1.床式RTO處理高濃度有機廢氣
在VOCs治理技術中,高溫焚燒.催化燃燒.吸附.吸收和生物氧化等技術都有廣泛的應用。其中對于中、高濃度有機廢氣,較多地采用了高溫焚燒技術,相應的設備主要是帶換熱器的熱力焚燒設備和蓄熱焚燒設備(RTO)。二者的反應原理是相同的,都是利用高的反應溫度(通常為800~900℃)將VOCs氧化分解成co二和水,不同之處在于對VOCs氧化釋放的反應熱的利用方式。而RTO設備具備蓄熱功能,特別是當VOCs濃度較高時,不需額外提供燃料就能維持運行,熱回收效率高(≥90%),可大大降低運行成本,因此近年來得到了普遍的應用。RTO設備根據(jù)蓄熱室的數(shù)量,可以分為二床式、三床式和多床式。由于二床式RTO造價較為低廉,所以被大量采用。
一、二床式RTO之結構與相應缺點討論
RTO設備的處理效率主要由反應溫度、停留時間、氣體流動等反應條件因素決定,均于設備設計時已固定,對于已運行多年之二床式RTO設備已無法從這方面去改變。從下面流程可知,二床式RTO有兩個蓄熱室,工作時兩個蓄熱室大約每60s~1二0s須切換一次狀態(tài)(入口-出口),對應之互換風門在切換狀態(tài)時大約有0.3s~0.6s時間直接將高濃度的廢氣排到排放口,且當時作為廢氣入口端的蓄熱室內(nèi)殘留的大量廢氣也被直接排放出來,所以二床式RTO對VOCs的處理效率無法達到很高程度。大量工程應用表明,二床式RTO的廢氣處理效率可達95%,當進氣中VOCs濃度較高時,出口濃度往往會超過有關的VOCs排放標準。
二、提高二床式RTO廢氣焚燒爐處理效率的研究與應用
(一)互換風門密封性改造
連接蓄熱室的互換風門的泄露,使得少量未反應的氣體未經(jīng)熱力焚燒區(qū),形成“短路”而直接排放到了設備出口,從而影響設備的VOCs處理效率。二床式RTO的互換風門多采用壓縮氣體和電力驅動的提升閥,且多數(shù)密封面為金屬接觸,密封性能較差。一種簡易改善方法為:增加耐高溫硅膠墊當密封材料。
(二)增加緩沖罐系統(tǒng)
增加一個緩沖罐,收集互換風門切換時泄漏的高濃度廢氣及蓄熱室殘余的廢氣,重新送回RTO設備處理。
以上兩種改善措施配合使用,可大幅度提升VOCs處理效率。這種方式改造費用雖相對較高,但相對于更換新三床式或多床式RTO設備的費用還是非常低的。二床式RTO設備在當前有機廢氣治理中發(fā)揮了重要的作用,其運行狀態(tài)對環(huán)境影響較大,同時也影響生產(chǎn)企業(yè)的投資成本。使用較小費用改良當前二床式RTO,可提高其VOCs處理效率,減少VOCs的排放。
圖1
2.分子篩-RTO法處理涂裝廢氣
簡稱RTO,是一種高效和安全的大氣治理系統(tǒng)。原理是設備利用鋪設的蓄熱陶瓷磚吸附VOCs發(fā)生氧化分解時產(chǎn)生的熱量。當一個腔室溫度達到分解溫度后,通過閥門組切換VOCs的流經(jīng)途徑。當進入的VOCs接觸到高溫的蓄熱磚時,與蓄熱磚之間的換熱使VOCs升溫到反應溫度。氧化反應所產(chǎn)生的熱量又被出口腔室的蓄熱材料所吸附。通過閥門的不斷切換,VOC分解所產(chǎn)生的93~95%的熱能不會被浪費而是不斷處于和冷側VOCs產(chǎn)生熱交換的狀態(tài),從而起至節(jié)能減排的作用。
主要特點:
處理效率≥95~98%(可選);無針對物質種類,絕大多數(shù)有機物都可處理;穩(wěn)定可靠,可自動化運行; 每年需2次維護保養(yǎng);VOC在爐體內(nèi)分解通過時間為2秒左右。
圖2
3.催化氧化爐處理中高濃度有機廢氣
催化氧化爐,是利用催化劑的作用降低了有機物的活化能,使有機物的氧化溫度降低至相對低的溫度(例如300℃)發(fā)生完全氧化分解,生成CO?和 H?O。
CO(Catalytic Oxidizer,簡稱CO),催化氧化爐,是利用催化劑的作用降低了有機物的活化能,使有機物的氧化溫度降低至相對低的溫度(例如300℃)發(fā)生完全氧化分解,生成CO?和 H?O。
