蓄热焚烧炉在化工废气处理中的运用分析

钟夏莲

（佛山市顺创环保科技有限公司，广东 佛山 528303）

工业在我国的经济发展中占据着十分重要的地位，但是在工业生产的过程中会产生大量的化工废气，对区域内部的自然环境造成不良的影响。一直以来，化工废气的处理是化工企业在生产的过程中大气污染防治方面的重难点，传统的处理工艺无法适应现代化发展的需求，因此蓄热焚烧炉在化工生产中取得了比较广泛的应用。对这种技术的应用情况进行研究，可以为化工企业的生产优化提供有效建议，从而推进整个化工产业的发展。

1 研究的背景及意义

随着我国经济发展水平的提升，我国的工业发展水平得到了显著的发展，但是在化工生产的过程中会产生大量的废气，对区域内部的自然环境造成不良的影响。VOCS指的是常温下饱和蒸汽大于70 Pa，常压下沸点在260 ℃以下的有机化物，或者在20 ℃条件下蒸汽压大于或者等于10 Pa的具有相应挥发性的全部有机化合物，按照化学结构可以将其划分为烷类、芳烃类、酯类、醛类以及其他等[1]。我国是典型的工业国，工业生产在经济发展中占据着十分重要的地位，但是工业的发展也导致我国的VOCS排放量位于世界首位。VOCS的产生除了会影响区域内部的人民的身体健康，还会导致雾霾、温室效应等恶劣气候，进而影响人们的身体健康，制约现代经济的发展。

蓄热焚烧炉是高效率、高收益的VOCS处理技术，已得到了广泛的关注，且处理效率高达99%，具有良好的经济效益以及社会效益，促进化工企业清洁化、现代化的生产，满足新时期环保的需求，改善区域内部的自然环境，提升经济发展水平的同时保证区域内部的生活环境。

2 蓄热焚烧炉的工作原理

蓄热式氧化炉是一种高效、低成本的VOCS处理技术，其具体的工作原理为利用高温将废气中的有机物进行氧化反应形成成对应的二氧化碳和水，从而净化废气，并对废气分解时所释放出来的热量进行回收处理[2]。根据权威数据可知，蓄热焚烧炉的废气分解效率能达到99%以上，热回收效率也能达到95%以上，因而可以在化工企业的生产过程中取得比较广泛的应用。

2.1 蓄热焚烧炉的分类

VOCS气体中的组成大部分是含有C、H的挥发性有机气体，根据其化学性质利用燃烧法将挥发性有机气体高效分解为CO2和H2O等无害气体。目前，化工企业在利用燃烧法进行废气处理的时候有直接焚烧炉、催化燃烧炉、和蓄热燃烧炉。蓄热焚烧炉在分类的时候可以安装结构划分为2塔、3塔、5塔等，如果按照运行的方式进行划分可以分为旋转式RTO以及塔式RTO，在具体应用的过程中最为常见的方式是3塔式RTO，因此本文在进行分析的时候以这种处理方式为例子进行具体的研究，从而可以为化工企业生产提供有效的建议以及参考。

2.2 塔式RTO的运作原理分析

RTO是一种含有蓄热体的焚烧炉，其主要的组成部分是蓄热室、燃烧室、进气室、切换阀以及燃烧机。

设备运转前，需要打开主风机，利用新风吹扫炉膛，避免废气聚集，降低废气浓度。随后需要开启燃烧器进行预热处理，预热工作的进行需要缓慢进行，预热时间一般设置在6 h左右，将温度缓慢升到800 ℃，这个温度足够分解95%以上的VOCS气体，之后开始进气。气体从蓄热室1进入系统内部，并且在蓄热提预热并且扰流之后气体进入燃烧室。这时候废气在燃烧室内部进行无规则流动，在经过充分燃烧（一般而言充分燃烧的时间需要在1 s以上）处理之后，气体会流向蓄热室3。在蓄热室3内部的蓄热体的温度比较低，可以对流出的废气的热量进行充分的吸收，而将这些高温废气利用蓄热体热量回收进行处理之后可以有效的降低温度，从而可以实现废气的安全排出。

