專題技術
廢氣處理裝置蓄熱式廢氣焚燒爐技術(RTO)介紹
日期:2015/4/17 14:11:50 人氣:5271
一、國內外廢氣處理技術分析
    揮發性有機廢氣(VOCs)是指沸點在50~260℃、室溫下飽和蒸氣壓超過133.3Pa的易揮發性有機化合物,其主要成分為烴類、硫化物、氨等。有機廢氣是有害人體健康的污染物質,它與大氣中的NO2反應生成O3,可形成光化學煙霧,并伴隨著異味、惡臭散發到空氣中,對人的眼、鼻和呼吸道有刺激作用,對心、肺、肝等內臟及神經系統產生有害影響,有些則是影響人體某些器官和機體的變態反應源,甚至造成急性和慢性中毒,可致癌、致突變,同時可導致農作物減產。因此,VOCs處理越來越受到各國的重視,許多發達國家都頒布了相應的法令以限制VOCs的排放,已成為大氣污染控制中的一個熱點。據不完全統計,全國各行業產生有機廢氣的企業80%的沒有廢氣處理設備,廢氣直接排放;10%的企業擁有熱力焚燒爐,其余10%的企業擁有其它形式的廢氣處理設備。在擁有廢氣處理設備的企業中,又有半數以上因為運行費用過高而不經常使用。
    目前國內外對治理揮發性有機廢氣開展了大量的研究和應用,下面將對這些處理技術加以介紹。
1、吸附處理技術
    吸附法是利用多孔性固體吸附劑處理流體混合物,使其中所含的一種或數種組分濃縮于固體表面上,以達到分離的目的。吸附法在VOCs的處理過程中應用極為廣泛,主要用于低濃度高通過量有機廢氣(如含碳氫化合物廢氣)的凈化。該方法去除率高,無二次污染,凈化效率高,操作方便,且能實現自動控制;不足之處是由于吸附容量受限,不適于處理高濃度有機氣體,當廢氣中有膠粒物質或其它雜質時,吸附劑易失效,同時吸附劑需要再生。
2、催化燃燒處理技術
    催化燃燒技術(AOGC)是指在較低溫度下,在催化劑的作用下使廢氣中的可燃組分徹底氧化分解,從而使氣體得到凈化處理的一種廢氣處理方法。該法適用于處理可燃或在高溫下可分解的有機氣體。催化燃燒主要具有以下優點:①為無火焰燃燒,安全性好;②對可燃組分濃度和熱值限制較??;③起燃溫度低,大部分有機物和CO在200~400℃即可完成反應,故輔助燃料消耗少,而且大量地減少了NOx的產生;④可用來消除惡臭。但是其缺點是工藝條件要求嚴格,不允許廢氣中含有影響催化劑壽命和處理效率的塵粒和霧滴,也不允許有使催化劑中毒的物質,以防催化劑中毒,因此采用催化燃燒技術處理有機廢氣必須對廢氣作前處理。同時該法不適于處理燃燒過程中產生大量硫氧化物和氮氧化物的廢氣。
3、液體吸收處理技術
    在廢氣治理工程中,液體吸收法是最常用的方法之一。該法不僅能消除氣態污染物,還能回收一些有用的物質,可用來處理氣體流量一般為3000~15000m3/h、濃度為0.05%~0.5%(體積分數)的VOCs,去除率可達到95%~98%。
    該技術采用低揮發或不揮發液體為吸收劑,通過吸收裝置利用廢氣中各種組分在吸收劑中的溶解度或化學反應特性的差異,使廢氣中的有害組分被吸收劑吸收,從而達到凈化廢氣的目的。
    VOCs的吸收通常為物理吸收。根據有機物相似相溶原理,常采用沸點較高、蒸氣壓較低的柴油、煤油作為溶劑,使VOCs從氣相轉移到液相中,然后對吸收液進行解吸處理,回收其中的VOCs,同時使溶劑得以再生。當吸收劑為水時,采用精餾處理就可以回收有機溶劑;當吸收劑為非水溶劑時,從降低運行成本考慮,常需進行吸收劑的再生。