催化氧化是把有機廢氣加熱到催化燃燒溫度,在催化劑的作用下,將有機物轉化為CO2、H2O;燃燒有機物放出的熱量再通過預熱換熱器進行回收,預熱進入催化床的有機廢氣。熱回收效率*高可達到70%,不僅有機物達到完全分解達標排放,而且節(jié)約能耗。
有以下特點:
1、在催化燃燒過程中,催化劑的作用是降低反應的活化能,同時使反應物分子富集于催化劑表面,以提高反應速率。
2、 催化劑負載Pt、Pd 貴金屬,起燃溫度低、凈化效率高達99%,啟動時間快;一次性投資小;
3、催化劑為表面反應,如果含有固體聚集在陶瓷表面,長時間會降低催化效率。
優(yōu)選貴金屬催化劑(Pt、Pd和Au),具有起燃溫度低(280℃起燃),去除效率高(99%),具有較高催化活性,同時還耐高溫、抗氧化、耐腐蝕。催化劑改變化學反應速度而本身又不參與反應,反應前后基本沒有消耗,使用壽命長。
有以下適配環(huán)境:適用于噴漆、涂裝、涂布、化工、石化等行業(yè)。 風量:1000~1000000Nm3/h 組分:組分復雜,不具有回收價值,難重復利用濃度: 1000mg/Nm³<濃度<25%LEL
圖3
4.旋轉RTO法 處理高濃度有機廢氣
在有機廢氣凈化諸方法中,蓄熱燃燒法是目前一種很有發(fā)展前景的VOCs廢氣治理方法,其所用的裝置蓄熱式熱力氧化器(RegenerativeThermalOxidizer,簡稱為“RTO”),在充分滿足燃燒過程的必要條件下,燃燒法可以使有害物質達到完全燃燒氧化。目前,典型的RTO已從兩室、三室、五室發(fā)展到七室和多室裝置,以滿足各種需要,并已開發(fā)了許多不同類型的RTO裝置,其中*為代表性的就是旋轉式RTO。
旋轉式RTO,也稱旋轉式蓄熱式氧化爐。其原理是在高溫下將可燃廢氣氧化成對應的氧化物和水,從而凈化廢氣,并回收廢氣分解時所釋放出來的熱量,廢氣分解效率達到99%以上,熱回收效率達到95%以上。
旋轉式RTO主要由燃燒室、陶瓷填料床和旋轉閥等組成。爐體分成12個室,5個室進廢氣、5個室出凈化氣,1個室清掃,1個室起隔離作用。廢氣分配閥由電機帶著連續(xù)、勻速轉動,在分配閥的作用下,廢氣緩慢在12個室之間連續(xù)切換。
旋轉式RTO是第三代RTO,較傳統(tǒng)的床式RTO,其主要優(yōu)點有:
(1)旋轉式RTO散熱面積小,12個室交替工作緩沖,節(jié)約能耗;
(2)12個室一起工作,氣流分配,凈化效率高;
(3)采用旋轉閥,進氣、排氣連續(xù),管道壓力波動小,廢氣不倒灌,車間氣味小。
在我國石化行業(yè)中,其廢氣的組成較為復雜,其產(chǎn)生的廢氣毒性大、來源廣、危害廣、種類繁、處理難,因此石油化工廢氣處理技術的問題亟待解決。一個單元過程原則上只能解決一種污染物或幾種性質相近的污染物的處理問題。但是廢氣的組成是多種多樣的,特別是石油化工廢氣。它面臨的是廢氣多種組分的去除。這就決定了在選擇廢氣處理工藝時,必須考慮多種單元過程的組合,來創(chuàng)建一個能夠完美處理廢氣的組合流程。RTO在石化行業(yè)應用已經(jīng)十分廣泛,常作為廢氣處理的末端設備。在利用旋轉式RTO進行廢氣處理時,需要對某些成分進行去除,采用吸附或過濾法,將旋轉式RTO不能處理的廢氣如二氧化氮、二氧化硫、硫化氫、氨氣等有毒有害氣體吸收以及采用玻璃纖維過濾的方法將對旋轉式RTO有害的油霧、酸霧過濾去除,繼而進入旋轉式RTO設備氧化,轉化為無毒的二氧化碳和水。此種組合方式在石化行業(yè)已有應用,技術也較為成熟。
圖4
5.生物濾床 處理污水揮發(fā)廢氣
惡臭氣體經(jīng)過去塵增濕或降溫等預處理工藝后,從濾床底部由下向上穿過由濾料組成的濾床,惡臭氣體由氣相轉移至水—微生物混和相,通過固著于濾料上的微生物代謝作用而被分解掉
目前研究較多,工藝較成熟,在實際中也較常用的生物脫臭方法。又可細分為土壤脫臭法、堆肥脫臭法、泥炭脫臭法等?!≌嫉孛娣e大,填料需定期更換,脫臭過程不易控制,運行一段時間后容易出現(xiàn)問題,對疏水性和難生物降解物質的處理還存在較大難度。
圖5
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