RTO技術(shù)淺析
RTO(蓄熱式熱氧化爐)與傳統(tǒng)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、能處理大風量低濃度(相對于廢氣排放而言)。RTO裝置有兩室、三室以及多室裝置,兩室RTO置VOCs的率在95% 一98%,三室RTO裝置VOCs率可達到98%以上。
1.1 RTO原理
兩室RTO沒有吹掃工序,在進行閥門切換時,部分VOCs廢氣沒有經(jīng)過處理直接排放,從而降低了VOCs的效率。多室RTO是在廢氣量非常大的情況下,為保證廢氣進氣的均勻性,增加了同時進氣和出氣的蓄熱室數(shù)量。目前三室RTO是主流實用裝置,較好的兼顧了效率和投資成本。
三室RTO運行原理:三室RTO主體結(jié)構(gòu)由燃燒室、三個陶瓷填料床和六個切換閥組成,當廢氣進入陶瓷床1后,陶瓷床1放熱,廢氣被加熱到一定溫度后進人燃燒室燃燒,同時產(chǎn)生的高溫氣體通過陶瓷填料床2,陶瓷床2吸熱蓄熱,高溫氣體被填料床2冷卻后,經(jīng)過切換閥門排放,填料床3進行吹掃,以保證原進人填料床3而未反應(yīng)的廢氣進入燃燒室燃燒,而不是直接排放;經(jīng)過一段時間后,閥門切換,廢氣從填料床2進入,填料床2放熱,填料床3蓄熱,填料床1進行吹掃;然后在填料床3進氣,填料床1蓄熱,填料床2進行吹掃;這樣周期性地切換,就可連續(xù)處理廢氣。其工作原理示意圖見圖1。
1.2 RTO預(yù)處理措施
由于RTO裝置常采用明火進行工作,容易產(chǎn)生爆炸事故,是使用RTO裝置比較關(guān)心的問題。廢氣的預(yù)處理措施主要包括:(1)濃度控制:為起見,爆炸或火災(zāi),廢氣中VOCs的濃度通常應(yīng)控制在25%LEL(爆炸濃度下)以下;(2)回火控制:為回火,在設(shè)計管道尺寸時應(yīng)使廢氣的低流速始終大于回火速度,而且選取適當?shù)南禂?shù);(3)措施:可以采取設(shè)置文丘里阻火器、回火器、液封、空氣稀釋、無回火噴射等控制措施;(4)報警連鎖:設(shè)置爆炸或回火報警儀及聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。
1.3 RTO裝置的優(yōu)缺點
RTO裝置經(jīng)過多年的運行及改進發(fā)展,表現(xiàn)出一定的優(yōu)缺點。其優(yōu)點主要有:(1)幾乎可以處理所有含化合物的廢氣,可以處理風量大、濃度低(相對于直燃焚燒爐)的廢氣;(2)可以適應(yīng)廢氣中VOCs的組成和濃度的變化、波動;(3)對廢氣中夾帶少量灰塵、固體顆粒不敏感;(4)在所有熱力燃燒凈化法中熱效率高(>90%);(5)在合適的廢氣濃度條件下無需添加燃燒而實現(xiàn)自供熱操作;(6)凈化效率高(三室>98%,兩室95% ~98%),維護工作量少,操作可靠;(7)沉積物可周期性地清除,蓄熱體可換;(8)整個裝置的壓力損失較小(RTO裝置系統(tǒng)總壓力損失一般<3 000 pa,隨所用蓄熱體的結(jié)構(gòu)類型、氣體速度而變),裝置使用壽命長。
主要缺點有:(1)裝置重量大(因為采用陶瓷蓄熱體)、容積大;(2)要求盡可能連續(xù)操作;(3)投資費用相對較高;(4)對于大風量、低濃度廢氣而言,運行費用仍然偏高;(5)存在一定的火災(zāi)爆炸風險,國產(chǎn)儀表質(zhì)量不過關(guān),國外價格貴。
1.4 RTO運行中出現(xiàn)的問題
根據(jù)RTO調(diào)研情況,處置含石油醚廢氣的RTO裝置和處置含異丙醚廢氣的RTO裝置發(fā)生過多次爆炸事故,雖然處理濃度明顯低于爆炸下。經(jīng)分析,石油醚和異丙醚具有閃點低、揮發(fā)性強的特點,因此RTO處理VOCs廢氣,須關(guān)注低閃點物質(zhì)(石油醚、異丙醚、乙醚、環(huán)已烷等);建議低閃點VOCs不進入RTO處理裝置,單獨采用碳纖維吸附方式處理。
根據(jù)調(diào)研分析,目前RTO裝置運行控制參數(shù)比較單一。目前主要監(jiān)控的運行參數(shù)為燃燒室溫度,進氣VOCs濃度在線監(jiān)測儀器反饋的數(shù)據(jù)不準確,從而不能預(yù)先確定助燃燃料的助燃量,這就造成燃燒室溫度出現(xiàn)波動。在VOCs濃度過高時出現(xiàn)燃燒室溫度過高現(xiàn)象,可能會造成蓄熱體的破壞,降低RTO裝置的使用壽命。目前RTO國產(chǎn)儀表質(zhì)量不過關(guān),大多不能夠滿足運行管理要求。
采用RTO裝置處理VOCs廢氣單位多為危化品生產(chǎn)或使用企業(yè),使用過程中特別擔心出現(xiàn)爆炸。由于RTO裝置的運行研究、設(shè)計規(guī)范和在線監(jiān)控數(shù)據(jù)比較欠缺,出于考慮,目前RTO裝置運行企業(yè)對接入VOCs廢氣的類別及濃度比較保守。
1.5 RTO運行經(jīng)驗參數(shù)
根據(jù)RTO裝置運行情況調(diào)研情況及相關(guān)資料,三室式RTO裝置可以兼顧到處理效率和經(jīng)濟性要求;目前,一般設(shè)計廢氣處理風量為10 000~30 000m3/h時,占地面積、設(shè)計、材料要求、設(shè)備安裝、運行控制等方面比較適用,特別小風量和大風量都不適合采用三室式RTO。
之間,助燃燃料為氣或柴油或廢溶劑。要求進入RTO裝置的VOCs廢氣濃度在1 000—8 000 mg/m3才具有明顯的經(jīng)濟可行性;據(jù)相關(guān)資料分析,VOCs濃度達到2 000 mg/m3以上時,RTO裝置不使用助燃燃料也可正常運行。故為配套RTO裝置的正常穩(wěn)定運行,必須對收集VOCs的收集系統(tǒng)進行密閉、合理、系統(tǒng)化設(shè)計,進而保證綜合進人RTO裝置的VOCs廢氣濃度在合適的范圍內(nèi)。
RTO裝置設(shè)計燃燒室溫度在850oC以上,實際運行溫度在720℃以上,在保證VOCs率的前提下,適當降低燃燒室溫度可以減少助燃燃料使用量,降低運行費用。RTO裝置熱利用效率在90%以上,三室RTO的VOCs率可達到99% 以上。RTO整個系統(tǒng)的壓力損失一般小于3 000 Pa。