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工业废气治理：蓄热燃烧法，你了解吗？
作者：admin 上传时间：2025-02-14 浏览次数：次 返回上级
一、VOCs的危害有多大？
石油化工、印染、喷涂等众多行业在生产过程中，都会排放大量VOCs。想象一下，这些废气弥漫在空气中，人体长期暴露其中，呼吸道会受到刺激，还可能出现头痛、过敏等症状，严重的甚至会损伤肝脏、神经系统，引发癌症。而且，VOCs还是对流层臭氧和二次有机气溶胶的重要前体物，它在大气中与氮氧化物、二氧化硫等“联手”，快速发生化学反应，导致二次污染，让蓝天变得灰蒙蒙的。
二、蓄热燃烧法是什么？
目前处理VOCs的方法有不少，像吸附法、吸收法、冷凝法等，但对于低浓度VOCs工业废气，这些方法或多或少存在一些局限性。而蓄热燃烧法凭借运行稳定、适应性强、去除率高、不易产生二次污染等优势，在工业领域脱颖而出，获得了广泛应用。它主要包括蓄热热力燃烧和蓄热催化燃烧两种类型。
（一）蓄热燃烧法工作原理
蓄热燃烧法的核心原理是利用蓄热材料储存燃烧过程中产生的热量，并将这些热量用于预热进入的废气，从而实现高效的燃烧和能量利用。在处理工业废气时，废气首先进入装有蓄热材料的蓄热室。蓄热材料在之前的燃烧过程中吸收并储存了大量热量，当低温废气通过时，热量从蓄热材料传递给废气，使废气温度迅速升高。
经过预热的废气进入燃烧室，在燃烧室内，废气中的VOCs在高温下与氧气发生剧烈的氧化反应，也就是燃烧。这个过程释放出大量的热能，使燃烧后的气体温度大幅升高。高温的燃烧后气体再通过另一个蓄热室排出，在排出过程中，热量被这个蓄热室中的蓄热材料吸收并储存起来，用于下一轮废气的预热。通过这样的循环过程，实现了热量的高效回收和利用，降低了能源消耗。
（二）蓄热燃烧法的优点
1. **处理效率高**：蓄热燃烧法对VOCs的去除和破坏效率（DRE）极高，像蓄热热力燃烧中的RTO，可在达到99%去除和破坏效率的基础上，实现95%以上的热能回收效率（TRE） 。蓄热催化燃烧的RCO在合适的条件下，处理效率也能保持在较高水平，如处理异丙醇废气时，DRE能保持在95%以上。
2. **能耗较低**：其热量回收机制使得能源得到有效利用。RTO稳定运行后可实现自供热运行，降低燃料消耗。例如，将5000 m³/h的RTO应用于无机材料煅烧尾气处理时，长期处于自供热状态，实际天然气消耗量仅为4.5m³/h。RCO能在较低温度下进行反应，相比传统燃烧方式，减少了燃料的使用。
3. **运行稳定性好**：该方法适应性强，能适应不同工况和废气浓度的变化。无论是双蓄热室RTO、三蓄热室RTO还是旋转式RTO，都有成熟的技术和稳定的运行表现，可广泛应用于多种行业的废气处理。
4. **无二次污染**：燃烧过程中，VOCs被氧化分解为二氧化碳和水等小分子物质，不会产生新的污染物，对环境友好。
（三）蓄热燃烧法的缺点
1. **设备成本较高**：蓄热燃烧设备结构相对复杂，包含蓄热室、燃烧室、催化剂层（RCO）等多个部分，且对材料的耐高温、耐腐蚀等性能要求高，导致设备的初期投资成本较大。
2. **维护要求高**：设备中的蓄热体可能会因废气中的粉尘等堵塞，需要定期清理或更换；RCO中的催化剂容易受到废气中杂质的影响而失活，不仅要对废气进行预处理，还需定期更换催化剂，增加了维护成本和工作量。
3. **适用范围有限**：对于RCO来说，由于催化剂的高度选择性，只能处理简单组分VOCs的废气。处理复杂成分的废气时，需要针对不同组分选择合适的催化剂，难度较大，限制了其应用范围。
4. **存在安全风险**：在处理易燃易爆、含有高浓度VOCs的废气时，若操作不当或设备故障，可能存在爆炸等安全风险。因此，RTO通常需要设计超温排放管路、紧急旁路等安全设施。
（四）蓄热热力燃烧
蓄热热力燃烧是在热力燃烧的基础上，增加了热量回收模块，就像给设备装了一个“热量回收器”，能把净化气中的热量收集起来，用于预热废气，从而降低运行费用，节约能源。
- **RTO的发展与类型**：最早的蓄热焚烧炉（RTO）于20世纪70年代出现在美国加利福尼亚州，如今它已经是处理VOCs的成熟装置，特别适合处理大风量、低浓度的VOCs废气。常见的RTO有双蓄热室、三蓄热室和旋转式等类型。双蓄热室RTO结构简单，但阀门切换时会有压力波动，还会导致部分VOCs直排；三蓄热室RTO在双蓄热室的基础上增加了一个蓄热室，解决了VOCs直排问题，应用广泛；旋转式RTO则更为先进，它连续运行，压力波动小，体积和占地面积也更小，不过对旋转换向阀的稳定性要求较高。
