蓄熱焚燒爐在化工廢氣處理中的運用分析

鐘夏蓮

（佛山市順創(chuàng)環(huán)?？萍加邢薰荆瑥V東 佛山 528303）

工業(yè)在我國的經濟發(fā)展中占據著十分重要的地位，但是在工業(yè)生產的過程中會產生大量的化工廢氣，對區(qū)域內部的自然環(huán)境造成不良的影響。一直以來，化工廢氣的處理是化工企業(yè)在生產的過程中大氣污染防治方面的重難點，傳統的處理工藝無法適應現代化發(fā)展的需求，因此蓄熱焚燒爐在化工生產中取得了比較廣泛的應用。對這種技術的應用情況進行研究，可以為化工企業(yè)的生產優(yōu)化提供有效建議，從而推進整個化工產業(yè)的發(fā)展。

1 研究的背景及意義

隨著我國經濟發(fā)展水平的提升，我國的工業(yè)發(fā)展水平得到了顯著的發(fā)展，但是在化工生產的過程中會產生大量的廢氣，對區(qū)域內部的自然環(huán)境造成不良的影響。VOCS指的是常溫下飽和蒸汽大于70 Pa，常壓下沸點在260 ℃以下的有機化物，或者在20 ℃條件下蒸汽壓大于或者等于10 Pa的具有相應揮發(fā)性的全部有機化合物，按照化學結構可以將其劃分為烷類、芳烴類、酯類、醛類以及其他等[1]。我國是典型的工業(yè)國，工業(yè)生產在經濟發(fā)展中占據著十分重要的地位，但是工業(yè)的發(fā)展也導致我國的VOCS排放量位于世界首位。VOCS的產生除了會影響區(qū)域內部的人民的身體健康，還會導致霧霾、溫室效應等惡劣氣候，進而影響人們的身體健康，制約現代經濟的發(fā)展。

蓄熱焚燒爐是高效率、高收益的VOCS處理技術，已得到了廣泛的關注，且處理效率高達99%，具有良好的經濟效益以及社會效益，促進化工企業(yè)清潔化、現代化的生產，滿足新時期環(huán)保的需求，改善區(qū)域內部的自然環(huán)境，提升經濟發(fā)展水平的同時保證區(qū)域內部的生活環(huán)境。

2 蓄熱焚燒爐的工作原理

蓄熱式氧化爐是一種高效、低成本的VOCS處理技術，其具體的工作原理為利用高溫將廢氣中的有機物進行氧化反應形成成對應的二氧化碳和水，從而凈化廢氣，并對廢氣分解時所釋放出來的熱量進行回收處理[2]。根據權威數據可知，蓄熱焚燒爐的廢氣分解效率能達到99%以上，熱回收效率也能達到95%以上，因而可以在化工企業(yè)的生產過程中取得比較廣泛的應用。

2.1 蓄熱焚燒爐的分類

VOCS氣體中的組成大部分是含有C、H的揮發(fā)性有機氣體，根據其化學性質利用燃燒法將揮發(fā)性有機氣體高效分解為CO2和H2O等無害氣體。目前，化工企業(yè)在利用燃燒法進行廢氣處理的時候有直接焚燒爐、催化燃燒爐、和蓄熱燃燒爐。蓄熱焚燒爐在分類的時候可以安裝結構劃分為2塔、3塔、5塔等，如果按照運行的方式進行劃分可以分為旋轉式RTO以及塔式RTO，在具體應用的過程中最為常見的方式是3塔式RTO，因此本文在進行分析的時候以這種處理方式為例子進行具體的研究，從而可以為化工企業(yè)生產提供有效的建議以及參考。

2.2 塔式RTO的運作原理分析

RTO是一種含有蓄熱體的焚燒爐，其主要的組成部分是蓄熱室、燃燒室、進氣室、切換閥以及燃燒機。

設備運轉前，需要打開主風機，利用新風吹掃爐膛，避免廢氣聚集，降低廢氣濃度。隨后需要開啟燃燒器進行預熱處理，預熱工作的進行需要緩慢進行，預熱時間一般設置在6 h左右，將溫度緩慢升到800 ℃，這個溫度足夠分解95%以上的VOCS氣體，之后開始進氣。氣體從蓄熱室1進入系統內部，并且在蓄熱提預熱并且擾流之后氣體進入燃燒室。這時候廢氣在燃燒室內部進行無規(guī)則流動，在經過充分燃燒（一般而言充分燃燒的時間需要在1 s以上）處理之后，氣體會流向蓄熱室3。在蓄熱室3內部的蓄熱體的溫度比較低，可以對流出的廢氣的熱量進行充分的吸收，而將這些高溫廢氣利用蓄熱體熱量回收進行處理之后可以有效的降低溫度，從而可以實現廢氣的安全排出。