当蓄热室3里面蓄热体热量吸附饱和之后需要切换阀进行切换，废气进入蓄热室3.在经过蓄热室3高温预热之后会进入燃烧室，在留到蓄热室2，热量会经过蓄热室2所吸收，直到蓄热室2中的蓄热体饱和之后需要进行再次切换，并且进入下一个流程，3次切换是系统运行的一个循环，并且经过多次处理。一般而言，切换的时间需要进行严格的控制，即切换时间过长会导致排出废气温度过高并且造成热量缺失的现象；如果切换时间过短会造成切换阀以及气缸寿命的缩短，RTO切换阀切换时间周期一般在60～120 s，并且需要根据工况的实际情况对时间进行确定。

整个系统的运行规律是，前一个流程的出气口是后一个流程的进气口，前一个流程的吹扫口是后一个流程的出气口，前一个流程的进气口是下一个流程的吹扫口。

3 RTO运行的安全问题以及解决措施

RTO是一种处理效率比较高，并且不会产生二次污染、运行稳定的废气处理技术。但是，在具体应用的过程中可以发现该种技术依旧会存在一些安全问题，其中比较突出的就是RTO的失火问题、爆炸问题等严重影响安全生产，通过对其问题进行分析之后提出了一些有效的安全措施。

3.1 主要的安全问题分析

（1）RTO的密封不严，耐高温和耐腐蚀的材料无法符合标准，

比较典型的就是高温阀材料选择碳钢材料。

（2）安全冗余不够。

（3）工艺设置不合理。

（4）没有充分考虑系统运行的时候的突发性问题。

针对上述问题，化工企业必须采取合理的措施解决其中的问题。

3.2 主要问题的解决措施

（1）化工企业需要对待处理的废气的组份和有机废气的排放特点进行具体的分析，并且根据分析的结果进行工艺设置。

（2）对进口废气的浓度进行严格控制，将其控制在相应组份的爆炸下限的25%以内，避免在系统运行的时候出现爆炸现象.实际上，有机物的爆炸下限和温度息息相关，其爆炸下限会随着温度的升高大幅度下降，并且由于化工厂自身的浓度存在波动导致废气浓度必须远低于爆炸的下限其具体的措施主要有以下几种：

首先，在废气主管上安装浓度检测仪，那些浓度变更比较频繁的废气需要设置双浓度检测仪，进而保证生产安全；

其次，废气进入系统之前必须新开风口，高浓度的废气需要配置稀释风机；

第三，在系统之前设置缓冲罐，从而可以为浓度监测仪和阀门动作留下足够相应之间，并且合理设计体积。

（3）高温旁通阀具有重要的作用，关系着整个系统的降温、泄压、降低安全隐患。因此高温旁通阀的阀板需要选择耐高温不锈钢，利用气动控制，从而可以增加其反应速度。密封材料的选择需要保证其可以在高温情况下进行，并且为了保证装置的顺利运行需要在高温阀附近增设专门检修平台。

（4）为了降低安全损失，需要在RTO前设置相应的阻火器，在废气主管以及后端风管出设置防爆膜片，在炉体设置泄爆口，燃烧器配置的柴油罐需要深埋地下，并且配备相应的消火栓，进而可以最大程度上降低系统运行的时候出现安全事故的可能性。

4 RTO系统的优缺点

4.1 RTO系统的优点

（1）根据权威数据可知，一般而言2塔RTO的处理效率可以高达95%，3塔RTO的处理效率高达99%，造成这种差距的原因是因为2塔缺乏吹扫处理，有部分废气没有得到处理进行排出。

（2）处理各种VICS气体，对于浓度和湿度没有比较高的要求，可以在各种情况下使用。

（3）排放气体的温度比较低，有效的降低能耗。

（4）实现PLC自动控制，实现自动化处理。一般而言，RTO系统都配备使用相应的控制柜和数据库，从而可以实现高速自动化。

4.2 RTO系统的缺点

（1）需要一次性投入大量的成本以及消耗比较高的运行维护费用。

（2）高温焚烧处理会提升出现火灾、爆炸等安全事故的概率显著的提升。

（3）焚烧处理会产生类似于二噁英、氮氧化物等副产品，对环境造成影响。