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廣東大辰環境工程有限公司
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rto焚燒爐 而針對生產過程中排出含有少量未反應原料(苯乙烯，丁二烯，丙烯酸)和揮發性有機物(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
而針對生產過程中排出含有少量未反應原料(苯乙烯，丁二烯，丙烯酸)和揮發性有機物(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，而隨著節能環保的要求不斷提高，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線上得到了應用。
蓄熱式氧化焚燒爐英文名為“RegenerativeThermalOxidizer“，簡稱為“RTO焚燒爐”。
其原理是可燃燒的有機物廢氣在760—1000。C度發生熱氧化反應，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，而后進入燃燒室進行熱氧化，氧化后的氣體溫度升高，有機物基本上轉化成二氧化碳和水。凈化后的氣體，經過另一蓄熱體，溫度下降，達到排放標準后可以排放，同時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裝置，隨時間進行轉換，分別進行吸熱和放熱，從而保證RTO焚燒爐連續穩定地周期性運行。本文介紹的在羧基丁苯膠乳生產線廢氣處理裝置RTO為3室蓄熱氧化焚燒爐。
1、RTO主要設備及處理過程
1.1、RTO主要設備
新鮮風風機，助燃風機，3個蓄熱室，1個燃燒室，6個主氣流切換閥，2個除沫器，一套燃燒系統，一套PLC自動控制系統。廢氣處理過程：RTO焚燒爐啟動后，首先新鮮風風機啟動對蓄熱體及燃燒室進行預吹掃180s，將焚燒爐內的殘留廢氣排出，然后燃燒系統內的點火器點火在燃燒室升溫，一般燃料可以采用天然氣，液化氣。升溫至780℃便進入待處理模式，如果廢氣風機出口可燃氣體探測器FI’A(Flammabilityanalyzer)讀數≤25LEL%則自動切換進入處理模式。
1.2、處理模式三個階段
I.2.1、階段一
廢氣通過蓄熱體1被預加熱，然后進入燃燒室燃燒，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行焚燒處理，分解后的廢氣經過蓄熱體2排出，同時蓄熱室2被加熱。
1.2.2、階段二
廢氣通過蓄熱體2被預熱，然后進人燃燒室燃燒，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行焚燒處理，分解后廢氣經過蓄熱體3排出，同時蓄熱室3被加熱。
1.2.3、階段三
廢氣通過蓄熱體3被預熱，然后進人燃燒室燃燒，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行焚燒處理分解后廢氣經過蓄熱體1排出，同時蓄熱室1被加熱。
如此周期性運行。廢氣在燃燒室內氧化分解屬RTO焚燒爐長期處于自燃狀態，的保證能量循環利于放熱反應，當燃燒室內溫度超過850。C，則不需要用。燃料進行加熱，通過進口廢氣濃度的調節可以保持RTO長期處于自燃狀態，的保證能量循環利用。
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過程的汽提部分產生，在該工序，未參加反應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運行參數
RTO焚燒爐運行主要過程數據運行成本，在廢氣平均負荷為4700Nm3/h的情況下，每年的運行成本是10萬元，遠比鍋爐焚燒及其他方法節省。
2.3、根據檢測，RTO處理后的廢氣*達標排放，詳見表3。
3、RTO的控制
RTO焚燒爐控制系統采用西門子S7PLC程序控制?？煞譃樽詣?手動，就地/遠程操作，較常見的是自動就地控制，因為大部分報警都需要現場確認故障原因，如：壓縮空氣壓力低，濃度高報等，本文介紹的RTO控制*由PLC控制，燃燒室，蓄熱體的溫度，RTO進出口差壓，進氣溫度，濃度，排出凈化氣溫度，各切換閥門運行狀況，風機頻率，速度等都可以通過PLC控制面板監控，系統本身已經設置好溫度，壓力等報警上下限，保證裝置在安全條件下運行。
根據RTO在羧基丁苯膠乳生產線上近2年的應用，其優點如下
(1)凈化效果高，三室可以達到99%;
(2)換熱效果高，排氣余溫低，主要因為陶瓷蓄熱體比表面積較大(689m2/m3);
(3)廢氣處理量靈活可變，RTO焚燒爐處理能力風量為10000Nm3/h，當生產過程中廢氣釋放量較少時可以降低風機頻率，相應地當廢氣濃度較高時可增大新鮮風的補充量，降低廢氣濃度，保證燃燒室內廢氣濃度。
