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蓄熱式催化燃燒技術(RCO)
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煙臺環亞環保帶您分析RCO與RTO技術經濟對比

發布時間:2020-09-01 15:14      點擊:

蓄熱式催化氧化RCO(Regeneration Catalytic Oxidizer)、蓄熱式熱力焚燒RTO(Regenerative Thermal Oxidezer)廢氣治理技術,是目前能夠實現VOCs達標排 放的成熟技術。兩種技術從去除率、達標能力上來講是一致的,但畢竟是兩種截 然不同的技術,在許多方面還是有區別的。下面對兩種技術進行比較。
一、RCO技術反應溫度低
RCO反應溫度一般在 300~500℃,熱損失小,所需的能耗低;而RTO反應 溫度一般在800~1000℃(個別資料提到反應溫度760℃,但需增加反應停留時 間),熱損失大,所需的能耗高。
二、RCO技術不產生NOx
RTO的反應溫度比較高,會將空氣中的氮氣部分轉化為 NOx,并且這一轉化 率隨著溫度的提高、停留時間的延長會迅速提升,RCO不會生成NOx。
據研究:
1)一套20萬m3/h 處理量的RTO設備,其NOx排放量約等于一臺35t/h的燃煤流化床鍋爐。
2)在 930℃時,在空氣氣氛下,N2和 O2 反應生成的熱力型 NOx 平衡濃度可以達到210ppm(265mg/m3),如果停留時間足夠長,生成的NOx還會進一步 增加。
3)《蓄熱燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范》
5.5.1 一般規定:在一般規定中,對治理工程處理后可達到的排放水平以及 凈化設備運行過程中的環境保護要求、監測要求等進行了原則性的規定。關于凈 化系統產生的二次污染物的控制在規范6.4中進行了規定。在此,需要指出的是,RTO處理為高溫燃燒,在此過程中,有可能會生成 NOx,需要對其凈化予 以考慮,具體排放要求執行國家或地方的相關排放標準。
基于此,如果采用RTO技術治理VOCs,后續要采取脫硝措施。
三、RCO技術不產生二噁英
RCO技術不產生二噁英
RCO技術作為VOCs治理的主流技術,也是目前能夠實現 VOCs達標排放的成熟技術。但許多業主,甚至環保從業人員,對催化氧化過程中是否生成 二噁英顧慮重重,尤其碰到廢氣中含有鹵素、芳烴等物質時,在選用催化氧化 技術時就會更加慎重。其實,用催化氧化技術處理VOCs廢氣,基本不同擔心 生成二噁英,如果催化劑配伍當中配置分解二噁英催化劑,就更不用擔心二噁 英問題。
二噁英又稱二噁因,屬于氯代三環芳烴類化合物,是由200多種異構體、 同系物等組成的混合體。其毒性比氯化鉀、砒霜強得多。是非常穩定又難以分解的一級致癌物質。二噁英中毒性*強的是 2,3,7,8-四氯二苯并二噁英, 其化學結構式為:
英文縮寫為TCDD
二噁英主要來自垃圾焚燒、農藥及含氯有機物的高溫分解或不完全燃燒。
含有氯仿、氯甲烷、氯乙烷等低碳氯代烴的有機廢氣在催化氧化過程中不會產生二噁英。其理由是:(1)催化氧化的穩定較低,在 400-600℃之間。(2) 催化氧化的機理與直接燃燒(熱力)燃燒不同。它是反應物分子(包括氧分子) 被吸附在催化劑的活性中心上得到活化、解離、重組、脫附,主要的過程都在 催化劑表面上完成,受催化劑表面結構控制。(3)低碳氯代烴濃度很低,氧 很豐裕的情況下,C-O、H-O、H-Cl 結合的活性遠大于 C-C、C-Cl 的結合。一個碳,兩個碳的小分子,連接成氯代三環芳烴類結構是不大可能的。
可能產生二噁英的必須條件:
(1)含高濃度氯代烴,貧氧(氧不足),高溫。如垃圾焚燒:垃圾中往 往含有氯的塑料制品;燃燒物的中間易處于貧 O2 層。高濃度、貧 O2是必要條 件。高溫裂解屬自由基反應機理,C-C 鍵容易連接起來。(2)如果廢物或廢氣 中含有氯代苯類如:等,濃度比較高,在貧 O2 條件下,不完 全分解,易生成二噁英。
從上述二噁英的定義、生成機理、催化氧化反應機理等分析可知,用催化 氧化技術對VOCs進行治理,不必擔心二噁英的問題。如果催化劑配伍中配置 了分解二噁英的催化劑,廢氣出口二噁英的達標就更有保證!
2. RTO技術在處理含氯廢氣時,會產生二噁英
RTO技術在處理含氯廢氣時會產生二噁英。如果要消除處理后廢氣中的二噁 英,需要在二燃室將廢氣加熱到>1100℃,停留時間>2s,然后采用急冷技術, 將廢氣溫度從 600℃迅速降溫至 150℃以下,這個時間不能超過 2s,從而破壞二 惡英再度生成的溫度區間,消除二噁英。
四、RCO 技術投資低
處理同樣規模的有機廢氣,設備配置水平相同,應用RCO技術投資低于應 用RTO技術的投資,一般為RTO技術投資的80%。有人認為,RCO技術相比RTO技術,多了價格高昂的催化劑,為什么反而投 資低?原因如下:1)RCO反應停留時間比RTO短得多,約為1/5;
2)RTO需配備脫硝設施;
3)針對含氯廢氣,RTO需增加急冷裝置;
4)RTO需配備燃料儲運設施;
5)RTO需配備備用電源;
6)RTO設備需采用耐高溫的材料;
7)針對含氯廢氣,RTO需解決高溫氯腐蝕問題,會大幅度增加設備投資。
五、RCO技術運行費用低
RCO因為反應溫度低,與外界熱量交換比較少,熱損失小,需要補充的外加 熱源相應就比較小,因此運行費用低。
綜上所述,RTO技術存在的問題是嚴重的二次污染,同時存在投資大、運行 費用高、風險高等問題。2019 年 7 月 1 日實施的《制藥工業大氣污染物排放標準》(GB 37823—2019)、 《涂料、油墨及膠粘劑工業大氣污染物排放標準》(GB 37824-2019)、《揮發 性有機物無組織排放控制標準》(GB37822-2019)等,均正式提出了高溫產生氮 氧化物的問題、含氯廢氣產生二噁英的問題等。
上述標準的正式實施,極大地限制了RTO的應用范圍,RCO技術的優勢得 以凸顯。相信隨著整個社會對廢氣治理的關注、認知的提高,RCO將會在越來越 多的廢氣治理領域發揮作用。
不妥之處,敬請指正
 

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