蓄熱燃燒（RTO）與催化燃燒（CO）的異同點(diǎn)

 

跟著***家對***氣污染的整治力度加***，工業(yè)VOCs廢氣污染狀況得到了根賦性的改動，依據(jù)對廢氣處理設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的安穩(wěn)性、處理作用的可靠性、廢氣品種的廣適性、工藝的安全性等要求，***部分地方政府頒布的VOCs處理方針輔導(dǎo)定見中廢氣處理工藝基本上是吸附、吸收、熱分化（燃燒）3種工藝及其組合工藝。

 

（燃燒）熱分化工藝成為VOCs廢氣處理的主流后技術(shù)裝備上得到了很***開展進(jìn)步，但因?yàn)樵S多環(huán)保公司的工程設(shè)計人員與業(yè)主單位缺少在初始設(shè)計時深化交流、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時及時反響、事端呈現(xiàn)時的有用解決方案，使其不了解熱分化工藝***性盲目設(shè)計，導(dǎo)致各地一再呈現(xiàn)設(shè)備爆破、高能耗停開、設(shè)備毛病率高級現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了企業(yè)的正常生產(chǎn)經(jīng)營，也給整個廢氣環(huán)保職業(yè)開展帶來了許多負(fù)面要素。

 

01 熱分化工藝簡述

 

熱分化工藝一般分為直燃(TO)、蓄熱燃燒(RTO)、催化燃燒(CO)、蓄熱催化燃燒(RCO)4種，僅僅燃燒辦法和換熱辦法的兩兩不同組合，***要能夠用于處理吸附濃縮氣，也能夠用于直接處理廢氣濃度＞的中高濃度廢氣。

 

1）TO是將高濃廢氣送入燃燒室直接燃燒(燃燒室內(nèi)一般有一股長明火)，廢氣中有機(jī)物在750℃以上燃燒生成CO2和水，高溫燃燒氣經(jīng)過換熱器與新進(jìn)廢氣直接換熱后排掉，換熱效率一般≤60%導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)本錢很高，只在少數(shù)能有用運(yùn)用排放余熱或有副產(chǎn)燃?xì)獾钠髽I(yè)中運(yùn)用。

 

2）RTO的燃燒辦法與TO相同，僅僅將換熱器改為蓄熱陶瓷，高溫燃燒氣與新進(jìn)廢氣替換進(jìn)入蓄熱陶瓷直接換熱，熱量運(yùn)用率可進(jìn)步到90%以上，理念先進(jìn)，運(yùn)轉(zhuǎn)本錢較低，是現(xiàn)在***家主推的廢氣處理工藝。

 

3）CO是選用寶貴金屬催化劑下降廢氣中有機(jī)物與O2的反響活化能，使得有機(jī)物能夠在250～350℃較低的溫度就能充沛氧化生成CO2和H2O，屬無焰燃燒，高溫氧化氣經(jīng)過換熱器與新進(jìn)廢氣直接換熱后排掉，熱量運(yùn)用率一般≤75%，常用于處理吸附劑再生脫附出來的高濃廢氣。

 

4）RCO燃燒辦法與CO相同，換熱辦法與RTO相同，因?yàn)槌鲑Y堪比RTO，能處理的廢氣品種受催化劑影響又比RTO少，所以很少企業(yè)選用RCO工藝。熱分化以RTO和CO的運(yùn)用比方較多，假如用于處理吸附脫附的濃縮氣，兩者不同不***，但若直接處理中高濃度廢氣時有很***差異，需求企業(yè)認(rèn)真對待。

 

02 RTO與CO在處理中高濃度廢氣中各方面的異同

 

現(xiàn)就廢氣適用品種、廢氣濃度、廢氣流量、輔佐動力、外表自控、安全危險、環(huán)保危險、動力負(fù)荷、主設(shè)備出資、運(yùn)轉(zhuǎn)本錢等方面進(jìn)行比較。

 

廢氣適用品種

 

