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RTO蓄热燃烧技术:石油化工有机溶剂行业的福音

  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,排放的最常见的污染物“挥发性有机化合物(VolatileOrganicCompounds,简称VOCs)”,目前已经成为环保行业去除的焦点。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,部分VOCs还属于易燃易爆气体,对企业生产安全造成威胁。

  由于VOCs的危害性,许多国家颁布法令对VOCs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;2017年12月最新颁布了《恶臭污染环境监测技术规范(HJ 905-2017)》,以规范废气污染物的检测和排放标准。

  RTO在废气处理行业的发展

  工业生产过程中,有机废气治理工作越来越受到广泛重视,传统的治理方式已经越发不能满足工业发展需求,需要应用更为科学的工艺技术开展相关治理工作,以最大程度减少VOCs对环境的污染。

  去除工业废气中VOCs的方法可以分为破坏性方法和非破坏性方法两类。破坏性方法如热氧化法,将VOCs气体转化成CO2和H2O;非破坏性方法即回收法。常用的回收法有活性炭吸附法、冷凝法和膜分离法等;而破坏法中利用RTO(蓄热式热氧化炉)去除VOCs已经越来越成为主流工艺。

  众多VOCs排放企业已经逐渐意识到了VOCs排放带来的环境污染的问题,纷纷上马了治理设备和措施,但仍有许多企业存在诸多污染排放问题。环保部在京津冀及周边地区大气污染防治强化督查已开展四个多月,在四月底的第一次公报总结中,第一轮次28个督查组现场检查5713家企业(单位),发现存在环境问题的多达3832家,约占检查总数的67%。

  政策的不断推进,将极大地推动工业企业新建处理装置或将现有装置的技术改造,焚烧法处理VOCs的装置尤其是RTO将得到更广泛的应用。预计2020年,蓄热燃烧处理技术在VOCs市场容量将达到90亿元。

  RTO处理废气的工艺及原理

  RTO在燃烧过程中,需要保持一定的废气浓度以保持热量的蓄存和传导,因此,RTO较为适合处理小风量,中高浓度的VOCs废气。大风量、低浓度的废气可通过活性炭吸附脱附或者沸石转轮浓缩装置处理为小风量、中高浓度的废气。在选择工艺的过程中,由于废气风量较小、浓度较高,多数都是有机废气,部分含有酸碱性成分,因此,RTO应用在废气治理中,应先过滤或者洗涤,以去除废气中的粉尘以及腐蚀性气体,然后再进入RTO燃烧,燃烧完毕的高温尾气可通过热交换器进行余热回收利用。部分VOCs气体在RTO治理工作中,会生成二噁英,但是,二噁英850℃以上的环境中可以分解。因此,在设计炉膛的过程中,只需将燃烧温度控制在850℃以上,持续时间为1~2s即可。此反应破坏苯环,为不可逆反应,不会造成二次污染。

  RTO运行原理主要为:建立专门的热氧化炉,使其可以具备一定的蓄热能力,对有机废气进行专业处理,使有机废气在高温环境中被分解,以达到国家相关环保标准,将其排放到空气中。在应用RTO方式的过程中,需要设置两个固定形式的热交换媒介床,利用具有蓄热优势的陶瓷材料对其进行制作,以便于开展有机废气治理工作。有机废气在经过一个陶瓷媒介床之后,会出现加热的现象,在热交换的情况下,另一个媒介床也会出现加热的现象,且热交换率可以达到96%。同时,在应用氧化炉设备的过程中,其具备一定的自我维持能力,不需要任何燃料就可以维持问题,提高其工作效率。

  RTO在有机废气治理中的优势

  1. RTO的结构特性

  在应用此类设备的过程中,可以在系统中设置蓄热床与自动进气阀,对其进行全面的切换处理。在制作设备的过程中,所应用的材料为陶瓷蓄热材料,具有一定的耐酸与腐蚀的优势,可以提高热效果,提高热回收效率,减少过风阻力,在实际应用中,抗裂性能较高,寿命较长,可以减少投入的成本。蓄热设备的表面温度可以低于国家标准,主要因为设备内部中含有20cm的耐高温材料,可以避免有机废气与钢结构之间的接触。另外,在系统运行中,启动切换阀体所使用的材料为不锈钢材质,可以提高切换工作的稳定性,延长设备的使用寿命,避免出现腐蚀问题,且在设备内部,一些与有机废气相互接触的部位已经涂抹了耐高温材料与防腐蚀材料,可以有效延长其使用寿命,以便于开展相关维护工作,避免出现脱落现象。一旦发现养护土层出现脱落现象,就要及时开展补修活动,避免出现大面积氧化问题。

  2. RTO的性能优势

  对于RTO而言,可以通过蓄热陶瓷的加热,对有机废气进行处理,在炉膛燃烧作用之下,提高炉膛中的温度,将有机废气中的有害物质分解成为二氧化碳和水蒸气,或是无毒无害的高温烟气;通过低温蓄热陶瓷之后,大量热能从烟气中转换到蓄热陶瓷中,对各类热介质进行交换处理。此类运行方式的成本较低,且有机废气的处理效率较高,不会出现催化剂中毒的现象,可以用于大部分行业的有机废气处理工作中。

  RTO装置有两室、三室以及多室装置,两室RTO装置VOCs的去除率在95%~98%,三室RTO装置VOCs去除率可达到98%以上。RTO与传统的催化燃烧、直燃式热氧化炉相比,具有热效率高(大于等于90%)、运行成本低等优点。

  3. RTO的适用条件

  RTO较适合小风量、中高浓度的有机废气的处理,这样可以将燃烧室温度维持在所需温度,减少对燃烧器加热的需求,降低运行成本。低浓度的有机废气可以通过活性炭吸附脱附以及沸石转轮浓缩装置转换为中高浓度的有机废气,提高燃烧效率。

  4. RTO的特点分析

  RTO可以对弹性较大、浓度出现变化的有机废气进行处理,对于灰尘的敏感度较低,可以有效提高净化效率,净化率在99%左右。RTO可以提高热效率,在95%左右,且系统维护工作较少,可以提高操作安全性与可靠性。对于有机沉淀物而言,可以对其进行全面的清除处理,可以对蓄热体进行更换处理,且装置压力损失较小。

  5. RTO的节能减排作用

  在应用RTO的过程中,可以达到一定的节能减排作用,且设备的损耗较低,可以减少资金的投入,节能效果较为明显。例如:在有机废气处理过程中,RTO燃烧室产生的温度除了可以提供后续废气燃烧所需温度,还可以将余热通过热交换器存储,可用于企业其他区域提供热量,提升企业的经济效益,发挥RTO应用作用。

  结语

  从首台RTO投入运行至今,已近40多个年头。自20世纪90年代后RTO得到了长足发展,几乎取代了经典的热力焚烧装置,并且在绝大部分有机废气净化技术领域内占据着主导地位。

  有机废气治理的过程中,需要科学应用RTO设备,制定完善的应用方案,发挥其在有机废气治理中的应用价值。同时,需要做好安全设计工作,提高设备运行安全性与稳定性。

 

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