(4)操作費用低，一定時間內不需要補充燃料，能量重復利用;
(5)PLC自動控制，操作簡單，穩定性高。
隨著節能降耗及環保要求的不斷提高，RTO焚燒爐將在丁苯膠乳生產線上得到廣泛應用。
農藥行業規模以上企業28家，實現總產值430億元。根據《國民經濟行業類》(GB/T4754—2011)，農藥生產屬于化學原料及化學制品制造業范疇，原輔材料種類多，有機溶劑消耗量大，工藝過程及產物環節多，易造成環境污染。該行業常用有機溶劑包括芳香烴類、脂肪烴類、脂環烴類、鹵化烴類、醇類、醚類、酯類、酮類等，這類有機溶劑使用過程揮發形成的VOCs(VolatileOrganicCompounds)是大氣臭氧和二次有機氣溶膠污染的重要前體物，且具有高毒性、致癌性，直接排放對人體健康會造成一定的危害。
根據《十三五規劃全國分行業VOCs排放基數.江蘇省》可知，目前江蘇省VOCs排放總量230.85萬噸，工業源排放量108.07萬噸，占比46.81%，遠高于交通源、生活源或農業源。工業源中化學原料及化學制品制造業VOCs排放量2.75萬噸，占工業源排放量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，且易產生二次污染;對于易脫附且具有利用價值的物質可選用吸附一再生法，如或無回收價值的采用吸附法，運行費用偏高;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量有機廢氣處理;鍋爐熱力焚燒凈化效率高，但需依托鍋爐，運行成本較高，且使用場合受限制;與傳統的催化燃燒、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、運行成本低、抗污染物濃度變化強、能處理大風量低濃度工業廢氣等特點，逐步應用于化工、涂裝、印刷等行業揮發性有機廢氣的污染防治中。
1項目概況
某農藥企業主要生產氟環唑，氰氟草酯、吡氟草胺、二噻農、咪酰胺、烯酰嗎啉、除草定、抗倒酯等產品。在正常生產過程中，各類反應釜、精餾塔、真空泵、離心機和離心母液收集槽、干燥機、原料及產品儲罐等設備均會產生廢氣，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、二甲基亞砜等揮發性有機物和少量NOx、SO2、HC1、HBr、Br2、C12等無機污染物。企業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。
根據現場實地調查，該企業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物料，水洗和堿洗對無機污染物具有一定效果，但對絕大多數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現有活性炭吸附凈化裝置無脫附再生系統，極易飽和，僅采用活性炭吸附難以確保達標排放，同時又可產生大量廢活性炭等二次污染物。為此筆者結合該農藥公司實際情況，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焚燒爐處理該農藥企業VOCs工藝流程如圖1所示，車間產生的含VOCs廢氣經預處理后由前送風機送至前兩級水洗塔，除去無機廢氣和少量水溶性有機廢氣，同時起到除塵和降溫作用，以減輕RTO處理負荷;接著經氣水分離器，除去水洗塔帶入的水分，避免安全事故;然后廢氣經主風機送至RTO焚燒爐進行高溫焚燒處理;焚燒后的廢氣通過混合箱、水冷卻塔、后堿洗塔，經降溫和除去焚燒產生的酸性氣體，經排氣筒達標排放。
3設計要點
3.1設計參數
根據企業已有的廢氣收集系統，實測廢氣流量為Q--8000m3/l1，排氣溫度為30~C，考慮處理系統留有20%的操作余量，確定進入RTO焚燒爐裝置的廢氣處理能力Q=10000m/h。其余設計參數如表1所示。
3.2防火間距
《建筑設計防火規范》(GB50016—2014)明確提出了廠房、倉庫、儲罐以及可燃材料堆場與明火或散發火花地點(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，與甲乙丙類液體儲罐的防火間距至少為25m，與濕式可燃氣體儲罐的防火間距至少為20m，與濕式氧氣儲罐的防火間距至少為25m，與可燃材料堆場的防火間距至少為12.5m。本項目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
該農藥企業廢氣中含鹵素、氮、硫等元素，這類有機物經高溫焚燒后產生鹵化氫等酸性氣體，對RTO焚燒爐爐體造成嚴重腐蝕，從而影響設備正常運行，因此，RTO選材必須考慮防腐問題。本系統為減緩RTO及輔助設備腐蝕，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、后堿洗塔等配套設備亦采用316L不銹鋼，送風機和主風機采用防腐防爆型風機。
