VOCs 排放量已接近或超過(guò)NOx 排放量,年排放量超過(guò)2 000 萬(wàn)噸,是監(jiān)管和處理重點(diǎn)。其主要來(lái)源于溶劑的產(chǎn)生和使用部門(mén),化工和醫(yī)藥生產(chǎn)、燃料油的運(yùn)輸和裝卸、機(jī)動(dòng)車尾氣排放等過(guò)程。
目前VOCs 廢氣有多種處理方法,主要包括冷凝回收、高沸點(diǎn)溶劑吸收、活性炭吸附、焚燒處置等。根據(jù)VOCs 廢氣產(chǎn)生特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性,RTO(蓄熱室氧化器)技術(shù)具有凈化效率高、污染物分解徹底、換熱效率高、節(jié)能、阻力低、風(fēng)機(jī)裝機(jī)功率小等優(yōu)點(diǎn),對(duì)處理VOCs 有著較廣泛的應(yīng)用前景。
RTO(蓄熱式熱氧化爐)
與傳統(tǒng)的催化燃燒、直燃式熱氧化爐相比,具有熱效率高(大于等于90%)、運(yùn)行成本低、能處理大風(fēng)量低濃度(相對(duì)于廢氣排放而言)。RTO 裝置有兩室、三室以及多室裝置,兩室RTO 裝置VOCs 的去除率在95% ~ 98%,三室RTO裝置VOCs 去除率可達(dá)到98%以上。
1、RTO 原理
兩室RTO 沒(méi)有吹掃工序,在進(jìn)行閥門(mén)切換時(shí),部分VOCs 廢氣沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理直接排放,從而降低了VOCs 的去除效率。多室RTO 是在廢氣量非常大的情況下,為保證廢氣進(jìn)氣的均勻性,增加了同時(shí)進(jìn)氣和出氣的蓄熱室數(shù)量。目前三室RTO 是主流實(shí)用裝置,較好的兼顧了效率和投資成本。
三室RTO 運(yùn)行原理
三室RTO 主體結(jié)構(gòu)由燃燒室、三個(gè)陶瓷填料床和六個(gè)切換閥組成,當(dāng)有機(jī)廢氣進(jìn)入陶瓷床1 后,陶瓷床1 放熱,有機(jī)廢氣被加熱到一定溫度后進(jìn)入燃燒室燃燒,同時(shí)產(chǎn)生的高溫氣體通過(guò)陶瓷填料床2,陶瓷床2 吸熱蓄熱,高溫氣體被填料床2 冷卻后,經(jīng)過(guò)切換閥門(mén)排放,填料床3 進(jìn)行吹掃,以保證原進(jìn)入填料床3 而未反應(yīng)的廢氣進(jìn)入燃燒室燃燒,而不是直接排放。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,閥門(mén)切換,廢氣從填料床2 進(jìn)入,填料床2 放熱,填料床3 蓄熱,填料床1 進(jìn)行吹掃;然后在填料床3 進(jìn)氣,填料床1 蓄熱,填料床2 進(jìn)行吹掃;這樣周期性地切換,就可連續(xù)處理有機(jī)廢氣。 三室RTO 運(yùn)行原理
2、RTO 安全預(yù)處理措施
由于RTO 裝置常采用明火進(jìn)行工作,容易產(chǎn)生爆炸事故,是使用RTO 裝置比較關(guān)心的問(wèn)題。廢氣的安全預(yù)處理措施主要包括:(1) 濃度控制:為安全起見(jiàn),防止爆炸或火災(zāi),廢氣中VOCs 的濃度通常應(yīng)控制在25% LEL(爆炸濃度下限)以下;(2) 回火控制:為防止回火,在設(shè)計(jì)管道尺寸時(shí)應(yīng)使廢氣的最低流速始終大于回火速度,而且選取適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù);(3) 安全措施:可以采取設(shè)置文丘里阻火器、回火防止器、安全液封、空氣稀釋、無(wú)回火噴射等安全控制措施;(4) 報(bào)警連鎖:設(shè)置爆炸或回火報(bào)警儀及安全聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。
3、RTO 裝置的優(yōu)缺點(diǎn)
RTO 裝置經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行及改進(jìn)發(fā)展,表現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)主要有:
(1) 幾乎可以處理所有含有機(jī)化合物的廢氣,可以處理風(fēng)量大、濃度低(相對(duì)于直燃焚燒爐)的有機(jī)廢氣;
(2) 可以適應(yīng)廢氣中VOCs 的組成和濃度的變化、波動(dòng);
(3) 對(duì)廢氣中夾帶少量灰塵、固體顆粒不敏感;
(4) 在所有熱力燃燒凈化法中熱效率最高( > 90%);(5)在合適的廢氣濃度條件下無(wú)需添加輔助燃燒而實(shí)現(xiàn)自供熱操作;
(6) 凈化效率高( 三室> 98%, 兩室95% ~98%),維護(hù)工作量少,操作安全可靠;
(7) 有機(jī)沉積物可周期性地清除,蓄熱體可更換;
(8) 整個(gè)裝置的壓力損失較小(RTO 裝置系統(tǒng)總壓力損失一般<3 000 pa,隨所用蓄熱體的結(jié)構(gòu)類型、氣體速度而變),裝置使用壽命長(zhǎng)。
