下面我們就處理voc有機廢氣適用種類、廢氣濃度、廢氣流量、輔助能源、儀表自控、安全風險、環保風險、動力負荷、主設備投資、運行成本等方面對rto設備與co設備進行比較。
1. 廢氣適用種類
兩種工藝都可以用于處理烷烴、芳香烴、酮、醇、酯、醚、部分含氮化合物等有機廢氣。含硫磷類廢氣會使催化劑中毒,不適合用co處理,而如果忽略含硫磷廢氣燃燒時對設備儀表的少量腐蝕,可以限制性的使用rto處理。
由于處理溫度均<1150℃,兩種工藝都不能用于處理含鹵代烴廢氣以避免產生二噁英。部分類似硅烷類的廢氣因為燃燒后生成的固體塵灰會堵塞催化劑或蓄熱陶瓷或切換閥密封面,所以rto和co都不能使用。
含漆霧粉塵類廢氣要預過濾以避免切換閥關不緊、蓄熱體阻塞等現象,rto的預處理要過濾到至少f6級;而co處理廢氣主流通道上無切換閥,加上可以采用讓廢氣流速較高粉塵不易結存、定期給整個系統升溫回火將粉塵剝離分解等方法,因此co的預處理只需簡單過濾到g4級。
此外,因為含易自聚有機物(如丁二烯、丙烯酸酯等)廢氣會影響到切換閥的有效開閉,同時也可能在位于廢氣進口處的蓄熱體上低溫沉積,使用rto處理該類廢氣時會有安全隱患,而co則不受影響。
2. 廢氣濃度
由于溫度的提高會降低有機物爆炸下限濃度,通常要控制廢氣進口濃度<25%lel。
以co處理室溫20℃的甲苯廢氣為例,為避免催化氧化處理后排放氣“白煙”和冷凝濕氣對設備的腐蝕等情況,排放氣溫度一般取>105℃,再考慮到換熱效率則常溫廢氣進出裝置后的實際溫升應>100℃
如果催化燃燒起始溫度為250℃,那么廢氣催化氧化后的溫度為350℃,則對應廢氣初始濃度約為3130mg/m3時可維持系統熱量平衡而不用額外能源。若廢氣濃度進一步升高到25%lel,廢氣氧化后溫度可達587℃,此時催化劑易流失且設備材質要求耐熱鋼,因此除非在催化劑層間安裝換熱管系統及時移走熱量,否則co處理甲苯廢氣濃度為3130~9390mg/m3。
廢氣如果進口濃度過高,可進風稀析,稀析閥與氧化氣溫度連鎖;廢氣進口濃度如果為2130~3130mg/m3,可用電或燃氣提升廢氣進催化劑層的溫度達到催化起燃溫度250℃;廢氣進口濃度如果<2130mg/m3,可吸附濃縮后再用co處理脫附出的濃縮氣;如果廢氣初始溫度較高,比如很多烘箱廢氣有80℃,此時co能處理的廢氣濃度可以相應降低到1560mg/m3。
同樣以rto處理20℃的甲苯廢氣為例,由于rto的燃燒爐內要有一個長明火點燃廢氣,而1.672×106kj的燃燒器長明火消耗約5m3/h的天然氣提供部分熱源,因此系統維持熱量平衡的廢氣進口濃度可以到1700~2000mg/m3。如果rto裝置設計從燃燒室引出部分高溫氣體另行降溫后回到燃燒室以避免燃燒溫度>1000℃的工藝,則可以提高rto處理廢氣的濃度到25%lel。
3. 廢氣流量
一般單套rto處理廢氣流量為5000~50000m3/h,處理廢氣流量<5000m3/h時的rto裝置投資費比不合算,而處理廢氣流量>50000m3/h則很容易出現偏流、局部過熱等現象影響廢氣分解效率。單套co處理廢氣流量為1000~20000m3/h,廢氣流量再加大,高效換熱器設計困難且催化劑層也會出現明顯偏流局部過熱現象影響廢氣分解效率。
4. 輔助能源
rto的燃燒室需要一支長明火,加上設備自重大、預熱時間長,一般使用液化氣、天然氣、輕柴油等做為輔助能源,不建議使用電熱。
co同樣可以使用液化氣、天然氣、輕柴油等做為輔助能源,由于設備自重較rto輕50%,為了避免增加一個需監管的危險源,推薦使用電加熱(前提是廢氣濃度>3500mg/m3),處理廢氣流量15000m3/h的co裝置電加熱系統只180kw,其預熱時間≤1.5h。
5. 儀表自控
從流程圖可以看出,除燃氣系統外rto還需有大量的壓力溫度檢測和切換閥門,且對閥門、儀表、自控等要求較高;而co的廢氣主流通道管路無閥門,只有簡單的溫度連鎖,自控要求較低。
6. 安全風險
rto和co都非常適用于處理如涂布、印刷、制革、化纖、注塑等有機物濃度、種類、流量平穩的流水線廢氣,尤其是帶溫度的烘干廢氣若采用吸附法還需要前置降溫到<45℃,但如果使用rto或co,就可以充分利用其自身余熱,大大降低廢氣處理成本和整條流水線的總能耗。co屬無焰氧化,加上換熱器等金屬結構隔離,就是回火廢氣來源也達不到燃點;co工藝管路上無閥門切換,不存在儀表失靈安全風險。
7. 環保風險
rto要求廢氣來源氣量和濃度穩定,設計操作負荷彈性小,因此只適合用于連續穩定的流水線廢氣,如果業主有間歇短暫高濃廢氣產生,則會頻繁出現因安全濃度下限要求導致廢氣在進裝置前被部分排空,存在環保風險。
高溫rto會產生nox,而co因處理溫度低不產生nox,盡管目前國家對有機廢氣裝置的nox尚未規定,但從鍋爐廢氣治理發展歷史來看,將會對處理氣量>10000m3/h的廢氣裝置提出監管要求。
8. 動力負荷
rto通過精密過濾、2次總厚約2m的蓄熱陶瓷,裝置阻力至少3500~4000pa;co只需通過簡單過濾、2次通過列管換熱器、總厚0.4m催化劑層,裝置阻力<2500pa,同樣的10000m3/h處理氣量,rto風機電機要22kw,co風機電機只需18.5kw,處理風量越大,風機功率差別越大。電機功率每減少1kw,每年電費減少3000元。
9. 主設備投資
不計rto裝置對業主要求的廢氣預處理系統投資(通常由業主承擔),10000m3/h處理氣量rto主設備投資費用約80萬,而co主設備投資費用約45萬。
10. 運行成本
以10000m3/h處理氣量為例,rto至少要保證燃氣長明火的基礎消耗,co只要廢氣濃度能源;rto電耗比co高5kwh;5年1換,其二次廢料要做危廢處理,co的750kg催化劑2年1換,失活催化劑返廠回收。
關鍵詞:催化劑 換熱器
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