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公司新聞

RTO蓄熱燃燒技術:石油化工有機溶劑行業的福音

  石油化工過程以及各種使用有機溶劑的行業,如噴漆、印刷、制藥、煤化工等,排放的最常見的污染物“揮發性有機化合物(VolatileOrganicCompounds,簡稱VOCs)”,目前已經成為環保行業去除的焦點。該類化合物多數具有刺激性氣味和毒性,部分已被列為致癌物,部分VOCs還屬于易燃易爆氣體,對企業生產安全造成威脅。

  由于VOCs的危害性,許多國家頒布法令對VOCs排放進行了管制。歐美國家于20世紀90年代前后,對所有使用有機溶劑的地方都規定了排放要求。美國1990年提高了廢氣排放標準,將工業生產中的189種污染物列為有毒污染物,其中大部分為VOCs。我國頒布的《大氣污染防治法》要求對工業生產中產生的有毒氣體進行凈化處理,對可燃性氣體要回收利用;我國的《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)規定了33種揮發性有機物的排放標準,將大部分的其他揮發性有機物按非甲烷類烴來處理;2017年12月最新頒布了《惡臭污染環境監測技術規范(HJ 905-2017)》,以規范廢氣污染物的檢測和排放標準。

  RTO在廢氣處理行業的發展

  工業生產過程中,有機廢氣治理工作越來越受到廣泛重視,傳統的治理方式已經越發不能滿足工業發展需求,需要應用更為科學的工藝技術開展相關治理工作,以最大程度減少VOCs對環境的污染。

  去除工業廢氣中VOCs的方法可以分為破壞性方法和非破壞性方法兩類。破壞性方法如熱氧化法,將VOCs氣體轉化成CO2和H2O;非破壞性方法即回收法。常用的回收法有活性炭吸附法、冷凝法和膜分離法等;而破壞法中利用RTO(蓄熱式熱氧化爐)去除VOCs已經越來越成為主流工藝。

  眾多VOCs排放企業已經逐漸意識到了VOCs排放帶來的環境污染的問題,紛紛上馬了治理設備和措施,但仍有許多企業存在諸多污染排放問題。環保部在京津冀及周邊地區大氣污染防治強化督查已開展四個多月,在四月底的第一次公報總結中,第一輪次28個督查組現場檢查5713家企業(單位),發現存在環境問題的多達3832家,約占檢查總數的67%。

  政策的不斷推進,將極大地推動工業企業新建處理裝置或將現有裝置的技術改造,焚燒法處理VOCs的裝置尤其是RTO將得到更廣泛的應用。預計2020年,蓄熱燃燒處理技術在VOCs市場容量將達到90億元。

  RTO處理廢氣的工藝及原理

  RTO在燃燒過程中,需要保持一定的廢氣濃度以保持熱量的蓄存和傳導,因此,RTO較為適合處理小風量,中高濃度的VOCs廢氣。大風量、低濃度的廢氣可通過活性炭吸附脫附或者沸石轉輪濃縮裝置處理為小風量、中高濃度的廢氣。在選擇工藝的過程中,由于廢氣風量較小、濃度較高,多數都是有機廢氣,部分含有酸堿性成分,因此,RTO應用在廢氣治理中,應先過濾或者洗滌,以去除廢氣中的粉塵以及腐蝕性氣體,然后再進入RTO燃燒,燃燒完畢的高溫尾氣可通過熱交換器進行余熱回收利用。部分VOCs氣體在RTO治理工作中,會生成二噁英,但是,二噁英850℃以上的環境中可以分解。因此,在設計爐膛的過程中,只需將燃燒溫度控制在850℃以上,持續時間為1~2s即可。此反應破壞苯環,為不可逆反應,不會造成二次污染。