當蓄熱室3里面蓄熱體熱量吸附飽和之后需要切換閥進行切換，廢氣進入蓄熱室3.在經過蓄熱室3高溫預熱之后會進入燃燒室，在留到蓄熱室2，熱量會經過蓄熱室2所吸收，直到蓄熱室2中的蓄熱體飽和之后需要進行再次切換，并且進入下一個流程，3次切換是系統運行的一個循環(huán)，并且經過多次處理。一般而言，切換的時間需要進行嚴格的控制，即切換時間過長會導致排出廢氣溫度過高并且造成熱量缺失的現象；如果切換時間過短會造成切換閥以及氣缸壽命的縮短，RTO切換閥切換時間周期一般在60～120 s，并且需要根據工況的實際情況對時間進行確定。

整個系統的運行規(guī)律是，前一個流程的出氣口是后一個流程的進氣口，前一個流程的吹掃口是后一個流程的出氣口，前一個流程的進氣口是下一個流程的吹掃口。

3 RTO運行的安全問題以及解決措施

RTO是一種處理效率比較高，并且不會產生二次污染、運行穩(wěn)定的廢氣處理技術。但是，在具體應用的過程中可以發(fā)現該種技術依舊會存在一些安全問題，其中比較突出的就是RTO的失火問題、爆炸問題等嚴重影響安全生產，通過對其問題進行分析之后提出了一些有效的安全措施。

3.1 主要的安全問題分析

（1）RTO的密封不嚴，耐高溫和耐腐蝕的材料無法符合標準，

比較典型的就是高溫閥材料選擇碳鋼材料。

（2）安全冗余不夠。

（3）工藝設置不合理。

（4）沒有充分考慮系統運行的時候的突發(fā)性問題。

針對上述問題，化工企業(yè)必須采取合理的措施解決其中的問題。

3.2 主要問題的解決措施

（1）化工企業(yè)需要對待處理的廢氣的組份和有機廢氣的排放特點進行具體的分析，并且根據分析的結果進行工藝設置。

（2）對進口廢氣的濃度進行嚴格控制，將其控制在相應組份的爆炸下限的25%以內，避免在系統運行的時候出現爆炸現象.實際上，有機物的爆炸下限和溫度息息相關，其爆炸下限會隨著溫度的升高大幅度下降，并且由于化工廠自身的濃度存在波動導致廢氣濃度必須遠低于爆炸的下限其具體的措施主要有以下幾種：

首先，在廢氣主管上安裝濃度檢測儀，那些濃度變更比較頻繁的廢氣需要設置雙濃度檢測儀，進而保證生產安全；

其次，廢氣進入系統之前必須新開風口，高濃度的廢氣需要配置稀釋風機；

第三，在系統之前設置緩沖罐，從而可以為濃度監(jiān)測儀和閥門動作留下足夠相應之間，并且合理設計體積。

（3）高溫旁通閥具有重要的作用，關系著整個系統的降溫、泄壓、降低安全隱患。因此高溫旁通閥的閥板需要選擇耐高溫不銹鋼，利用氣動控制，從而可以增加其反應速度。密封材料的選擇需要保證其可以在高溫情況下進行，并且為了保證裝置的順利運行需要在高溫閥附近增設專門檢修平臺。

（4）為了降低安全損失，需要在RTO前設置相應的阻火器，在廢氣主管以及后端風管出設置防爆膜片，在爐體設置泄爆口，燃燒器配置的柴油罐需要深埋地下，并且配備相應的消火栓，進而可以最大程度上降低系統運行的時候出現安全事故的可能性。

4 RTO系統的優(yōu)缺點

4.1 RTO系統的優(yōu)點

（1）根據權威數據可知，一般而言2塔RTO的處理效率可以高達95%，3塔RTO的處理效率高達99%，造成這種差距的原因是因為2塔缺乏吹掃處理，有部分廢氣沒有得到處理進行排出。

（2）處理各種VICS氣體，對于濃度和濕度沒有比較高的要求，可以在各種情況下使用。

（3）排放氣體的溫度比較低，有效的降低能耗。

（4）實現PLC自動控制，實現自動化處理。一般而言，RTO系統都配備使用相應的控制柜和數據庫，從而可以實現高速自動化。

4.2 RTO系統的缺點

（1）需要一次性投入大量的成本以及消耗比較高的運行維護費用。

（2）高溫焚燒處理會提升出現火災、爆炸等安全事故的概率顯著的提升。

（3）焚燒處理會產生類似于二噁英、氮氧化物等副產品，對環(huán)境造成影響。