兩種工藝都能夠用于處理烷烴、芳香烴、酮、醇、酯、醚、部分含氮化合物等有機(jī)廢氣。含硫磷類廢氣會使催化劑中毒，不合適用CO處理，而假如疏忽含硫磷廢氣燃燒時對設(shè)備外表的少數(shù)腐蝕，能夠限制性的運(yùn)用RTO處理。

 

因?yàn)樘幚頊囟染?150℃，兩種工藝都不能用于處理含鹵代烴廢氣以防止發(fā)生二噁英。部分相似硅烷類的廢氣因?yàn)槿紵笊傻墓腆w塵灰會堵塞催化劑或蓄熱陶瓷或切換閥密封面，所以RTO和CO都不能運(yùn)用。

 

含漆霧粉塵類廢氣要預(yù)過濾以防止切換閥關(guān)不緊、蓄熱體堵塞等現(xiàn)象，RTO的預(yù)處理要過濾到至少F6級；而CO處理廢氣主流通道上無切換閥，加上能夠選用讓廢氣流速較高粉塵不易總存、定時給整個系統(tǒng)升溫回火將粉塵剝離分化等辦法，因而CO的預(yù)處理只需簡略過濾到G4級。

 

此外，因?yàn)楹鬃跃塾袡C(jī)物(如丁二烯、丙烯酸酯等)廢氣會影響到切換閥的有用開閉，一起也可能在坐落廢氣進(jìn)口處的蓄熱體上低溫堆積，運(yùn)用RTO處理該類廢氣時會有安全隱患，而CO則不受影響。

 

廢氣濃度

 

因?yàn)闇囟鹊倪M(jìn)步會下降有機(jī)物爆破下限濃度，一般要操控廢氣進(jìn)口濃度＜25%LEL，常見有機(jī)物的爆破下限和25%LEL。

 

有機(jī)物氧化分化會放出許多熱量使得廢氣溫升，核算1000mg/m3的常見廢氣有機(jī)物***熱溫升。

 

以CO處理室溫20℃的甲苯廢氣為例，為防止催化氧化處理后排放氣“白煙”和冷凝濕氣對設(shè)備的腐蝕等狀況，排放氣溫度一般取＞105℃，再考慮到換熱效率則常溫廢氣進(jìn)出設(shè)備后的實(shí)踐溫升應(yīng)＞100℃

 

假如催化燃燒開始溫度為250℃，那么廢氣催化氧化后的溫度為350℃，則對應(yīng)廢氣初始濃度約為3130mg/m3時可保持系統(tǒng)熱量平衡而不必額定動力。若廢氣濃度進(jìn)一步升高到25%LEL，廢氣氧化后溫度可達(dá)587℃，此刻催化劑易丟失且設(shè)備原料要求耐熱鋼，因而除非在催化劑層間設(shè)備換熱管系統(tǒng)及時移走熱量，不然CO處理甲苯廢氣***濃度為3130～9390mg/m3。

 

廢氣假如進(jìn)口濃度過高，可進(jìn)風(fēng)稀析，稀析閥與氧化氣溫度連鎖；廢氣進(jìn)口濃度假如為2130～3130mg/m3，可用電或燃?xì)膺M(jìn)步廢氣進(jìn)催化劑層的溫度到達(dá)催化起燃溫度250℃；廢氣進(jìn)口濃度假如＜2130mg/m3，可吸附濃縮后再用CO處理脫附出的濃縮氣；假如廢氣初始溫度較高，比方許多烘箱廢氣有80℃，此刻CO能處理的廢氣濃度能夠相應(yīng)下降到1560mg/m3。

 

相同以RTO處理20℃的甲苯廢氣為例，因?yàn)镽TO的燃燒爐內(nèi)要有一個長明火點(diǎn)著廢氣，而×106kJ的燃燒器長明火耗費(fèi)約5m3/h的天然氣供給部分熱源，因而系統(tǒng)保持熱量平衡的廢氣進(jìn)口濃度***能夠到1700～2000mg/m3。假如RTO設(shè)備設(shè)計從燃燒室引出部分高溫氣體另行降溫后回到燃燒室以防止燃燒溫度＞1000℃的工藝，則能夠進(jìn)步RTO處理廢氣的***濃度到25%LEL。