主要缺點(diǎn)有:(1)裝置重量大(因?yàn)椴捎锰沾尚顭狍w)、容積大;(2)要求盡可能連續(xù)操作;(3)投資費(fèi)用相對(duì)較高;(4)對(duì)于大風(fēng)量、低濃度廢氣而言,運(yùn)行費(fèi)用仍然偏高;(5)存在一定的火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn),國(guó)產(chǎn)儀表質(zhì)量不過(guò)關(guān),國(guó)外品牌價(jià)格貴。
4、RTO 運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題
(1)處置含石油醚廢氣的RTO裝置和處置含異丙醚廢氣的RTO 裝置發(fā)生過(guò)多次爆炸事故,雖然處理濃度明顯低于爆炸下限。根據(jù)RTO調(diào)研情況分析,石油醚和異丙醚具有閃點(diǎn)低、揮發(fā)性強(qiáng)的特點(diǎn)。因此,RTO 處理VOCs 廢氣,須關(guān)注低閃點(diǎn)物質(zhì)(石油醚、異丙醚、乙醚、環(huán)己烷等);建議低閃點(diǎn)VOCs不進(jìn)入RTO 處理裝置,單獨(dú)采用碳纖維吸附方式處理。
(2)RTO 裝置運(yùn)行控制參數(shù)比較單一。目前主要監(jiān)控的運(yùn)行參數(shù)為燃燒室溫度,進(jìn)氣VOCs 濃度在線監(jiān)測(cè)儀器反饋的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,從而不能預(yù)先確定助燃燃料的助燃量,這就造成燃燒室溫度出現(xiàn)波動(dòng)。在VOCs 濃度過(guò)高時(shí)出現(xiàn)燃燒室溫度過(guò)高現(xiàn)象,可能會(huì)造成蓄熱體的破壞,降低RTO 裝置的使用壽命。目前RTO國(guó)產(chǎn)儀表質(zhì)量不過(guò)關(guān),大多不能夠滿足運(yùn)行管理要求。
(3)采用RTO 裝置處理VOCs 廢氣單位多為?;飞a(chǎn)或使用企業(yè),使用過(guò)程中特別擔(dān)心出現(xiàn)爆炸。由于RTO 裝置的運(yùn)行研究、設(shè)計(jì)規(guī)范和在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)比較欠缺,出于安全考慮,目前RTO 裝置運(yùn)行企業(yè)對(duì)接入VOCs 廢氣的類別及濃度比較保守。
5、RTO 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)參數(shù)
根據(jù)調(diào)研情況及相關(guān)資料,三室式RTO 裝置可以兼顧到處理效率和經(jīng)濟(jì)性要求;一般設(shè)計(jì)廢氣處理風(fēng)量為10 000 ~ 30 000m3 / h 時(shí),占地面積、設(shè)計(jì)、材料要求、設(shè)備安裝、運(yùn)行控制等方面比較適用,特別小風(fēng)量和大風(fēng)量都不適合采用三室式RTO。RTO 裝置年運(yùn)行費(fèi)用一般在幾十萬(wàn)到幾百萬(wàn)之間,助燃燃料為天然氣或柴油或廢溶劑。要求進(jìn)入RTO 裝置的VOCs 廢氣濃度在1 000 ~8 000 mg/m3 才具有明顯的經(jīng)濟(jì)可行性;據(jù)相關(guān)資料分析,VOCs 濃度達(dá)到2 000 mg/ m3 以上時(shí),RTO 裝置不使用助燃燃料也可正常運(yùn)行。故為配套R(shí)TO 裝置的正常穩(wěn)定運(yùn)行,必須對(duì)收集VOCs 的收集系統(tǒng)進(jìn)行密閉、合理、系統(tǒng)化設(shè)計(jì),進(jìn)而保證綜合進(jìn)入RTO 裝置的VOCs 廢氣濃度在合適的范圍內(nèi)。RTO 裝置設(shè)計(jì)燃燒室溫度在850℃ 以上,實(shí)際運(yùn)行溫度在720℃以上,在保證VOCs 去除率的前提下,適當(dāng)降低燃燒室溫度可以減少助燃燃料使用量,降低運(yùn)行費(fèi)用。RTO 裝置熱利用效率在90% 以上,三室RTO 的VOCs 去除率可達(dá)到99% 以上。RTO整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失一般小于3 000 Pa。通過(guò)對(duì)RTO(蓄熱式熱氧化爐)裝置的分析,了解其原理、優(yōu)缺點(diǎn)、存在問(wèn)題,為RTO 裝置的改善、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)提供參考。RTO具有VOCs 去除率比較高,自動(dòng)化程度高,運(yùn)行操作管理方便等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)也有一定的限制約束條件。
從安全性、經(jīng)濟(jì)性和VOCs 去除效果方面考慮,RTO 裝置比較適合處理VOCs 濃度為1 000 ~ 8 000mg/ m3 的廢氣;濃度過(guò)低,去除效率降低,且需要較多的助燃燃料,經(jīng)濟(jì)性降低;濃度過(guò)高,超出RTO 設(shè)計(jì)溫度,容易破壞蓄熱體,甚至出現(xiàn)火災(zāi)事故。三室式RTO 裝置(廢氣處理量為10 000 ~30 000 m3 / h)可以兼顧到處理效率和經(jīng)濟(jì)性要求,一種可靠適用的VOCs 廢氣處理方法。
來(lái)源:北極星VOCs在線