導(dǎo)讀：目前應(yīng)用的處理 VOCs 的方法很多, 主要有回收、吸附、冷凝、膜分離、燃燒、光催化技術(shù)等?！督K省重點(diǎn)行業(yè)揮 發(fā)性有機(jī)物污染控制指南》 (蘇環(huán)辦﹝ 2014 ﹞ 128 號)中指出: “對于 1000 ~ 5000 ppm 的中等濃度 VOCs 廢氣, 不具備回收價(jià)值的可采用催化燃燒、 RTO 爐高溫焚燒等技術(shù)凈化后達(dá)標(biāo)排放冶。現(xiàn)階段 RTO 技術(shù)已越來越廣泛地應(yīng)用于化工、 農(nóng)藥、 制藥、 噴涂等高污染行業(yè)產(chǎn)生的 VOCs 廢氣的最終處理, 并取得了較好的處理效果。
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RTO 的工作原理
RTO( Regenerative Thermal Oxidation), 即蓄熱式熱氧化, 是一種配有蓄熱床層的熱力燃燒方式。蓄熱燃燒系統(tǒng)主要由燃燒裝置、蓄熱室(內(nèi)有蓄熱體)、換向系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)和連接管道五部分組成。
用于處理 VOCs 的蓄熱燃燒系統(tǒng)至少配有兩個(gè)蓄熱室, 交替進(jìn)行蓄熱和放熱作業(yè); 若處理廢氣易導(dǎo)致蓄熱體玷污, 還需配備清洗室, 構(gòu)成三室(或多室)式蓄熱燃燒系統(tǒng)。
三室 RTO 焚燒爐是目前主流的應(yīng)用裝置, 其工作原理為: 將有機(jī)廢氣加熱至 700 益以上, 使廢氣中的有機(jī)物氧化分解成二氧化碳和水; 氧化反應(yīng)產(chǎn)生的高溫氣體流經(jīng)蓄熱體, 使蓄熱體升溫而 “蓄熱冶, 并用于預(yù)熱后續(xù)進(jìn)入的有機(jī)廢氣, 從而節(jié)省廢氣升溫所消耗的燃料量; 蓄熱體分為三個(gè)室, 每個(gè)室依次經(jīng)歷“蓄熱—放熱—清掃冶等程序, 周而復(fù)始, 連續(xù)工作; 蓄熱室 “放熱冶后立即引入適量潔凈空氣對該室進(jìn)行清掃, 待清掃完成后才能進(jìn)入 “蓄熱冶程序; 處理后的尾氣由風(fēng)機(jī)引至排氣筒排放。三室 RTO 焚燒爐的工作流程示意圖見圖 1。
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三室 RTO 焚燒爐的適用條件及運(yùn)行要求
1） 適用條件
(1)風(fēng)量: 10000 ~30000 m3 / h;
(2)濃度: 1000 ~ 8000 mg / m3 ;
(3)燃燒室設(shè)計(jì)溫度: 850 益 以上, 實(shí)際運(yùn)行溫度: 700 益 以 上;
(4)裝置熱利用效率: 90% 以上;
(5) 處理效率: 95% ~ 99% ;
(6)助燃燃料: 天然氣、 柴油或廢溶劑。
2） 運(yùn)行要求
(1)廢氣入爐前根據(jù)其成分、 熱值等參數(shù)進(jìn)行搭配, 生產(chǎn)過程及設(shè)備檢修吹掃過程中均必須保證焚燒爐始終處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài);
(2)進(jìn)料口須保持氣密性, 進(jìn)料系統(tǒng)應(yīng)處于微負(fù)壓狀態(tài), 防止氣體逸出;
(3) 爐膛實(shí)際運(yùn)行溫度必須高于 700 益 , 才可能達(dá)到 95% 以上破壞去除率;
(4)燃燒室耐火材料的質(zhì)量須達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn), 技術(shù)性能應(yīng)滿足燃燒氣氛的要求, 并能夠承受爐膛工作狀態(tài)的交變熱應(yīng)力;
(5)配備自動監(jiān)控及反饋系統(tǒng), 對主要工藝參數(shù)進(jìn)行自動調(diào)節(jié), 并在線顯示運(yùn)行工況和尾氣排放參數(shù);
(6)安裝防爆門或其他防爆設(shè)施, 燃燒室后設(shè)置緊急排放煙囪, 并設(shè)置聯(lián)動裝置使其只能在事故或緊急狀態(tài)時(shí)才可啟動。
