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(shù),是目前能夠?qū)崿F(xiàn)VOCs達(dá)標(biāo)排 放的成熟技術(shù)。兩種技術(shù)從去除率、達(dá)標(biāo)能力上來講是一致的,但畢竟是兩種截 然不同的技術(shù),在許多方面還是有區(qū)別的。下面對(duì)兩種技術(shù)進(jìn)行比較。
一、RCO技術(shù)反應(yīng)溫度低
RCO反應(yīng)溫度一般在 300~500℃,熱損失小,所需的能耗低;而RTO反應(yīng) 溫度一般在800~1000℃(個(gè)別資料提到反應(yīng)溫度760℃,但需增加反應(yīng)停留時(shí) 間),熱損失大,所需的能耗高。
二、RCO技術(shù)不產(chǎn)生NOx
RTO的反應(yīng)溫度比較高,會(huì)將空氣中的氮?dú)獠糠洲D(zhuǎn)化為 NOx,并且這一轉(zhuǎn)化 率隨著溫度的提高、停留時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)迅速提升,RCO不會(huì)生成NOx。
據(jù)研究:
1)一套20萬m3/h 處理量的RTO設(shè)備,其NOx排放量約等于一臺(tái)35t/h的燃煤流化床鍋爐。
2)在 930℃時(shí),在空氣氣氛下,N2和 O2 反應(yīng)生成的熱力型 NOx 平衡濃度可以達(dá)到210ppm(265mg/m3),如果停留時(shí)間足夠長(zhǎng),生成的NOx還會(huì)進(jìn)一步 增加。
3)《蓄熱燃燒法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》
5.5.1 一般規(guī)定:在一般規(guī)定中,對(duì)治理工程處理后可達(dá)到的排放水平以及 凈化設(shè)備運(yùn)行過程中的環(huán)境保護(hù)要求、監(jiān)測(cè)要求等進(jìn)行了原則性的規(guī)定。關(guān)于凈 化系統(tǒng)產(chǎn)生的二次污染物的控制在規(guī)范6.4中進(jìn)行了規(guī)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(huì)生成 NOx,需要對(duì)其凈化予 以考慮,具體排放要求執(zhí)行國(guó)家或地方的相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。
基于此,如果采用RTO技術(shù)治理VOCs,后續(xù)要采取脫硝措施。
三、RCO技術(shù)不產(chǎn)生二噁英
RCO技術(shù)不產(chǎn)生二噁英
RCO技術(shù)作為VOCs治理的主流技術(shù),也是目前能夠?qū)崿F(xiàn) VOCs達(dá)標(biāo)排放的成熟技術(shù)。但許多業(yè)主,甚至環(huán)保從業(yè)人員,對(duì)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(zhì)時(shí),在選用催化氧化 技術(shù)時(shí)就會(huì)更加慎重。其實(shí),用催化氧化技術(shù)處理VOCs廢氣,基本不同擔(dān)心 生成二噁英,如果催化劑配伍當(dāng)中配置分解二噁英催化劑,就更不用擔(dān)心二噁 英問題。
二噁英又稱二噁因,屬于氯代三環(huán)芳烴類化合物,是由200多種異構(gòu)體、 同系物等組成的混合體。其毒性比、強(qiáng)得多。是非常穩(wěn)定又難以分解的一級(jí)致癌物質(zhì)。二噁英中毒性*強(qiáng)的是 2,3,7,8-四氯二苯并二噁英, 其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
英文縮寫為TCDD
二噁英主要來自垃圾焚燒、農(nóng)藥及含氯有機(jī)物的高溫分解或不*燃燒。
含有氯仿、氯甲烷、氯乙烷等低碳氯代烴的有機(jī)廢氣在催化氧化過程中不會(huì)產(chǎn)生二噁英。其理由是:(1)催化氧化的穩(wěn)定較低,在 400-600℃之間。(2) 催化氧化的機(jī)理與直接燃燒(熱力)燃燒不同。它是反應(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)合的活性遠(yuǎn)大于 C-C、C-Cl 的結(jié)合。一個(gè)碳,兩個(gè)碳的小分子,連接成氯代三環(huán)芳烴類結(jié)構(gòu)是不大可能的。
可能產(chǎn)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(yīng)機(jī)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(jī)理、催化氧化反應(yīng)機(jī)理等分析可知,用催化 氧化技術(shù)對(duì)VOCs進(jìn)行治理,不必?fù)?dān)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(dá)標(biāo)就更有保證!
2. RTO技術(shù)在處理含氯廢氣時(shí),會(huì)產(chǎn)生二噁英
RTO技術(shù)在處理含氯廢氣時(shí)會(huì)產(chǎn)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(shí)間>2s,然后采用急冷技術(shù), 將廢氣溫度從 600℃迅速降溫至 150℃以下,這個(gè)時(shí)間不能超過 2s,從而破壞二 惡英再度生成的溫度區(qū)間,消除二噁英。
四、RCO 技術(shù)投資低
處理同樣規(guī)模的有機(jī)廢氣,設(shè)備配置水平相同,應(yīng)用RCO技術(shù)投資低于應(yīng) 用RTO技術(shù)的投資,一般為RTO技術(shù)投資的80%。有人認(rèn)為,RCO技術(shù)相比RTO技術(shù),多了價(jià)格高昂的催化劑,為什么反而投 資低?原因如下:1)RCO反應(yīng)停留時(shí)間比RTO短得多,約為1/5;
2)RTO需配備脫硝設(shè)施;
3)針對(duì)含氯廢氣,RTO需增加急冷裝置;
4)RTO需配備燃料儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施;
5)RTO需配備備用電源;
6)RTO設(shè)備需采用耐高溫的材料;
7)針對(duì)含氯廢氣,RTO需解決高溫氯腐蝕問題,會(huì)大幅度增加設(shè)備投資。
五、RCO技術(shù)運(yùn)行費(fèi)用低
RCO因?yàn)榉磻?yīng)溫度低,與外界熱量交換比較少,熱損失小,需要補(bǔ)充的外加 熱源相應(yīng)就比較小,因此運(yùn)行費(fèi)用低。
綜上所述,RTO技術(shù)存在的問題是嚴(yán)重的二次污染,同時(shí)存在投資大、運(yùn)行 費(fèi)用高、風(fēng)險(xiǎn)高等問題。2019 年 7 月 1 日實(shí)施的《制藥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 37823—2019)、 《涂料、油墨及膠粘劑工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 37824-2019)、《揮發(fā) 性有機(jī)物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB37822-2019)等,均正式提出了高溫產(chǎn)生氮 氧化物的問題、含氯廢氣產(chǎn)生二噁英的問題等。
上述標(biāo)準(zhǔn)的正式實(shí)施,極大地限制了RTO的應(yīng)用范圍,RCO技術(shù)的優(yōu)勢(shì)得 以凸顯。相信隨著整個(gè)社會(huì)對(duì)廢氣治理的關(guān)注、認(rèn)知的提高,RCO將會(huì)在越來越 多的廢氣治理領(lǐng)域發(fā)揮作用。
不妥之處,敬請(qǐng)指正