VOC廢氣蓄熱式熱氧化處理方法

韓曉強，黃 偉

（北京機電院高技術股份有限公司，北京 100027）

1 VOC廢氣處理現狀

揮發性有機化合物（Volatile Organic Compounds，VOC）是石油化工過程以及各種使用有機溶劑的行業，如噴漆、印刷、制藥、煤化工等行業排放的最常見的污染物。該類化合物多數具有刺激性氣味和毒性。部分已被列為致癌物；多數VOC氣體易燃易爆，對企業生產安全造成威脅。

由于VOC的危險性，許多國家頒布法令對VOC的排放進行了管制。歐美國家于20世紀90年代前后，對所有使用有機溶劑的地方都規定了排放要求。美國1990年提高了廢氣排放標準，將工業生產中的189種污染物列為有毒污染物，其中大部分為VOC。我國頒布的《大氣污染防治法》要求對工業生產中產生的有毒氣體進行凈化處理，對可燃性氣體要回收利用；我國的《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）規定了33種揮發性有機物的排放標準，將大部分的其他揮發性有機物按非甲烷類烴來處理，并規定了統一的排放標準（＜l20mg/m3）。去除工業廢氣中VOC的方法也可以分為破壞性方法和非破壞性方法兩類。破壞性方法如熱氧化法，將VOC氣體轉化成CO2和H2O；非破壞性方法即回收法。常用的回收法有活性炭吸附法、冷凝法和膜分離法等[1]。

2 蓄熱式氧化處理方法

熱氧化法是應用熱氧化和催化氧化技術來破壞排放物中的有機物的方法。蓄熱式熱氧化器（Regenerative Thermal Oxidizer，RTO）與目前國內使用的其他熱氧化技術的不同之處，是使用陶瓷或其他的高密度惰性材料床從排出燃燒的氣體中吸收并且存儲熱量，再將熱量釋放給冷的進口氣體，而不是采用管殼式進行兩種流體間的換熱，RTO可達到98%以上的熱回收效率。

蓄熱式熱氧化器的工作原理是：有機廢氣經預熱室吸熱升溫后，進入燃燒室高溫焚燒（升溫到800℃），使有機物氧化成二氧化碳和水，再經過另一個蓄熱室蓄存熱量后排放，蓄存的熱量用于預熱新進入的有機廢氣，經過周期性地改變氣流方向從而保持爐膛溫度的穩定。

典型的蓄熱式熱氧化處理工藝有如下幾種，分別是蓄熱一體式焚燒工藝流程（一室），如圖1[2]；蓄熱分體式焚燒工藝流程（二室），如圖2[2]；蓄熱一體式焚燒工藝流程（三室），如圖3[3]。

圖1 蓄熱一體式焚燒工藝流程（一室）

圖3 蓄熱一體式焚燒工藝流程（三室）

3 RTO的特點

3.1 廢氣處理量大、效率高

RTO宜用于處理2～8g/m3濃度的有機廢氣，對于低熱值氣體（如乙酸乙酯等）濃度可達12g/m3，特別適用于難分解組分的焚化[3]。相對于其他處理技術（例如換熱式熱氧化），RTO的主要優點在于熱回收率能達到98%，而其他系統只能達到約70%的熱回收率。高的熱回收率使補充燃料的使用量顯著減少，從而節約運行費用。尤其是處理量大、有機物含量低的工業氣體，效果更加顯著。

如果要保證較高的飛灰去除率（Destroyed Removal Efficiency, DRE），RTO的高熱回收效率也具有能夠提供較高的熱氧化溫度的優勢。如此便易于處理難分解的有機物，而系統操作費用的增加卻很小。DRE達到98%～99%是這些系統的典型特點。對于RTO系統，在填料床中實現很高的預熱溫度導致熱氧化過程實際在床層中就發生了，這些系統的預熱溫度通常明顯高于大多數有機物的自燃溫度。

3.2 節能環保、易維護

應用結果顯示，對于給定尺寸的RTO，使用規整填料相對于使用松散填料具有以下優勢：

（1）較高的熱效率可降低年燃料費用（為60%～65%）；

（2）較低的壓力降可降低年電力費用（為14%～78%)；

（3）由于降低了堵塞能力和提高了清潔能力，停歇時間和維持費用也有所降低。

但是，規整填料在制造和安裝上更昂貴，單位體積的成本是傳統散裝填料的5～10倍。所以應用規整填科比應用散裝填料的投資費用要高5%～20%。

4 RTO在國內的應用

目前，國內絕緣材料行業和覆銅板生產行業所采用的廢氣焚燒爐大部分是直燃式焚燒爐。雖然這種焚燒爐的造價較低，但燃油的消耗也較大。在燃油價格不斷飆升的今天，節約燃油、降低成本已經是每個企業都非常重視的問題。實際上，只要在直燃式焚燒爐中增加蓄熱體（蜂窩陶瓷）就可以達到節約燃油的目的。在直燃式廢氣焚燒爐中增加蓄熱體以后，不僅起到了蓄熱的作用，而且還起到了第二個火源的作用，在燃燒機“熄火”狀態下，有機廢氣碰到熾熱的蜂窩陶瓷時，就會著火燃燒。

將直燃式廢氣焚燒爐改造成蓄熱式廢氣焚燒爐的費用很低，因此，國內絕緣材料行業和覆銅板生產行業所使用的直燃式廢氣焚燒爐都可以改造，也很有必要進行改造。

5 結語

蓄熱式熱氧化處理技術相對于以前的直燃式焚燒處理技術有明顯的優勢，該技術在國外已經很成熟，但由于成本原因，在我國尚未普及，蓄熱式的概念也只在少數工業窯爐上有所體現。在當前能源價格飆升的背景下，組織力量研究開發并推廣使用該項技術，不僅能夠節約能源和減少環境污染，還可獲得可觀的經濟效益和顯著的杜會效益。

[1]周明艷. 蓄熱式熱氧化器處理揮發性有機化合物[J].環境保護，2001（11）.

[2]曾光龍. 結構簡單的蓄熱一體式廢氣焚燒爐[J].印制電路信息，2007（5）.

[3]鄒航.蓄熱式廢氣焚燒爐（RTO）在彩涂線的應用[J].工業爐，2010（3）.