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VOCs有机废气焚烧法处理方案(RTO/RCO)


1.原理 焚烧法是将含有VOCs成份的气体在高温下氧化分解,从而达到清洁废气的目的,这种方法的主要优点是适用于 […]


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    1.原理

    焚烧法是将含有VOCs成份的气体在高温下氧化分解,从而达到清洁废气的目的,这种方法的主要优点是适用于所有可燃性废气成份,处理效率高,而其缺点是操作成本较高。焚烧炉的设计能供给氧气、满足燃烧温度、停留时间及废气扰流等四个燃烧条件,其中每个条件都可以视具体情况加以修正,并准确控制,以使废气**燃烧,达到预期的处理效果。另外,VOCs气体在与空气于**温度下混合时,其浓度需在燃烧界限范围内才可燃烧。如果所含VOCs废气浓度不高,则来自废气成份的燃烧产生热对废气温度提升就很有限,想要这样处理就需要添加适量辅助燃料,才能达到所需的燃烧温度。

    (1)供给氧气

    物质燃烧时必需供应足够氧气量,才可使废气充分的氧化。如果氧气量供应不足,就会因燃烧不**而产生黑烟、****或其它污染物。相反的,如果氧气量供应过大,则会降低炉温,增加排烟损失。因此,按不同阶段供应适当的氧气量是**重要的。

    (2)燃烧温度

    有机废气只有达到自燃点才能与氧化合而燃烧,所谓自燃点(autoignitiontemperature)也称发火温度,是指在该温度时,物质可不需外来火源(如火星塞或火焰)即可发火的温度,也是在氧气存在条件下,可燃物质开始燃烧所必须达到的**温。各种物质都具有自己的自燃点,且一般按固态、液态及气态燃料的顺序逐渐上升。

    (3)停留时间

    有机废气在燃烧室中的停留时间是影响燃烧**程度的另一重要因素,有机废气在高温区的停留时间应超过燃料燃烧及后续氧化反应所需的时间,停留时间将决定燃烧室的大小及形状。

    (4)废气扰流

    有机废气与空气中氧的充分混合,也是有效燃烧的基本要件。混合程度取决于气流的扰流强度,对于蒸气相的燃烧,紊流可以加速液态燃料的气化;对于固态燃料,紊流有助于破坏燃烧产物在燃料颗粒表面形成的边界层,从而提高表面的氧化作用,并加速燃烧过程。

    (5)燃烧界限

    有机废气在与空气在**温度下混合时,其中所含燃料气的体积百分比必须在某一范围内才可燃烧,燃烧下限(LEL)是指空气中所含燃料气的**体积百分比,在LEL以下时,即使接触火源也不发生燃烧;燃烧上限(HEL)是指空气中所含燃料气的**体积百分比,在HEL之上,即使接触火源也不燃烧。而在LEL与HEL的间为可燃范围,称为燃烧界限或燃烧范围。

    燃烧界限受温度及压力的影响。通常压力增加,燃烧范围也会增加。当温度升高时,LEL值减小,HEL值增加,即燃烧范围增加。一般而言,于空气中每升高100℃,燃烧下限减少8%,而燃烧上限则增加8%。

    2.应用

    焚烧法依催化剂的有无,一般分为直接焚烧(简称热焚烧)及催化焚烧(RCO)二种。依照热回收方式的不同,焚烧设备又可分为热回收型及热再生型(RTO)。热回收型以表面式热交换器回收焚化设备高温排气热量,一般热回收率小于70%;热再生型(RTO)以陶磁蓄热材回收排气热量,一般热回收率可达90%以上。

    催化焚烧法与直接焚烧法的燃烧条件有如表6所示的主要差异,**差异在于燃烧温度及火焰的状态。若以辅助燃料的添加用量进行比较,一般传统式直接焚烧炉于烟囱排气温度为700℃的操作情况下,每处理废气量26Nm3/min的热量用率约需7×106BTU/hr,而具热回收装置的催化焚烧炉用以破坏有机物质时,即使污染物质的浓度不高而对燃烧产生热贡献相当有限,其每处理废气量26Nm3/min的热量用率约需3×106BTU/hr。

    表6直接焚化法与催化焚烧法的主要差异

    项目 直接焚烧 催化焚烧
    燃烧温度 650~820℃ 150~480℃
    燃烧状态 高温火焰中停留**时间 接触催化剂不生成火焰
    空间速度 7,500~12,000/hr 15,000~25,000/hr
    停留时间 0.3~0.5秒 0.14~0.24秒