    吸收法的優點是工藝流程簡單、吸收劑價格便宜、投資少、運行費用低,適用于廢氣流量較大、濃度較高、溫度較低和壓力較高情況下氣相污染物的處理,在噴漆、絕緣材料、黏結、金屬清洗和化工等行業得到了比較廣泛的應用;其缺點是對設備要求較高、需要定期更換吸收劑,同時設備易受腐蝕。目前吸收有機氣體的主要吸收劑仍然是油類物質。用液體石油類物質回收苯乙烯就是其中一例,由于工藝中可選擇比吸附、催化燃燒裝置處理氣體能力大數倍的塔式吸收設備,因而設備的體積可做得小很多,設備費用也低,但很難找到理想的吸收劑,存在二次污染。
4、生物處理技術
    將有機生物降解過程應用于有機廢氣的凈化處理是近幾年才開始的,是一項新興的技術。由于微生物對各種污染物均有較強、較快的適應性,并可將其作為代謝底物而降解、轉化。因此,與傳統的有機廢氣處理技術相比,生物處理技術具有處理效果好、投資及運行費用低、安全性好、無二次污染、易于管理等優點;同時,由于廢氣生物處理吸收劑的再生可直接通過吸收劑中微生物的作用來實現,而不需要像理化吸收和吸附那樣的專門設備,從而簡化了工藝流程和工業設備,降低運行操作費用。所以,生物處理技術已逐漸成為世界研究的熱點課題之一。
    生物法特別適合于處理氣體流量大于17000m3/h、體積分數小于0.1%的VOCs氣體??稍誄N?、常壓下操作,凈化效率高,抗沖擊能力強,只要控制適當的負荷和氣液接觸條件,凈化率一般都在90%以上;不產生二次污染,特別是一些難處理的含硫、含氮的惡臭物質以及苯酚、氰等有害物質均能被氧化和分解。其缺點是由于氧化分解速度較慢,生物過濾需要很大的接觸表面,過濾介質的適宜pH值范圍也難以控制。
5、光催化氧化處理技術
    光催化氧化法是近年來日益受到重視的污染治理新技術。對VOCs降解率可達到90%~95%。該技術是指在一定波長光照下,利用催化劑的光催化活性,使吸附劑在其表面的VOCs發生氧化還原反應,最終將有機物氧化成CO2、H2O及無機小分子物質。光催化氧化具有選擇性,反應條件溫和(常溫、常壓),催化劑無毒,能耗低,操作簡便,價格相對較低,無副產物生成,使用后的催化劑可用物理和化學方法再生后循環使用,對幾乎所有污染物均具凈化能力等優點。
    光催化氧化技術處理VOCs具有反應效率高、不受溶劑分子影響、易回收、反應速率快等優點,但這項技術還存在幾個關鍵的技術難題。光催化氧化技術現階段還處于實驗室小型反應系統向大規模工業化發展的階段,要投入實際應用還有待繼續研究。
6、低溫等離子處理技術
    低溫等離子體技術又稱非平衡等離子體技術,是在外加電場的作用下,通過介質放電產生大量的高能粒子,高能粒子與有機污染物分子發生一系列復雜的等離子體物理化學反應,從而將有機污染物降解為無毒無害物質。
    低溫等離子體技術處理有機廢氣具有以下優點;①能耗低,可在室溫下與催化劑反應,無需加熱,極大地節約了能源;②使用便利,設計時可以根據風量變化以及現場條件進行調節;③不產生副產物,催化劑可選擇性地降解等離子體反應中所產生的副產物;缺點是:①對水蒸氣比較敏感,當水蒸氣含量高于5%時處理效率及效果將受到影響;②初始設備投資較高。
7、蓄熱式有機廢氣焚燒技術
    蓄熱式有機廢氣焚燒爐是目前國際上最節能、最有效減少揮發性有機化合物排放的方法,該方法使用蓄熱式的熱量回收方式,可以把高溫煙氣中90%以上的熱能回收,煙氣排出的溫度可降至180℃左右。當待處理廢氣中有機物達到一定濃度以上時,運行中就可以不需要額外的熱量,因此運行成本極低。據估計,如果全國全部有機廢氣使用蓄熱式廢氣焚燒爐處理,揮發性有機化合物的排放量可減少90%以上,將會顯著改善大氣質量。
