rto焚燒爐

　　而針對(duì)生產(chǎn)過程中排出含有少量未反應(yīng)原料(苯乙烯，丁二烯，丙烯酸)和揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)等廢氣的處理，多采用水汽分離器排氣管排出，通過鍋爐焚燒后高空排放，而隨著節(jié)能環(huán)保的要求不斷提高，一種新型的廢氣處理裝置一一蓄熱式氧化焚燒爐(RegenerativeThermalOxidizer，RTO焚燒爐)在羧基丁苯膠乳生產(chǎn)線上得到了應(yīng)用。

　　蓄熱式氧化焚燒爐英文名為“RegenerativeThermalOxidizer“，簡(jiǎn)稱為“RTO焚燒爐”。

　　其原理是可燃燒的有機(jī)物廢氣在760—1000。C度發(fā)生熱氧化反應(yīng)，生成二氧化碳和水。廢氣首先通過蓄熱體加熱到接近熱氧化溫度，而后進(jìn)入燃燒室進(jìn)行熱氧化，氧化后的氣體溫度升高，有機(jī)物基本上轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。凈化后的氣體，經(jīng)過另一蓄熱體，溫度下降，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后可以排放，同時(shí)另一蓄熱體也能被凈化后的廢氣加熱，不同蓄熱體通過切換閥或者旋轉(zhuǎn)裝置，隨時(shí)間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，分別進(jìn)行吸熱和放熱，從而保證RTO焚燒爐連續(xù)穩(wěn)定地周期性運(yùn)行。本文介紹的在羧基丁苯膠乳生產(chǎn)線廢氣處理裝置RTO為3室蓄熱氧化焚燒爐。

　　1、RTO主要設(shè)備及處理過程

　　1.1、RTO主要設(shè)備

　　新鮮風(fēng)風(fēng)機(jī)，助燃風(fēng)機(jī)，3個(gè)蓄熱室，1個(gè)燃燒室，6個(gè)主氣流切換閥，2個(gè)除沫器，一套燃燒系統(tǒng)，一套PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)。廢氣處理過程：RTO焚燒爐啟動(dòng)后，首先新鮮風(fēng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)對(duì)蓄熱體及燃燒室進(jìn)行預(yù)吹掃180s，將焚燒爐內(nèi)的殘留廢氣排出，然后燃燒系統(tǒng)內(nèi)的點(diǎn)火器點(diǎn)火在燃燒室升溫，一般燃料可以采用天然氣，液化氣。升溫至780℃便進(jìn)入待處理模式，如果廢氣風(fēng)機(jī)出口可燃?xì)怏w探測(cè)器FI’A(Flammabilityanalyzer)讀數(shù)≤25LEL%則自動(dòng)切換進(jìn)入處理模式。

　　1.2、處理模式三個(gè)階段

　　I.2.1、階段一

　　廢氣通過蓄熱體1被預(yù)加熱，然后進(jìn)入燃燒室燃燒，蓄熱體3中殘留未處理廢氣被凈化后的氣體反吹回燃燒室進(jìn)行焚燒處理，分解后的廢氣經(jīng)過蓄熱體2排出，同時(shí)蓄熱室2被加熱。

　　1.2.2、階段二

　　廢氣通過蓄熱體2被預(yù)熱，然后進(jìn)人燃燒室燃燒，蓄熱體1中殘留未處理廢氣被凈化后的氣體反吹回燃燒室進(jìn)行焚燒處理，分解后廢氣經(jīng)過蓄熱體3排出，同時(shí)蓄熱室3被加熱。

　　1.2.3、階段三

　　廢氣通過蓄熱體3被預(yù)熱，然后進(jìn)人燃燒室燃燒，蓄熱體2中殘留未處理廢氣被凈化后的氣體反吹回燃燒室進(jìn)行焚燒處理分解后廢氣經(jīng)過蓄熱體1排出，同時(shí)蓄熱室1被加熱。

　　如此周期性運(yùn)行。廢氣在燃燒室內(nèi)氧化分解屬RTO焚燒爐長(zhǎng)期處于自燃狀態(tài)，的保證能量循環(huán)利于放熱反應(yīng)，當(dāng)燃燒室內(nèi)溫度超過850。C，則不需要用。燃料進(jìn)行加熱，通過進(jìn)口廢氣濃度的調(diào)節(jié)可以保持RTO長(zhǎng)期處于自燃狀態(tài)，的保證能量循環(huán)利用。