3.4蓄熱陶瓷體
陶瓷蓄熱體起到氣流定期轉換過程中的吸熱放熱功能，使RTO焚燒爐進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行費用。本項目陶瓷蓄熱體采用LANTECMLM180產品，其特點在于比表面積大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，熱脹冷縮系數小，為4.7X10一/~C，抗裂性能好，壽命長。
3.5切換閥
切換閥是蓄熱陶瓷體實現蓄熱、燃燒與吹掃功能的關鍵部件之一，因廢氣中含有腐蝕性介質和粉塵顆粒，切換閥的頻繁動作會造成腐蝕和磨損，進而出現閥門密封不嚴、動作速度慢等問題，導致排氣出現瞬間濃度超標現象，極大影響了凈化效果，如何解決高溫條件下旋轉靈活和密封的矛盾至關重要們。為此本系統中所有切換閥全部采用進口優質氣動蝶閥，選用的切換閥精度高，泄漏量小(≤1%)，壽命長(可達100萬次)，啟閉迅速(≤ls)，運行可靠。
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散、與爐內廢氣的混合以及射流的角度及深度等因素，然后根據實際的工藝需求選擇最合適的燃燒器，否則會直接影響RTO焚燒爐的焚燒效果。本系統選用美國NA5424—5(20×104kcal/h)燃油比例調節式燃燒器，其特點是可進行連續比例調節(調節范圍10：1)，高壓點火，可適應多種情況。
3.7控制系統
采用DCS系統對RTO焚燒爐進行自動控制，配計算機對整個系統運行工況進行實時監控。DCS系統主要包括燃爆檢控系統、爐膛溫控系統和負壓控制系統。
1)燃爆檢控系統：本系統在前級水洗塔和RTO焚燒爐之間相應位置廢氣總管上設置VOCs可燃氣體在線檢測儀，用于測定廢氣的VOCs可燃氣體的濃度，給RTO前的閥門留有足夠的切換時間，確保進入RTO的VOCs可燃氣體濃度小于混合氣體爆炸下限的25%。
2)爐膛溫控系統：當爐膛溫度超過上限溫度920℃時，本系統將自動打開新風閥;當爐膛溫度超過上限溫度970~C時，本系統將自動打開超溫排放閥;當爐膛溫度超過上上限溫度l050℃時，本系統將自動報警并自動停機，同時打開旁通排放閥。
3)負壓控制系統：本系統在前級水洗塔和RTO焚燒爐之間相應位置廢氣總管設置壓力傳感器，負壓控制送風風機變頻器，來控制調節送風機風量;由爐膛的壓力傳感器負壓控制排風機變頻器，來控制調節排風機風量。
3.8二嗯英防治
基于二嗯英產生機理[1引，本系統做了以下工作：1)對反應釜、真空泵等設備產生含二氯乙烷廢氣的加強冷凝回收;2)將含二氯乙烷廢氣單獨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入RTO焚燒爐情況下，對蓄熱室尺寸進行合理設計，縮短燃燒后的高溫廢氣極冷時間，確保廢氣在中溫區(300~C～500℃)停留時間小于2S，從而減少二嗯英的產生。
4運行效果
RTO焚燒爐處理該農藥企業VOCs己穩定運行兩年，委托第三方檢測機構對RTO裝置進出口尾氣進行了取樣監測
RTO焚燒爐裝置進出口標干廢氣量8000m3/h，排氣筒高度H=25111;甲苯和非甲烷總烴排放限值執行《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297.1996)表2二級標準;二氯乙烷排放濃度根據美國EPA工業環境實驗室計算，排放速率限值根據《制定地方大氣污染物排放標準的技術方法》(GB/T3840.1991)計算;二嗯英排放限值執行《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485—2014)。
甲苯和非甲烷總烴排放限值滿足GB16297—1996中表2二級標準，二氯乙烷排放限值滿足EPA和GB/T3840—1991計算值。因尾氣中含有二氯乙烷，故對RTO出口的二嗯英進行了監測，結果表明，二嗯英濃度為0.011ngTEQ/Nm3，遠低于GB184852014中二嗯英的濃度標準限值O.1ngTEQ/Nm3。
5經濟分析
1)RTO焚燒爐系統(包括爐體、前后噴淋吸收塔、防腐風機等)總投資共計150萬元。
2)RTO系統總裝機功率50kW，按70%運行效率計算運行功率35kW，按0.75元/kW˙h(峰谷電平均價)計算，電費為630元/d。
3)系統正常運行后，輕柴油平均用量為6kg/h，按6.5元/kg輕柴油價格計算，輕柴油費用為936元/d。
4)消耗30%的液堿約100kg/d，按1000元/t的液堿價格，液堿費用為100元/d。按年運行300天計，不計設備折舊、資金利息、維修費用等，RTO系統總運行費用約為49.98萬元/a。
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