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RTO 廢 氣 處 理 技 術 應 用

在印刷包裝、人造革、膠黏涂布、地板革、光學膜等行業工業化生產中,通常采用揮發性有機化合物---VOC(Volatile Organic Compounds)作為溶劑來使用,溶劑揮發之后便散發到大氣中,造成污染。

一般用作溶劑的主要包括脂肪族化合物、鹵代烴和芳香族化合物等。這些有機溶劑如果揮發到大氣環境中,不僅會對大氣環境造成嚴重污染,而且對人體健康產生危害。比如苯,如果揮發到大氣環境中,不僅會被人體的皮膚所吸收,而且還會通過呼吸系統進入人體內部,造成慢性或急性中毒,損害人體的中樞神經,而且還可能誘發肝功能異常、骨骼發育不良、再生障礙性貧血等疾病。對于這類廢氣的處理,目前采用的方法種類較多,其中最為徹底的處理方式為熱氧化法,其中處理效果最好,節能效果最佳的當屬蓄熱式熱氧化法。

換熱式熱氧化器,簡稱為RTO,其工作原理:有機廢氣首先經過換熱室預熱,然后進入氧化室,加熱升溫至740℃左右,使廢氣中的VOCs氧化分解成CO2H2O,并放出熱量;氧化后的高熱氣體再通過另一個換熱室與干凈的新鮮風進行熱交換,新鮮風被加熱后輸送到設備中做為新的熱能使用,通過熱交換降溫后的尾氣不再含有VOCs等有害物質,直接排出到大氣中。RTO處理技術適用于高濃度有機廢氣、涂裝廢氣、印刷廢氣、惡臭廢氣等廢氣的處理,適用于廢氣成分經常發生變化或廢氣中含有使催化劑中毒或活性衰退的成分,含有氯化素碳氫化合物及其他具有腐蝕性的有機氣體。

由于廢氣中含有低濃度惡臭性污染有機物,必須經過氧化室充分氧化分解,只有分解溫度達到750℃左右,廢氣中的有機成分才能完全氧化分解,為了提高效率,在熱氧化裝置中計入換熱式熱交換器,在完成VOCs廢氣預熱后再進行氧化反應。在供氧充足條件下,氧化反應的反應程度,即VOCs去除率主要取決于“三T條件”:反應溫度(Temperature)、時間(Time)、湍流混合情況 (Turbulence)。“三T條件”是相互聯系的,在一定范圍內,一個條件的改善可使另外兩個條件降低。筆者通過多年的實踐,現階段設計的換熱式熱氧化器的熱回收率已經達到了 95%,且其占用空間比較小,輔助燃料的消耗也比較少。

長時間接觸VOCs氣體,會對人體多項器官造成傷害。隨著其危害越來越被人們所了解,相關行業也越來越關注對于這種有害氣體的處理技術。在這種情形下,西安昱杰公司開發了“RTO廢氣處理工藝”,采用氧化法徹底消除生產過程中產生的VOCs氣體,為使人們更了解這種工藝技術并快速掌握,筆者以太倉xx裝飾材料有限公司為例,給讀者詳細介紹該項技術。

RTO焚燒原理圖:


絕大部分VOCs氣體分解溫度在700℃左右,為了充分分解VOCs氣體,焚燒爐的溫度需要維持在750℃左右。為了保證焚燒爐爐膛的溫度,需要使用燃燒機燃燒天然氣來維持。從上圖可知,從廢氣焚燒爐里出來的高溫氣體,通過廢氣換熱器來加熱收集回來的VOCS氣體,使其達到420℃左右,并在爐膛里停留0.5-1s左右的時間,充分分解。該高溫氣體繼續往下走,進入空氣換熱器,加熱來自烘箱的二次回風和新鮮風,使其達到烘箱所需溫度。該氣體可繼續經過冷水換熱器,加熱冷水可供工人洗澡。最后,尾氣通過引風機排出。

以下是西安昱杰公司在太倉某客戶設計制造的VOCs廢氣焚燒系統:

通過實際檢測,該套系統VOCs氣體分解率達到98.5%,尾氣完全達標。

對于VOCs氣體的處理,我們應該避免為單純處理廢氣而設計廢氣處理系統的想法,要盡可能變廢為寶,把廢氣分解產生的熱量和助燃劑燃燒產生的熱量要充分利用起來,為工廠的生產和生活服務,達到環保與收益兼得的雙重目標。以上圖為例,系統整體情況如下:

焚燒爐設計參數:

項目

單位

數值

廢氣處理量

Nm3/h

10000

天然氣消耗量

Nm3/h

100

燃燒室溫度

750

煙氣量

Nm3/h

10000

熱損失

%

10

停留時間

s

0.5

燃燒室有效容積

m3

7

爐本體外形尺寸

mm

1600×7500

耐火材料總厚度

mm

250

廢氣換熱器參數:

項目

單 位

數 值

進口煙氣溫度

720

進口煙氣量

Nm3/h

10000

出口煙氣溫度

473

廢氣進口溫度

150

廢氣出口溫度

420

有機廢氣量

Nm3/h

10000

煙氣側壓降

mmH2O

50

廢氣側壓降

mmH2O

45

換熱面積

82

空氣換熱器參數:

項目

單 位

數 值

進口煙氣溫度

473

出口煙氣溫度

200

進口煙氣量

Nm3/h

10000

空氣進口溫度

20

空氣出口溫度

240

空氣量

Nm3/h

7500

煙氣側壓降

mmH2O

50

廢氣側壓降

mmH2O

45

換熱面積

110

系統安全性:

為保證系統安全運行,昱杰公司作了全方位防護,重要地方采取雙重保護措施,確保系統安全運行。

1、 系統設有延時吹掃功能。排除爐內殘留氣體和有毒有害氣體。確保避免點火瞬間的氣爆現象。

2、 燃燒器,均自帶火焰檢測功能。出現異常現象時能自動報警,并自動截斷燃料的供給。

3、 在廢液燃燒室裝有負壓變送傳感器,并傳輸相關信號至中控室,自動實施對排風機轉速的調節,確保爐內負壓在100~150mbar,從而避免有害氣體外逸。

4、 排風機故障,系統會全部停止,同時發出聲光報警。

5、 本焚燒爐裝有安全保護裝置,燃燒器啟動后點火不正常時,能安全自動切斷燃料供應,防止爆燃,同時燃燒器風機繼續運行,防止 燒器被爐內高溫燒壞。

6、 整套焚燒系統在點火啟動前,系統按一定的程序對整套系統,特別是焚燒爐爐膛進行徹底吹掃,以防止爐膛內部殘留的可燃氣體在系統點火前產生爆燃。

7、 自動控制系統安裝有停電保護、過載保護、線路故障報警和誤操作等安全保護裝置;所有電氣設備均可靠接地,保證系統在特殊狀態下的安全性(在相對濕度80%,電器回路絕緣電阻不小于24MΩ);電氣連線外有金屬軟管保護。

8、 焚燒爐等采用隔熱保溫等措施使設備的外表溫升控制在60℃,避免燙傷。

9、 廢氣爐設有阻火器,防止氣爆產生危險。

該套系統運行成本:

項 目

運行耗量

單價(元)

計 算

費用(元/h

36.75kw/h

0.8

36.75×0.8

29.4

天然氣

100Nm3/h

3.8

100×3.8

380.0

合 計:

409.4

?

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