　　2、RTO處理前后廢氣組成

　　2.1、廢氣主要在羧基丁苯膠乳生產(chǎn)過程的汽提部分產(chǎn)生，在該工序，未參加反應(yīng)的原料大部分被真空汽提出來，釋放到廢氣管線中，主要成分見表1。

　　2.2、RTO運(yùn)行參數(shù)

　　RTO焚燒爐運(yùn)行主要過程數(shù)據(jù)運(yùn)行成本，在廢氣平均負(fù)荷為4700Nm3/h的情況下，每年的運(yùn)行成本是10萬元，遠(yuǎn)比鍋爐焚燒及其他方法節(jié)省。

　　2.3、根據(jù)檢測(cè)，RTO處理后的廢氣*達(dá)標(biāo)排放，詳見表3。

　　3、RTO的控制

　　RTO焚燒爐控制系統(tǒng)采用西門子S7PLC程序控制。可分為自動(dòng)/手動(dòng)，就地/遠(yuǎn)程操作，較常見的是自動(dòng)就地控制，因?yàn)榇蟛糠謭?bào)警都需要現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)故障原因，如：壓縮空氣壓力低，濃度高報(bào)等，本文介紹的RTO控制*由PLC控制，燃燒室，蓄熱體的溫度，RTO進(jìn)出口差壓，進(jìn)氣溫度，濃度，排出凈化氣溫度，各切換閥門運(yùn)行狀況，風(fēng)機(jī)頻率，速度等都可以通過PLC控制面板監(jiān)控，系統(tǒng)本身已經(jīng)設(shè)置好溫度，壓力等報(bào)警上下限，保證裝置在安全條件下運(yùn)行。

　　根據(jù)RTO在羧基丁苯膠乳生產(chǎn)線上近2年的應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)如下

　　(1)凈化效果高，三室可以達(dá)到99%;

　　(2)換熱效果高，排氣余溫低，主要因?yàn)樘沾尚顭狍w比表面積較大(689m2/m3);

　　(3)廢氣處理量靈活可變，RTO焚燒爐處理能力風(fēng)量為10000Nm3/h，當(dāng)生產(chǎn)過程中廢氣釋放量較少時(shí)可以降低風(fēng)機(jī)頻率，相應(yīng)地當(dāng)廢氣濃度較高時(shí)可增大新鮮風(fēng)的補(bǔ)充量，降低廢氣濃度，保證燃燒室內(nèi)廢氣濃度。

　　(4)操作費(fèi)用低，一定時(shí)間內(nèi)不需要補(bǔ)充燃料，能量重復(fù)利用;

　　(5)PLC自動(dòng)控制，操作簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性高。

　　隨著節(jié)能降耗及環(huán)保要求的不斷提高，RTO焚燒爐將在丁苯膠乳生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。

　　蓄熱式焚燒爐rto

　　農(nóng)藥行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)28家，實(shí)現(xiàn)總產(chǎn)值430億元。根據(jù)《國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)類》(GB/T4754—2011)，農(nóng)藥生產(chǎn)屬于化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)范疇，原輔材料種類多，有機(jī)溶劑消耗量大，工藝過程及產(chǎn)物環(huán)節(jié)多，易造成環(huán)境污染。該行業(yè)常用有機(jī)溶劑包括芳香烴類、脂肪烴類、脂環(huán)烴類、鹵化烴類、醇類、醚類、酯類、酮類等，這類有機(jī)溶劑使用過程揮發(fā)形成的VOCs(VolatileOrganicCompounds)是大氣臭氧和二次有機(jī)氣溶膠污染的重要前體物，且具有高毒性、致癌性，直接排放對(duì)人體健康會(huì)造成一定的危害。

　　根據(jù)《十三五規(guī)劃全國(guó)分行業(yè)VOCs排放基數(shù).江蘇省》可知，目前江蘇省VOCs排放總量230.85萬噸，工業(yè)源排放量108.07萬噸，占比46.81%，遠(yuǎn)高于交通源、生活源或農(nóng)業(yè)源。工業(yè)源中化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)VOCs排放量2.75萬噸，占工業(yè)源排放量2.54%，成為我省目前VOCs的源頭之一。

