涂装 RTO 设备余热量计算与回用
摘 要：涂装车间蓄热式热力焚化炉 RTO（Regenerative Thermal Oxidizer）设备余热排放频次和排放量及数据统计，计算出 RTO 设备余热剩余可利用量。通过改造生产设备，新增 RTO 热水换热管路，降低车间蒸汽耗量，提高设备余热利用率。
1、涂装车间蓄热式热力焚化炉
1.1 结构特性SGMW
青岛整车产能扩建二期涂装 C 车间废气处理设备，采用xxxxx（避免广告嫌疑）有限公司的蓄热式热力焚化炉RTO（图 1）。RTO 安全可靠、操作简单、维护方便、运行费用低、VOC （挥发性有机化合物） 净化率高。主要特性：①选用LANTEC 的 MLM 型陶瓷蓄热体，换热效率达 98%，风阻小；②VFD（变频）风机设计，针对实际风量弹性运行，降低电力及燃料消耗；③采用 Maxon 燃烧器，变比例燃烧，温度控制稳定，运行安全；④3 室结构 RTO 的废气处理效率可达到 98%以上；⑤无废气时，可采用微小风量循环的待机模式，降低运行成本。
1.2 工作原理
RTO 工艺原理（图 2）。把有机废气加热至 760 ℃以上，使废气中的 VOC 氧化分解成无害的 CO2 和 H2O；氧化时高温气体的热量被蓄热体“贮存”起来，用于预热新进入的有机废气，节省升温所需要的燃料消耗，降低运行成本。190 ℃的高温烟气，经余热回收器降至 120 ℃左右后进入烟囱排放，70 ℃的工艺回水在余热回收器内进行热交换，降低烟气温度，回水温度升至90 ℃后用于生产。
2 RTO 设备余热排放统计与计算
2.1 RTO 设备余热排放统计
涂装车间 RTO 设备项目建设完成后，RTO 余热回用热水供给涂装预脱脂区域、脱脂区域和磷化区域，运行较稳定。通过现场跟踪发现 RTO 设备余热回用热水经常报温度超标，即 RTO设备余热回用的热水热量超过了现场预脱脂区域、脱脂区域和磷化区域所需要的热量，存在热能浪费现象。1 个月内 RTO 设备全天余热排放平均值见表 1。经过现场跟踪，计算分析得出RTO 设备的利用率见表 2。
2.2 洪流区域蒸汽耗量统计
不使用 RTO 设备余热时，预脱脂、脱脂、洪流、磷化耗蒸汽量分析。分析条件为正常连续过车时，不使用 RTO 设备余热，仅使用蒸汽加热前处理槽液。脱脂转移槽体清洗干净备用，将前处理蒸汽变成的冷凝水全部接入脱脂转移槽体内，通过长时间的积累，测算体积从而测出蒸汽耗量。经过测量，48 h 内测得冷凝水量 51.48 t，平均每天 25.74 t，按每天 18 h 连续生产计算，每小时蒸汽耗量 1.43 t。
使用 RTO 设备余热时，预脱脂、脱脂、洪流、磷化耗蒸汽量分析。分析条件为正常连续过车时，使用 RTO 设备余热，前处理槽液由 RTO 设备余热和蒸汽加热共同完成。脱脂转移槽体清洗干净备用，将前处理蒸汽变成的冷凝水全部接入脱脂转移槽体内，通过长时间的积累，测算体积从而测出蒸汽耗量。经过测量，48 h 内测得冷凝水量 24.336 t，平均每天 12.186 t，按每天 18h 连续生产计算，每小时蒸汽耗量 0.677 t。
2.3 RTO 设备余热计算
2.3.1 RTO 设备余热计算
使用 RTO 设备余热时，每小时可节省蒸汽 0.753 t。
RTO 设备的直排率平均值如表 2 所示，直排率为 29.80%，可换算成蒸汽量为 0.3765 t。
假设 RTO 设备热水与洪流槽液一直进行热交换，洪流槽液波纹板的换热效率为 50%，即洪流槽液可节省蒸汽 0.1883 t。
2.3.2 洪流区域蒸汽耗量计算
前处理工艺正常连续过车时，打开洪流蒸汽管道旁通，手动加热洪流槽液，前处理工控机读取洪流槽液温度，当温度达到55 ℃时，关闭蒸汽管道阀门。当洪流槽液温度达到 55 ℃时，保证持续过车，准确记录时间，当洪流槽液温度达到 50 ℃时，再次准确记录时间。
2014 年 5 月 9 日，Δt=1.5 h；洪流槽液质量 30×103 kg；5 月22 日，Δt=2 h；洪流槽液质量 30×103 kg。根据式 1 计算得出洪流槽液温度从 55 ℃到 50 ℃时的总能量为 6.3×105 kJ。
R———每吨蒸汽所含能量值，2.2×106 kJ
通过计算可知 RTO 设备热水热量可以完全满足洪流槽液加热需求。
3 RTO 设备余热回用到洪流区域
2014 年初，由于市政蒸汽管道故障，影响公司蒸汽供应，直接影响涂装生产，涂装单个班次平均生产 320 台车。如果将RTO 余热回用的部分热量用在洪流、预脱脂、脱脂和磷化区域的加热，可以满足工艺需求，满足涂装单个班次平均生产 320台车的要求，目前已经得到验证。RTO 热水回水管路分别引进、出水管路至洪流波纹板换热器，通过增加 RTO 热水回水管路阀门，手动控制洪流槽液加热量，管路全部保温处理，以满足生产需求。
4 结语
（1）设计院在设计、新建能耗设备时，一般会预留一部分能源余量，这些量看似微不足道，如果加以利用，会得到很好的经济效益。
（2）区域间能源互动。例如，制冷站冷却水塔的热能和烘炉废气的热能应用到车间需要换热设备；涂装车间纯水站产生的浓水应用到污水处理站，提供加药用水等等。
（3）能耗设备持续现场改善，维修团队培养超前意识，不断总结，不断改善，提高能耗设备生产效率和经济效率。
（4）涂装车间是整个公司的能源使用大户，每月能量消耗巨大，经过现场调研分析，先后完成涂装 RTO 热水引流给磷化、洪流区域使用，降低了蒸汽耗量，全年累计节省近 20 万元。