  RTO運行原理主要為:建立專門的熱氧化爐,使其可以具備一定的蓄熱能力,對有機廢氣進行專業處理,使有機廢氣在高溫環境中被分解,以達到國家相關環保標準,將其排放到空氣中。在應用RTO方式的過程中,需要設置兩個固定形式的熱交換媒介床,利用具有蓄熱優勢的陶瓷材料對其進行制作,以便于開展有機廢氣治理工作。有機廢氣在經過一個陶瓷媒介床之后,會出現加熱的現象,在熱交換的情況下,另一個媒介床也會出現加熱的現象,且熱交換率可以達到96%。同時,在應用氧化爐設備的過程中,其具備一定的自我維持能力,不需要任何燃料就可以維持問題,提高其工作效率。

  RTO在有機廢氣治理中的優勢

  1. RTO的結構特性

  在應用此類設備的過程中,可以在系統中設置蓄熱床與自動進氣閥,對其進行全面的切換處理。在制作設備的過程中,所應用的材料為陶瓷蓄熱材料,具有一定的耐酸與腐蝕的優勢,可以提高熱效果,提高熱回收效率,減少過風阻力,在實際應用中,抗裂性能較高,壽命較長,可以減少投入的成本。蓄熱設備的表面溫度可以低于國家標準,主要因為設備內部中含有20cm的耐高溫材料,可以避免有機廢氣與鋼結構之間的接觸。另外,在系統運行中,啟動切換閥體所使用的材料為不銹鋼材質,可以提高切換工作的穩定性,延長設備的使用壽命,避免出現腐蝕問題,且在設備內部,一些與有機廢氣相互接觸的部位已經涂抹了耐高溫材料與防腐蝕材料,可以有效延長其使用壽命,以便于開展相關維護工作,避免出現脫落現象。一旦發現養護土層出現脫落現象,就要及時開展補修活動,避免出現大面積氧化問題。

  2. RTO的性能優勢

  對于RTO而言,可以通過蓄熱陶瓷的加熱,對有機廢氣進行處理,在爐膛燃燒作用之下,提高爐膛中的溫度,將有機廢氣中的有害物質分解成為二氧化碳和水蒸氣,或是無毒無害的高溫煙氣;通過低溫蓄熱陶瓷之后,大量熱能從煙氣中轉換到蓄熱陶瓷中,對各類熱介質進行交換處理。此類運行方式的成本較低,且有機廢氣的處理效率較高,不會出現催化劑中毒的現象,可以用于大部分行業的有機廢氣處理工作中。

  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去除率可達到98%以上。RTO與傳統的催化燃燒、直燃式熱氧化爐相比,具有熱效率高(大于等于90%)、運行成本低等優點。

  3. RTO的適用條件

  RTO較適合小風量、中高濃度的有機廢氣的處理,這樣可以將燃燒室溫度維持在所需溫度,減少對燃燒器加熱的需求,降低運行成本。低濃度的有機廢氣可以通過活性炭吸附脫附以及沸石轉輪濃縮裝置轉換為中高濃度的有機廢氣,提高燃燒效率。

  4. RTO的特點分析

  RTO可以對彈性較大、濃度出現變化的有機廢氣進行處理,對于灰塵的敏感度較低,可以有效提高凈化效率,凈化率在99%左右。RTO可以提高熱效率,在95%左右,且系統維護工作較少,可以提高操作安全性與可靠性。對于有機沉淀物而言,可以對其進行全面的清除處理,可以對蓄熱體進行更換處理,且裝置壓力損失較小。

  5. RTO的節能減排作用

  在應用RTO的過程中,可以達到一定的節能減排作用,且設備的損耗較低,可以減少資金的投入,節能效果較為明顯。例如:在有機廢氣處理過程中,RTO燃燒室產生的溫度除了可以提供后續廢氣燃燒所需溫度,還可以將余熱通過熱交換器存儲,可用于企業其他區域提供熱量,提升企業的經濟效益,發揮RTO應用作用。

  結語

  從首臺RTO投入運行至今,已近40多個年頭。自20世紀90年代后RTO得到了長足發展,幾乎取代了經典的熱力焚燒裝置,并且在絕大部分有機廢氣凈化技術領域內占據著主導地位。

  有機廢氣治理的過程中,需要科學應用RTO設備,制定完善的應用方案,發揮其在有機廢氣治理中的應用價值。同時,需要做好安全設計工作,提高設備運行安全性與穩定性。

 

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