　　目前，常用于回收VOCs方法有吸收、吸附、生物凈化、鍋爐熱力焚燒低溫等離子體、光催化氧化、蓄熱式熱氧化等。吸收法凈化效率取決于VOCs的水溶性，總體凈化效率較低，且易產(chǎn)生二次污染;對(duì)于易脫附且具有利用價(jià)值的物質(zhì)可選用吸附一再生法，如或無回收價(jià)值的采用吸附法，運(yùn)行費(fèi)用偏高;低溫等離子體、光催化氧化和生物法一般僅適用于低濃度大風(fēng)量有機(jī)廢氣處理;鍋爐熱力焚燒凈化效率高，但需依托鍋爐，運(yùn)行成本較高，且使用場(chǎng)合受限制;與傳統(tǒng)的催化燃燒、直燃式熱氧化爐相比，RTO焚燒爐具有熱回收效率(95%)和凈化效率(98%)高、運(yùn)行成本低、抗污染物濃度變化強(qiáng)、能處理大風(fēng)量低濃度工業(yè)廢氣等特點(diǎn)，逐步應(yīng)用于化工、涂裝、印刷等行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的污染防治中。

　　1項(xiàng)目概況

　　某農(nóng)藥企業(yè)主要生產(chǎn)氟環(huán)唑，氰氟草酯、吡氟草胺、二噻農(nóng)、咪酰胺、烯酰嗎啉、除草定、抗倒酯等產(chǎn)品。在正常生產(chǎn)過程中，各類反應(yīng)釜、精餾塔、真空泵、離心機(jī)和離心母液收集槽、干燥機(jī)、原料及產(chǎn)品儲(chǔ)罐等設(shè)備均會(huì)產(chǎn)生廢氣，廢氣中主要含有甲醇、異丙醇、甲苯、二甲苯、丙酮、、二乙胺、三乙胺、、乙酸、二氯乙烷、石油醚、正丁醇、二甲基亞砜等揮發(fā)性有機(jī)物和少量NOx、SO2、HC1、HBr、Br2、C12等無機(jī)污染物。企業(yè)原有廢氣治理手段包括冷凝、水洗、堿洗、次氯酸鈉吸收、活性炭吸附等。

　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查，該企業(yè)廢氣收集處理主要存在以下問題：①冷凝法可大量回收有機(jī)物料，水洗和堿洗對(duì)無機(jī)污染物具有一定效果，但對(duì)絕大多數(shù)VOCs效果欠佳;②次氯酸鈉吸收在一定程度上可去除具有還原性的VOCs，但存在二次污染問題;③現(xiàn)有活性炭吸附凈化裝置無脫附再生系統(tǒng)，極易飽和，僅采用活性炭吸附難以確保達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)又可產(chǎn)生大量廢活性炭等二次污染物。為此筆者結(jié)合該農(nóng)藥公司實(shí)際情況，提出采用RTO焚燒爐凈化工藝處理含VOCs廢氣。

　　2工藝流程

　　三床式RTO焚燒爐處理該農(nóng)藥企業(yè)VOCs工藝流程如圖1所示，車間產(chǎn)生的含VOCs廢氣經(jīng)預(yù)處理后由前送風(fēng)機(jī)送至前兩級(jí)水洗塔，除去無機(jī)廢氣和少量水溶性有機(jī)廢氣，同時(shí)起到除塵和降溫作用，以減輕RTO處理負(fù)荷;接著經(jīng)氣水分離器，除去水洗塔帶入的水分，避免安全事故;然后廢氣經(jīng)主風(fēng)機(jī)送至RTO焚燒爐進(jìn)行高溫焚燒處理;焚燒后的廢氣通過混合箱、水冷卻塔、后堿洗塔，經(jīng)降溫和除去焚燒產(chǎn)生的酸性氣體，經(jīng)排氣筒達(dá)標(biāo)排放。

　　3設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　3.1設(shè)計(jì)參數(shù)

　　根據(jù)企業(yè)已有的廢氣收集系統(tǒng)，實(shí)測(cè)廢氣流量為Q--8000m3/l1，排氣溫度為30~C，考慮處理系統(tǒng)留有20%的操作余量，確定進(jìn)入RTO焚燒爐裝置的廢氣處理能力Q=10000m/h。其余設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

　　3.2防火間距

　　《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016—2014)明確提出了廠房、倉庫、儲(chǔ)罐以及可燃材料堆場(chǎng)與明火或散發(fā)火花地點(diǎn)(IO焚燒爐)的最小防火間距，即：RTO焚燒爐與甲、乙類廠房的防火間距不宜小于30m，與甲類倉庫的防火間距至少為25m，與甲乙丙類液體儲(chǔ)罐的防火間距至少為25m，與濕式可燃?xì)怏w儲(chǔ)罐的防火間距至少為20m，與濕式氧氣儲(chǔ)罐的防火間距至少為25m，與可燃材料堆場(chǎng)的防火間距至少為12.5m。本項(xiàng)目RTO焚燒爐選址處與甲類廠房的防火距離為35m，滿足GB50016.2014要求。