    蓄熱式有機廢氣焚燒爐穩定運行時,對VOC的破壞去除率97.5%以上;與相同處理能力的熱力焚燒爐相比,實現節約燃料87.7%以上。蓄熱式有機廢氣焚燒爐對VOC的破壞去除率比現有焚燒爐整體提高10~15個百分點以上,煙氣中未燃碳氫化合物含量遠低于國家標準規定的數值;另外與熱力焚燒爐相比大幅度節能。
二、蓄熱式有機廢氣焚燒技術(RTO)的工作原理和裝置特點
    RTO(Regenerative Thermal Oxidizer,蓄熱室氧化器)主要包括蓄熱室、氧化室、風機等,它通過蓄熱室吸收廢氣氧化時的熱量,并用這些熱量來預熱新進入的廢氣,從而有效降低廢氣處理后的熱量排放,同時節約了廢氣氧化升溫時的熱量損耗,使廢氣在高溫氧化過程中保持著較高的熱效率(熱效率95%左右),其設備安全可靠、操作簡單、維護方便,運行費用低,VOCs去除率高。
    有機廢氣首先經過蓄熱室預熱,然后進入氧化室,氧化室有兩個作用:一是保證廢氣能達到設定的氧化溫度,二是保證有足夠的停留時間使廢氣中的VOC充分氧化,加熱升溫到800℃以上,停留時間為>1sec;使廢氣中的VOCs氧化分解成CO2和H2O;氧化后的高熱氣體再通過另一個蓄熱室熱處理,熱量被蓄熱體“貯存”起來,用于預熱新進入的有機廢氣,從而節省升溫所需要的燃料消耗,降低運行成本。然后煙氣排出RTO系統。廢氣在氧化室中焚燒,成為凈化的高溫氣體后離開氧化室,進入蓄熱室2(在前面的循環中已被冷卻),放熱降溫后排出,而蓄熱室2吸收大量熱量后升溫(用于下一個循環加熱廢氣)。凈化后的廢氣先后進入冷卻塔及堿液洗滌塔去除氨及氯化氫,經煙囪排入大氣。這個過程不斷循環再生,每一個蓄熱室都是在輸入廢氣與排出處理過的氣體的模式間交替轉換。切換時間根據實際情況可以調整。風機由變頻器控制,以適應不同的運行工況。 
三、RTO的裝置特點
    在有機廢氣治理技術中,吸收和吸附技術雖然較為成熟和成型,但由于其處理設備容量有限,吸附劑需要再生等問題使得應用受到限制。光催化氧化技術作為近年發展起來的新研究領域,由于存在設備成本較高和處理對象較單一等問題,尚處于實驗室研究階段,同時如何防止催化劑因非VOCs物質造成的失活和重金屬造成的中毒是制約其處理效果的關鍵之一。生物處理技術因其耗能低、運轉費用便宜,較少形成二次污染,適用于不同規模的各類中、低濃度有機廢氣的處理,但受到設備結構和工藝條件如不同菌種處理能力和效果相差較大。低溫等離子技術適于各類VOCs的治理,處理效率高,無二次污染物產生,易操作,但目前該技術的研究尚處于實驗室階段, VOCs處理效率穩定仍然需要不斷改進。蓄熱式氧化燃燒技術不僅可以處理低、高濃度的有機廢氣,而且設備簡單,投資少,操作方便,凈化徹底,因此是目前應用最廣泛的、經濟有效的處理技術,特別適用于氣體流量大、濃度低的有機廢氣的處理。RTO廢氣處理技術主要具有如下的優點:
    1.99%以上去除效率(DRE),凈化率高,兩床式 RTO 凈化率在 98% 以上,三床式 RTO 凈化率在 99% 以上。廢氣經過處理后完全達到國家相關的排放標準。
    2.采用分級燃燒技術,延緩狀燃燒下釋出熱能;爐內升溫均勻,燒損低,加熱效果好,不存在傳統燃燒過程中出現的局部高溫高氧區,抑制了熱力型氮氧化物(NOX)的生成,無二次污染。
    3.特別適用于大風量、低濃度的有機廢氣以及同一生產線上,因產品不同,廢氣成分經常發生變化的情況;
    4.低運行成本和燃料消耗操作費用低,超低燃料費。有機廢氣濃度在2000PPM以上時,RTO裝置基本不需添加輔助燃料。 