 

廢氣流量

 

一般單套RTO處理廢氣流量為8000～50000m3/h，處理廢氣流量＜5000m3/h時的RTO設(shè)備出資費(fèi)比不合算，而處理廢氣流量＞50000m3/h則很簡略呈現(xiàn)偏流、部分過熱等現(xiàn)象影響廢氣分化效率。單套CO處理廢氣流量為1000～20000m3/h，廢氣流量再加***，高效換熱器設(shè)計困難且催化劑層也會呈現(xiàn)顯著偏流部分過熱現(xiàn)象影響廢氣分化效率。

 

輔佐動力

 

RTO的燃燒室需求一支長明火，加上設(shè)備自嚴(yán)重、預(yù)熱時刻長，一般運(yùn)用液化氣、天然氣、輕柴油等做為輔佐動力，不主張運(yùn)用電熱。

 

CO相同能夠運(yùn)用液化氣、天然氣、輕柴油等做為輔佐動力，因?yàn)樵O(shè)備自重較RTO輕50%，為了防止添加一個需監(jiān)管的危險源，引薦運(yùn)用電加熱(條件是廢氣濃度＞3500mg/m3)，處理廢氣流量15000m3/h的CO設(shè)備電加熱系統(tǒng)只180kW，其預(yù)熱時刻≤。

 

外表自控

 

從流程圖能夠看出，除燃?xì)庀到y(tǒng)外RTO還需有許多的壓力溫度檢測和切換閥門，且對閥門、外表、自控等要求較高；而CO的廢氣主流通道管路無閥門，只需簡略的溫度連鎖，自控要求較低。

 

安全危險

 

RTO和CO都十分適用于處理如涂布、印刷、制革、化纖、注塑等有機(jī)物濃度、品種、流量平穩(wěn)的流水線廢氣，尤其是帶溫度的烘干廢氣若選用吸附法還需求前置降溫到＜45℃，但假如運(yùn)用RTO或CO，就能夠充沛運(yùn)用其本身余熱，******下降廢氣處理本錢和整條流水線的總能耗。可當(dāng)部分環(huán)保企業(yè)將RTO用于儲運(yùn)和化學(xué)合成企業(yè)的廢氣處理時卻呈現(xiàn)許多的爆破事端，爆破基本上是廢氣來歷系統(tǒng)遇設(shè)備回火爆破，***要原因如下:

 

1)RTO系統(tǒng)在設(shè)備初運(yùn)轉(zhuǎn)時一切順利，可是運(yùn)轉(zhuǎn)1～2年后，部分外表、調(diào)節(jié)閥會呈現(xiàn)毛病或突發(fā)停電、停外表氣等，導(dǎo)致系統(tǒng)安全自控設(shè)計失效，系統(tǒng)超溫爆破。事實(shí)上***部分的業(yè)主是不具備有外表自控專業(yè)保護(hù)人員，很難做到預(yù)判并及時替換外表閥門。

 

例如，廢氣進(jìn)口濃度需操控在＜25%LEL，若選用氣相色譜型在線檢測儀，儀器采樣檢測得出成果加上自控閥呼應(yīng)時刻＞30min，失掉安全操控含義，因而一般選用較活絡(luò)的光離子型在線可燃探測儀(3選2)，該探測儀半年需強(qiáng)制查驗(yàn)1次，可是假如廢氣中含有水汽、粉塵等將******下降該檢測頭壽數(shù)，而這種儀器失靈是突發(fā)性的。

 