　　3.3選材原則

　　該農(nóng)藥企業(yè)廢氣中含鹵素、氮、硫等元素，這類有機(jī)物經(jīng)高溫焚燒后產(chǎn)生鹵化氫等酸性氣體，對(duì)RTO焚燒爐爐體造成嚴(yán)重腐蝕，從而影響設(shè)備正常運(yùn)行，因此，RTO選材必須考慮防腐問題。本系統(tǒng)為減緩RTO及輔助設(shè)備腐蝕，在選材方面做了以下工作：1)蓄熱室爐柵采用316L不銹鋼;2)RTO殼體內(nèi)壁涂耐溫防腐澆注材料(如耐酸膠注料);3)混合箱、水冷卻塔、后堿洗塔等配套設(shè)備亦采用316L不銹鋼，送風(fēng)機(jī)和主風(fēng)機(jī)采用防腐防爆型風(fēng)機(jī)。

　　3.4蓄熱陶瓷體

　　陶瓷蓄熱體起到氣流定期轉(zhuǎn)換過程中的吸熱放熱功能，使RTO焚燒爐進(jìn)出口廢氣的平均溫差控制在30~C100~C，換熱效率大于95%，減少RTO焚燒爐的能源消耗以降低運(yùn)行費(fèi)用。本項(xiàng)目陶瓷蓄熱體采用LANTECMLM180產(chǎn)品，其特點(diǎn)在于比表面積大680m2/m3，阻力小，熱容量大0.22BTU/lb*F(2.326J/kg*F)，耐溫高可達(dá)1200~C，耐酸度99.5%，吸水率小于0.5%，壓碎力大于4kgf/cm2，熱脹冷縮系數(shù)小，為4.7X10一/~C，抗裂性能好，壽命長(zhǎng)。

　　3.5切換閥

　　切換閥是蓄熱陶瓷體實(shí)現(xiàn)蓄熱、燃燒與吹掃功能的關(guān)鍵部件之一，因廢氣中含有腐蝕性介質(zhì)和粉塵顆粒，切換閥的頻繁動(dòng)作會(huì)造成腐蝕和磨損，進(jìn)而出現(xiàn)閥門密封不嚴(yán)、動(dòng)作速度慢等問題，導(dǎo)致排氣出現(xiàn)瞬間濃度超標(biāo)現(xiàn)象，極大影響了凈化效果，如何解決高溫條件下旋轉(zhuǎn)靈活和密封的矛盾至關(guān)重要們。為此本系統(tǒng)中所有切換閥全部采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)氣動(dòng)蝶閥，選用的切換閥精度高，泄漏量小(≤1%)，壽命長(zhǎng)(可達(dá)100萬次)，啟閉迅速(≤ls)，運(yùn)行可靠。

　　3.6燃燒器

　　燃燒器的主要目的是確保燃料在低氧環(huán)境中燃燒，避免形成局部高溫或燃燒不充分，這就需要考慮到燃料與氣體間的擴(kuò)散、與爐內(nèi)廢氣的混合以及射流的角度及深度等因素，然后根據(jù)實(shí)際的工藝需求選擇最合適的燃燒器，否則會(huì)直接影響RTO焚燒爐的焚燒效果。本系統(tǒng)選用美國(guó)NA5424—5(20×104kcal/h)燃油比例調(diào)節(jié)式燃燒器，其特點(diǎn)是可進(jìn)行連續(xù)比例調(diào)節(jié)(調(diào)節(jié)范圍10：1)，高壓點(diǎn)火，可適應(yīng)多種情況。

　　3.7控制系統(tǒng)

　　采用DCS系統(tǒng)對(duì)RTO焚燒爐進(jìn)行自動(dòng)控制，配計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。DCS系統(tǒng)主要包括燃爆檢控系統(tǒng)、爐膛溫控系統(tǒng)和負(fù)壓控制系統(tǒng)。