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三室 RTO 焚燒爐經(jīng)過多年的應(yīng)用改進(jìn), 表現(xiàn)出一定的優(yōu)缺點(diǎn)。其主要優(yōu)點(diǎn)如下:
(1)幾乎可以處理所有有機(jī)廢氣, 特別適用于有機(jī)物含量低的碳?xì)浠衔锏姆倩? 與傳統(tǒng)的催化燃燒、直燃式熱氧化技術(shù)相比, 處理大風(fēng)量、 中低濃度的工業(yè) 有機(jī)廢氣效果顯著, 且具有凈化效率高(最高可達(dá) 99% 以上)、 熱效率高(可達(dá) 95% 以上)、 運(yùn)行成本低等特點(diǎn)。
(2)可適應(yīng)廢氣中有機(jī)物組成和濃度的變化波動, 對廢氣中含有少量粉塵等固體顆粒物不敏感, 且 VOCs 濃度達(dá)到 2000 mg / m3以上時(shí), 無 需添加助燃燃料也可實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行。
(3)采用蓄熱載體進(jìn)行換熱, 加熱速度快, 低溫?fù)Q熱效率高, 排煙溫度低, 節(jié)能效果顯著; 較高的熱回收率使補(bǔ)充燃料的量顯著減少, 大大降低生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用。
(4)爐內(nèi)溫度整體逐漸升高且分布均勻, 燃燒溫度高、 速度快、 噪聲低, 煙氣在爐內(nèi)高溫停留時(shí)間長, 有效減少 NOx的產(chǎn)生。
(5) 整個(gè)裝置的壓力損失較小(一般<3000 Pa), 有機(jī)沉積物可周期性地清除, 蓄熱體可更換,裝置使用壽命較長。
(1)不適合處理小風(fēng)量、 高濃度的有機(jī)廢氣, 也不適合處理含有較多硅樹脂、S、Cl 等物質(zhì)的有機(jī)廢氣, 處理含苯環(huán)和鹵素的廢氣時(shí), 易產(chǎn)生二噁英。
(2) 焚燒爐中采用陶瓷蓄熱體, 裝置重量大、 容積大, 前期投資費(fèi)用較高; 系統(tǒng)要求盡可能連續(xù)操作, 若間歇操作, 使用成本較高。
(3)系統(tǒng)的關(guān)鍵器件———燃燒器以產(chǎn)生高溫燃?xì)鉃槟繕?biāo), 但高溫、富氧條件不可避免會促進(jìn)熱力型 NOx的形成; 處理閃點(diǎn)低、 揮發(fā)性強(qiáng)的有機(jī)物時(shí), 即使廢氣濃度明顯低于爆炸下限,裝置仍可能會發(fā)生爆炸事故。
(4)若氣體和燃料的配比參數(shù)選取不合適, 易造成燃燒不充分, 燃燒室溫度出現(xiàn)波動, 爐膛內(nèi)的局部高溫會熔化蓄熱體, 降低裝置的 使用壽命。
(5)目前較多使用的蓄熱體為蜂窩陶瓷體, 在高溫下容易發(fā)生粘堵, 使焚燒爐的安全生產(chǎn)受到威脅; 蓄熱體在長時(shí)間在溫度變化大且具有腐蝕性的環(huán)境中運(yùn)行, 對蓄熱材料的抗熱震穩(wěn)定性能要求較高。
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VOCs 來源復(fù)雜且種類繁多、 性狀不一、 易于揮發(fā)等特征決定了其有別于煙塵、 SO2和 NOx等污染物。 RTO 焚燒爐對于大風(fēng)量、中低濃度的有機(jī)廢氣的處理效果較好, 在當(dāng)前能源價(jià)格飆升的背景下, 以資源循環(huán)利用為目的的 RTO 處理 VOCs 廢 氣技術(shù)具有廣闊的前景。 考慮到 RTO 在應(yīng)用中的不足之處, 今后一段時(shí)間里, 如何降低設(shè)備造價(jià)、 提高裝置的安全穩(wěn)定性以 及避免二噁英、 NOx等副產(chǎn)物產(chǎn)生等問題還需要繼續(xù)探索和改 進(jìn)。VOCs治理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程, 單一的末端處理無法從根本 上解決廢氣污染問題。因此, 必須從源頭控制、工藝優(yōu)化、裝 備提升、協(xié)同治理、強(qiáng)化監(jiān)管等方面進(jìn)行全面控制, 才能切實(shí)有效地解決揮發(fā)性有機(jī)廢氣的污染問題。