    5.高達97%的熱能回收 (實測值)蓄熱室內溫度均勻分級增加,加強了爐內傳熱,換熱效果更佳。
    6.可實現全自動化控制,操作簡單,運行穩定,安全可靠性高。爐膛容積小,降低了設備的造價。
    7.廢氣進口設置惰性氧化鋁瓷球,對蓄熱陶瓷起到?;?、緩沖、過濾的作用,延長蓄熱陶瓷的使用壽命。
    8.低壓降運轉減少電力消耗,不存在因壓力變化產生的脈沖現象。
四. RTO工藝原理
    RTO的工作原理:把有機廢氣加熱升溫至760℃,使廢氣中的VOC氧化分解,成為無害的CO2和H2O;氧化時的高溫氣體的熱量被蓄熱體“貯存”起來,用于預熱新進入的有機廢氣,節省升溫所需要的燃料消耗。
1. 二室RTO工作原理

    待處理的低溫廢氣經引風機進入蓄熱室1,陶瓷蓄熱體釋放熱量溫度降低,而有機廢氣升至較高的溫度后進入氧化室,在氧化室中燃燒器燃燒補充熱量,使廢氣升至設定的氧化溫度(760℃),廢氣中的有機成分被分解成CO2和H2O。由于廢氣在蓄熱室內已被預熱,外加燃料的用量較少。
    凈化后的高溫廢氣離開氧化室,進入蓄熱室2,釋放熱量,溫度降低后由排氣風機經煙囪向空排放。而蓄熱室2的陶瓷蓄熱體吸熱,“貯存”大量的熱量(用于下個循環加熱廢氣)。
    一個循環完成后,進氣與出氣閥門進行一次切換,改變氣流方向(進入下一循環)。廢氣由蓄熱室2進入,凈化后的氣體由蓄熱室1排放。如此不斷地交替進行。
2.  三室RTO工作原理

    待處理的低溫有機廢氣在入口風機作用下進入蓄熱室1的陶瓷介質層,(該陶瓷介質已經把上一循環的熱量“貯存”起來),陶瓷釋放熱量溫度降低,而有機廢氣升至較高的溫度之后進入燃燒室。在燃燒室中,燃燒器燃燒燃料放熱,使廢氣升至設定的氧化溫度760℃,廢氣中的有機物被分解成CO2和H2O。由于廢氣經過蓄熱室預熱,廢氣氧化也釋放一定的熱量,所以燃燒器燃料的用量較少。氧化室有兩個作用:一是保證廢氣能達到設定的氧化溫度,二是保證有足夠的停留時間使廢氣充分氧化。
    廢氣成為凈化的高溫氣體后離開燃燒室,進入蓄熱室2(上兩個循環陶瓷介質已被冷卻吹掃),釋放熱量,溫度降低后排放,而蓄熱室2的陶瓷吸熱,“貯存”大量的熱量(用于下個循環加熱使用)。蓄熱室3在這個循環中執行吹掃功能。
    完成后,蓄熱室的進氣與出氣閥門進行一次切換,蓄熱室2進氣,蓄熱室3出氣,蓄熱室1吹掃;再下個循環則是蓄熱室3進氣,蓄熱室1出氣,蓄熱室2吹掃,如此不斷地交替進行。
    五室RTO的運行原理與三室RTO類似,五個蓄熱室為二進二出一清掃。
    對RTO系統設計來講,其優化設計目標是提高VOC去除率和熱利用效率。影響VOC去除率的主要因素是“三T”,即氧化溫度(Temperature)、停留時間(Time)及混合程度(Turbulence)。影響熱效率的因素是:氣流速度、蓄熱介質、蓄熱介質體積和幾何結構等。
    當RTO設備還沒達到處理狀態或停運時,廢氣可暫時通過旁通進入煙囪排放。
    為了環保節能,在RTO尾部可設置換熱器,進行余熱利用。



纳达尔网球比分直播?。?a href="about.asp">公司簡介?。?a href="wscl.asp">污水處理?。?a href="fqcl.asp">廢氣處理?。?a href="hbjszx.asp">環保技術咨詢?。?a href="news.asp">新聞中心?。?a href="contact.asp">聯系我們?。?a href="sitemap.html">網站地圖