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VOCs废气蓄 热式热氧化处理方法

当前石油化工、轻工、塑料、印刷等 行业排放的有机废气处理为直燃式焚烧炉和蓄热式热氧化器(称RTO)。蓄热式 热氧化器的蜂窝陶瓷能够将燃烧机的热量储存起来,当陶瓷 的温度超过有机废气的着火点时,即使炉内无火,炽热的 蜂窝陶瓷也能把有机废气点燃。蓄热式 热氧化器具有能耗低、安全性好、应用范围广泛等优点,是一种 很有发展前景的VOCs气体处理方法。

1VOCs废气处理现状

挥发性有机化合物(VolatileOrganicCompounds,VOCs)是石油 化工过程以及各种使用有机溶剂的行业,如喷漆、印刷、制药、煤化工等行业排放的***常见的污染物。该类化 合物多数具有刺激性气味和毒性。部分已被列为致癌物;多数VOCs气体易燃易爆,对企业 生产安全造成威胁。

由于VOCs的危险性,许多国家颁布法令对VOCs的排放进行了管制。欧美国家于20世纪90年代前后,对所有 使用有机溶剂的地方都规定了排放要求。美国1990年提高 了废气排放标准,将工业生产中的189种污染 物列为有毒污染物,其中大部分为VOCs。我国颁布的《大气污染防治法》要求对 工业生产中产生的有毒气体进行净化处理,对可燃 性气体要回收利用;我国的《大气污 染物综合排放标准》(GB16297-1996)规定了33种挥发 性有机物的排放标准,将大部 分的其他挥发性有机物按非甲烷类烃来处理,并规定 了统一的排放标准(

2蓄热式氧化处理方法

热氧化 法是应用热氧化和催化氧化技术来破坏排放物中的有机物的方法。蓄热式热氧化器(RegenerativeThermalOxidizer,RTO)与目前 国内使用的其他热氧化技术的不同之处,是使用 陶瓷或其他的高密度惰性材料床从排出燃烧的气体中吸收并且存储热量,再将热 量释放给冷的进口气体,而不是 采用管壳式进行两种流体间的换热,RTO可达到98%以上的热回收效率。

蓄热式 热氧化器的工作原理是:有机废 气经预热室吸热升温后,进入燃烧室高温焚烧(升温到800℃),使有机 物氧化成二氧化碳和水,再经过 另一个蓄热室蓄存热量后排放,蓄存的 热量用于预热新进入的有机废气,经过周 期性地改变气流方向从而保持炉膛温度的稳定。

典型的 蓄热式热氧化处理工艺有如下几种,分别是 蓄热一 体式焚烧工艺流程(一室),如图1[2];蓄热分体communicationPlatform式焚烧工艺流程(二室),如图2[2];蓄热一 体式焚烧工艺流程(三室),如图3[3]。

3RTO的特点

3.1废气处理量大、效率高

RTO宜用于处理2~8g/m3浓度的有机废气,对于低热值气体(如乙酸乙酯等)浓度可达12g/m3,特别适 用于难分解组分的焚化[3]。相对于其他处理技术(例如换热式热氧化),RTO的主要 优点在于热回收率能达到98%,而其他 系统只能达到约70%的热回收率。高的热 回收率使补充燃料的使用量显著减少,从而节约运行费用。尤其是处理量大、有机物 含量低的工业气体,效果更加显著。

如果要 保证较高的飞灰去除率(DestroyedRemovalEfficiency,DRE),RTO的高热 回收效率也具有能够提供较高的热氧化温度的优势。如此便 易于处理难分解的有机物,而系统 操作费用的增加却很小。DRE达到98%~99%是这些 系统的典型特点。对于RTO系统,在填料 床中实现很高的预热温度导致热氧化过程实际在床层中就发生了,这些系 统的预热温度通常明显高于大多数有机物的自燃温度。

3.2节能环保、易维护

应用结果显示,对于给定尺寸的RTO,使用规 整填料相对于使用松散填料具有以下优势:(1)较高的 热效率可降低年燃料费用(为60%~65%);(2)较低的 压力降可降低年电力费用(为14%~78%);(3)由于降 低了堵塞能力和提高了清洁能力,停歇时 间和维持费用也有所降低。但是,规整填 料在制造和安装上更昂贵,单位体 积的成本是传统散装填料的5~10倍。所以应 用规整填科比应用散装填料的投资费用要高5%~20%。

4RTO在国内的应用

目前,国内绝 缘材料行业和覆铜板生产行业所采用的废气焚烧炉大部分是直燃式焚烧炉。虽然这 种焚烧炉的造价较低,但燃油的消耗也较大。在燃油 价格不断飙升的今天,节约燃油、降低成 本已经是每个企业都非常重视的问题。实际上,只要在 直燃式焚烧炉中增加蓄热体(蜂窝陶瓷)就可以 达到节约燃油的目的。在直燃 式废气焚烧炉中增加蓄热体以后,不仅起 到了蓄热的作用,而且还 起到了第二个火源的作用,在燃烧机“熄火”状态下,有机废 气碰到炽热的蜂窝陶瓷时,就会着火燃烧。将直燃 式废气焚烧炉改造成蓄热式废气焚烧炉的费用很低,因此,国内绝 缘材料行业和覆铜板生产行业所使用的直燃式废气焚烧炉都可以改造,也很有必要进行改造。

5结语

蓄热式 热氧化处理技术相对于以前的直燃式焚烧处理技术有明显的优势,该技术 在国外已经很成熟,但由于成本原因,在我国尚未普及,蓄热式 的概念也只在少数工业窑炉上有所体现。在当前 能源价格飙升的背景下,组织力 量研究开发并推广使用该项技术,不仅能 够节约能源和减少环境污染,还可获 得可观的经济效益和显著的杜会效益。

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