　　1)燃爆檢控系統(tǒng)：本系統(tǒng)在前級(jí)水洗塔和RTO焚燒爐之間相應(yīng)位置廢氣總管上設(shè)置VOCs可燃?xì)怏w在線檢測(cè)儀，用于測(cè)定廢氣的VOCs可燃?xì)怏w的濃度，給RTO前的閥門留有足夠的切換時(shí)間，確保進(jìn)入RTO的VOCs可燃?xì)怏w濃度小于混合氣體爆炸下限的25%。

　　2)爐膛溫控系統(tǒng)：當(dāng)爐膛溫度超過上限溫度920℃時(shí)，本系統(tǒng)將自動(dòng)打開新風(fēng)閥;當(dāng)爐膛溫度超過上限溫度970~C時(shí)，本系統(tǒng)將自動(dòng)打開超溫排放閥;當(dāng)爐膛溫度超過上上限溫度l050℃時(shí)，本系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警并自動(dòng)停機(jī)，同時(shí)打開旁通排放閥。

　　3)負(fù)壓控制系統(tǒng)：本系統(tǒng)在前級(jí)水洗塔和RTO焚燒爐之間相應(yīng)位置廢氣總管設(shè)置壓力傳感器，負(fù)壓控制送風(fēng)風(fēng)機(jī)變頻器，來控制調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)風(fēng)量;由爐膛的壓力傳感器負(fù)壓控制排風(fēng)機(jī)變頻器，來控制調(diào)節(jié)排風(fēng)機(jī)風(fēng)量。

　　3.8二嗯英防治

　　基于二嗯英產(chǎn)生機(jī)理[1引，本系統(tǒng)做了以下工作：1)對(duì)反應(yīng)釜、真空泵等設(shè)備產(chǎn)生含二氯乙烷廢氣的加強(qiáng)冷凝回收;2)將含二氯乙烷廢氣單獨(dú)收集后采用活性炭吸附一蒸汽脫附回收;3)在盡量減少含二氯乙烷廢氣進(jìn)入RTO焚燒爐情況下，對(duì)蓄熱室尺寸進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，縮短燃燒后的高溫廢氣極冷時(shí)間，確保廢氣在中溫區(qū)(300~C～500℃)停留時(shí)間小于2S，從而減少二嗯英的產(chǎn)生。

　　4運(yùn)行效果

　　RTO焚燒爐處理該農(nóng)藥企業(yè)VOCs己穩(wěn)定運(yùn)行兩年，委托第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)RTO裝置進(jìn)出口尾氣進(jìn)行了取樣監(jiān)測(cè)

　　RTO焚燒爐裝置進(jìn)出口標(biāo)干廢氣量8000m3/h，排氣筒高度H=25111;甲苯和非甲烷總烴排放限值執(zhí)行《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297.1996)表2二級(jí)標(biāo)準(zhǔn);二氯乙烷排放濃度根據(jù)美國(guó)EPA工業(yè)環(huán)境實(shí)驗(yàn)室計(jì)算，排放速率限值根據(jù)《制定地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法》(GB/T3840.1991)計(jì)算;二嗯英排放限值執(zhí)行《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18485—2014)。

　　甲苯和非甲烷總烴排放限值滿足GB16297—1996中表2二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，二氯乙烷排放限值滿足EPA和GB/T3840—1991計(jì)算值。因尾氣中含有二氯乙烷，故對(duì)RTO出口的二嗯英進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明，二嗯英濃度為0.011ngTEQ/Nm3，遠(yuǎn)低于GB184852014中二嗯英的濃度標(biāo)準(zhǔn)限值O.1ngTEQ/Nm3。

　　5經(jīng)濟(jì)分析

　　1)RTO焚燒爐系統(tǒng)(包括爐體、前后噴淋吸收塔、防腐風(fēng)機(jī)等)總投資共計(jì)150萬元。

　　2)RTO系統(tǒng)總裝機(jī)功率50kW，按70%運(yùn)行效率計(jì)算運(yùn)行功率35kW，按0.75元/kW˙h(峰谷電平均價(jià))計(jì)算，電費(fèi)為630元/d。

　　3)系統(tǒng)正常運(yùn)行后，輕柴油平均用量為6kg/h，按6.5元/kg輕柴油價(jià)格計(jì)算，輕柴油費(fèi)用為936元/d。

　　4)消耗30%的液堿約100kg/d，按1000元/t的液堿價(jià)格，液堿費(fèi)用為100元/d。按年運(yùn)行300天計(jì)，不計(jì)設(shè)備折舊、資金利息、維修費(fèi)用等，RTO系統(tǒng)總運(yùn)行費(fèi)用約為49.98萬元/a。