui estrutura tipo gaveta, facilitando o carregamento e a substituição.
3. O consumo de energia do incinerador RTO é baixo, pois a resistência do leito catalítico é pequena, permitindo seu funcionamento com um ventilador de baixa pressão, o que resulta em menor consumo de energia e baixo ruído. A combustão catalítica requer aquecimento elétrico para iniciar. Após o início da combustão no leito catalítico, o calor gerado é suficiente para manter a temperatura necessária para a reação. Nesse momento, o aquecimento elétrico é interrompido, sendo que o tempo para reiniciá-lo é de aproximadamente 1 hora.
4. Câmara de combustão catalítica RTO utilizando cerâmica em formato de colmeia como suporte para catalisador de metal precioso, apresentando baixa resistência e boa atividade. Quando a concentração de vapor atinge mais de 2000 ppm, a combustão espontânea pode ser mantida.
5. O incinerador RTO adota um novo material de adsorção de carvão ativado - carvão ativado em bloco alveolar, que é utilizado em grandes volumes de ar.
Estado operacional da combustão no incinerador RTO:
1. Estado de parada da combustão. A parada do dispositivo de combustão significa que ele recebe o comando de parada emitido pelo visor. A válvula principal de gás será fechada. Em seguida, após a implementação do sistema, o gás residual será purificado e disperso, e o disco de combustão será resfriado por resfriamento forçado por ar. Após um período de tempo, o ventilador é desligado, o conversor para de funcionar e o queimador para de funcionar.
2. Ajuste da relação ar/combustível no incinerador RTO. A faixa da "relação ar/combustível" em um incinerador RTO geralmente varia entre 4% e 11%. Sob as condições de combustão, quando a relação ar/combustível é de 6%, o gás atinge um bom efeito de combustão catalítica, permitindo que o sistema de combustão não apenas alcance um bom efeito de combustão catalítica, mas também uma boa taxa de calor. Além disso, um bom efeito de ignição também pode ser alcançado. A relação ar/combustível do sistema é regulada por uma válvula de pressão. Portanto, ao alterar o volume de ar do ventilador, a relação ar/combustível também pode ser alterada, permitindo a combustão no incinerador RTO. Especialmente no processo de ignição, basta ajustar a frequência de saída do conversor para atingir o tempo de combustão catalítica necessário para a combustão, de modo a obter as alterações na relação ar/combustível.
3. Processo de ignição. Quando o sistema de controle está em modo de espera, o equipamento recebe um comando de entrada para iniciar e, em seguida, entra em funcionamento. O sistema de controle precisa verificar o estado anterior e, em seguida, realizar uma nova purga. O sinal de saída do inversor controla a rotação do ventilador, pois o volume de ar diminui gradualmente de baixa para baixa velocidade. Quando o ar fresco passa pelo forno de combustão em disco, verifica-se se não há gases residuais no forno. Durante o processo de ignição, o conversor de frequência precisa ser acionado e, em seguida, o PLC envia um sinal de saída de simulação. Assim, a frequência do conversor de frequência aumenta continuamente desde o início, até atingir a frequência desejada após um determinado período, e então diminui para completar a varredura de frequência. Quando o dispositivo emite um sinal de ignição, o ignitor de alta pressão funciona normalmente, mas também é necessário abrir a válvula do tubo de ignição. Deve-se ter cuidado especial com a ignição de pequenas chamas. Isso ocorre porque os sensores UV detectam a chama e a acendem, iniciando uma pequena ignição. Nesse momento, a válvula principal se abre. A chama então queima na parte superior da placa do forno de combustão catalítica até atingir a temperatura de ignição, concluindo-se o processo de ignição com o fechamento da válvula e entrando na fase de ajuste da combustão.
4. Ajuste da temperatura de combustão do incinerador RTO. Para regular a temperatura do equipamento de combustão, podemos inserir dados no visor de texto ou alterar a frequência de saída do conversor de frequência e ajustar o volume de ar apropriado. Portanto, quando o volume de ar aumenta, a temperatura de combustão será maior que o valor definido inicialmente, e o conversor de frequência controlado pelo CLP reduzirá a frequência de saída, diminuindo assim o fluxo de ar e estabilizando a temperatura de todo o equipamento. Se a frequência de saída do conversor for menor que o valor definido, mas a capacidade de saída ainda for maior que o valor definido, o CLP iniciará a temporização. Se a frequência for reduzida ao valor definido dentro do tempo definido, o CLP interromperá a temporização. Se a temperatura for maior que o valor definido por um período de tempo, o CLP continuará ajustando até que o valor definido seja atingido. Após a operação PID, o CLP controla a frequência de saída do conversor de frequência; quando a temperatura não for suficiente, a frequência aumentará, mantendo assim um certo atraso.
O incinerador RTO é controlado por um controlador PLC, display de texto, conversor de frequência para controle de velocidade, ignitor, sensor ultravioleta, termopar e outros equipamentos eletrônicos, além de um ventilador. Adicionalmente, uma válvula de pressão zero ajusta a proporção de gás e ar. O processo de funcionamento do sistema de controle elétrico da combustão catalítica é dividido em três estados: funcionamento do queimador, parada e ajuste de parâmetros. Dentro do estado de funcionamento, o processo se divide em ignição e combustão. A temperatura é detectada pelo termopar instalado e enviada ao display de texto.
O PLC possui um módulo de entrada e saída analógica, detecta o sinal de combustão da chama e o sinal de temperatura do termopar. Após a comparação entre o sinal detectado e o sinal definido, o circuito utiliza um conversor de frequência para controlar a velocidade do ventilador através de um sinal elétrico de 0 a 10V, mantendo a temperatura de combustão do queimador. Este é o componente do sistema de controle que define a temperatura de referência. O PLC detecta automaticamente o sinal de temperatura do queimador e o compara com a temperatura definida, emitindo diversos sinais de alarme ou desligando o equipamento. O visor exibe a vazão de gás, a temperatura de combustão e o sinal de saída do conversor de frequência.
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