2)RTO系統(tǒng)雖然選用了一系列安全設(shè)計，如廢氣搜集預(yù)處理系統(tǒng)的防靜電、廢氣進(jìn)口濃度與稀析閥連鎖、廢氣預(yù)混緩沖罐、廢氣風(fēng)機(jī)與負(fù)壓連鎖、廢氣水預(yù)洗刷等，可是化工廠必定會有事端氣緊迫排放或某些高濃廢氣正***會集排放導(dǎo)致的廢氣濃度暴增數(shù)倍的小概率事件，而處理10000m3/h廢氣流量的RTO設(shè)備的緩沖罐容積***也≤20m3，折算緩沖罐內(nèi)停留時刻＜8s，過短的緩沖時刻導(dǎo)致設(shè)備的閥門切換等來不及，廢氣總管和預(yù)處理系統(tǒng)呈現(xiàn)回火爆破。這是明火作業(yè)的RTO的賦性決議的，是無法鏟除的。

 

CO屬無焰氧化，加上換熱器等金屬結(jié)構(gòu)阻隔，便是回火廢氣來歷也達(dá)不到燃點(diǎn)；CO工藝管路上無閥門切換，不存在外表失靈安全危險。

 

環(huán)保危險

 

RTO要求廢氣來歷氣量和濃度安穩(wěn)，設(shè)計操作負(fù)荷彈性小，因而只合適用于接連安穩(wěn)的流水線廢氣，假如業(yè)主有間歇時間短高濃廢氣發(fā)生，則會頻頻呈現(xiàn)因安全濃度下限要求導(dǎo)致廢氣在進(jìn)設(shè)備前被部分排空，存在環(huán)保危險。

 

RTO設(shè)備設(shè)備冗雜，部件多，易呈現(xiàn)設(shè)備毛病廢氣排空事端。而CO要求廢氣流量安穩(wěn)，能夠承受間歇的時間短的高濃廢氣。CO設(shè)備設(shè)備簡略，部件少，設(shè)備毛病也少。此外RTO燃燒室存在死角，廢氣歸納處理效率95%～97%，而CO廢氣是均勻經(jīng)過催化劑層，處理效率＞99%，因而CO比RTO更簡略環(huán)保合格，尤其是新環(huán)保規(guī)范甲苯類廢氣從40mg/m3排放規(guī)范下降到10mg/m3后，RTO易出排放不合格環(huán)保事端。

 

高溫RTO會發(fā)生NOx，而CO因處理溫度低不發(fā)生NOx，雖然現(xiàn)在***家對有機(jī)廢氣設(shè)備的NOx沒有規(guī)則，但從鍋爐廢氣處理開展前史來看，將會對處理氣量＞10000m3/h的廢氣設(shè)備提出監(jiān)管要求。

 

動力負(fù)荷

 

RTO經(jīng)過精細(xì)過濾、2次總厚約2m的蓄熱陶瓷，設(shè)備阻力至少3500～4000Pa；CO只需經(jīng)過簡略過濾、2次經(jīng)過列管換熱器、總厚催化劑層，設(shè)備阻力＜2500Pa，相同的10000m3/h處理氣量，RTO風(fēng)機(jī)電機(jī)要22kW，CO風(fēng)機(jī)電機(jī)只需，處理風(fēng)量越***，風(fēng)機(jī)效率不同越***。電機(jī)效率每削減1kW，每年電費(fèi)削減3000元。

 

主設(shè)備出資

 

不計RTO設(shè)備對業(yè)***要求的廢氣預(yù)處理系統(tǒng)出資(一般由業(yè)主承當(dāng))，10000m3/h處理氣量RTO主設(shè)備出資費(fèi)用約100萬，而CO主設(shè)備出資費(fèi)用約60萬。

 

0 運(yùn)轉(zhuǎn)本錢

 

以10000m3/h處理氣量為例，RTO至少要確保燃?xì)忾L明火的根底耗費(fèi)，CO只需廢氣濃度動力；RTO電耗比CO高5kWh；5年1換，其二次廢料要做危廢處理，CO的750kg催化劑2年1換，失活催化劑返廠收回。

 

03 定論

 

分別從廢氣適用品種、廢氣濃度、廢氣流量、輔佐動力、外表自控、安全危險、環(huán)保危險、動力負(fù)荷、主設(shè)備出資、運(yùn)轉(zhuǎn)本錢10個方面剖析的RTO與CO的異同，以期為企業(yè)在VOCs廢氣處理設(shè)備選型時供給參閱。