煙臺(tái)顯華化工科技有限公司 山東 煙臺(tái) 264006

前言

山東某有機(jī)化工行業(yè)在車間生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量有機(jī)廢氣，廢氣的主要成分為苯、甲醛、甲醇、異辛醇等VOCs，為防止廢氣危害人的健康、污染周邊環(huán)境，必須對(duì)其進(jìn)行有效遏制，并且改善周邊環(huán)境的空氣質(zhì)量。本文從有機(jī)廢氣焚燒的角度，對(duì)蓄熱式焚燒爐（RTO）用于處理車間VOCs有機(jī)物的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile Oganic Compounds，VOCs)一般是指飽和蒸氣壓較高(20℃下大于或等于0.01 kPa)、沸點(diǎn)較低、分子量小、常溫狀態(tài)下易揮發(fā)的有機(jī)化合物。廣泛來源于石油化工、有機(jī)化工、化學(xué)制藥、溶劑使用、“三廢”處理和煤炭燃燒等人為污染源和森林、植被和農(nóng)作物等天然污染源[1]。

再生熱氧化分解器（Regenerative Thermal Oxidizer，簡稱RTO），又稱蓄熱式焚燒爐。該技術(shù)是將有機(jī)廢氣加熱，達(dá)到高溫條件后直接氧化分解成CO2和H2O從而處理廢氣污染物，并回收分解時(shí)產(chǎn)生的熱量，是一種處理中高濃度有機(jī)廢氣的節(jié)能型環(huán)保裝置[2]。

1 三室RTO焚燒爐優(yōu)點(diǎn)

三室RTO焚燒爐經(jīng)過多年的應(yīng)用改進(jìn)，其主要優(yōu)點(diǎn)如下[3-4]：

（1）幾乎可以處理所有有機(jī)廢氣，特別適用于有機(jī)物含量低的碳?xì)浠衔锏姆倩?/p>

（2）可適應(yīng)廢氣中有機(jī)物組成和濃度的變化波動(dòng)，對(duì)廢氣中含有少量粉塵等固體顆粒物不敏感

（3）采用蓄熱載體進(jìn)行換熱，加熱速度快，低溫?fù)Q熱效率高，排煙溫度低，節(jié)能效果顯著

（4）爐內(nèi)溫度整體逐漸升高且分布均勻，燃燒溫度高、速度快、噪聲低，煙氣在爐內(nèi)高溫停留時(shí)間長，有效減少

2 除霧器+風(fēng)機(jī)+三室RTO的工藝說明

除霧器+風(fēng)機(jī)+三室RTO的焚燒工藝具有風(fēng)量較小、濃度相對(duì)較高的特點(diǎn)。設(shè)

計(jì)處理風(fēng)量為24000Nm3/h，末端主風(fēng)機(jī)采用變頻控制，風(fēng)機(jī)可根據(jù)前端的風(fēng)量運(yùn)行情況進(jìn)行變頻運(yùn)行，從而減少其運(yùn)行成本。

其主要工藝過程為：

（1）各車間廢氣通過管道收集后，匯集到混合靜壓箱中，混合靜壓箱作為廢氣混合均勻、儀表響應(yīng)緩沖保護(hù)的作用，廢氣經(jīng)過混合靜壓箱后進(jìn)入三室RTO設(shè)備進(jìn)行處理

（2）經(jīng)混合后的廢氣進(jìn)入蓄熱室A的陶瓷蓄熱體（該陶瓷蓄熱體“貯存”了上一循環(huán)的熱量），陶瓷蓄熱體放熱降溫，而有機(jī)廢氣吸熱升溫，廢氣離開蓄熱室后以較高的溫度進(jìn)入氧化室，有機(jī)廢氣在氧化室中由VOC氧化升溫或燃燒器加熱升溫至氧化溫度 825℃以上，使其中的VOC成分分解成二氧化碳和水。

（3）廢氣在氧化室中焚燒，凈化的高溫氣體后離開氧化室，進(jìn)入蓄熱室B（在前面的循環(huán)中已被冷卻），放熱降溫后排出，而蓄熱室B吸收大量熱量后升溫（用于下一個(gè)循環(huán)加熱廢氣），凈化后的廢氣經(jīng)煙囪排入大氣，同時(shí)引小股凈化氣清掃蓄熱室 C

（4）循環(huán)完成后，進(jìn)氣與出氣閥門進(jìn)行一次切換，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，廢氣由蓄熱室 B 進(jìn)入，蓄熱室C排出。切換周期為90～120s，切換之后，清掃蓄熱室A。交替運(yùn)行。

3 公用工程需求統(tǒng)計(jì)

壓縮空氣壓力0.6MPa ；給水壓力0.3MPa；裝機(jī)功率180kW；天然氣壓力0.05MPa

4 RTO系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用核算

4.1 電費(fèi)

系統(tǒng)耗電量的計(jì)算（按照制每天運(yùn)行 24h、每年330天計(jì)算、電費(fèi)0.8元/度），由于風(fēng)機(jī)變頻，按照平均60%的負(fù)荷計(jì)算。

離心風(fēng)機(jī)耗電量：75×0.6×24=1080度；助燃風(fēng)機(jī)耗電量：7.5×0.6×24=108度；其他附件設(shè)備耗電2度。合計(jì)1190度/天。

廢氣治理系統(tǒng)設(shè)備年運(yùn)行功率為1190度/天×330天=392，700度；年運(yùn)行費(fèi)用：392700×0.8=31.42萬元。

4.2 天然氣費(fèi)

（1） 廢氣處理系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)天然氣消耗

根據(jù)工程實(shí)際情況，正常生產(chǎn)時(shí)溶劑的廢氣濃度為2000～2500mg/m3，廢氣入口溫度20℃，處理風(fēng)量為24000Nm3/h，廢氣中的主要成分為苯、甲醇等。苯的熱值為40579KJ/kg；甲醇的熱值為21324KJ/kg；此次設(shè)計(jì)按照 VOCs中苯含量80%，甲醇含量 10%，甲醛含量10%。

按照RTO的凈化效率為98% ；則實(shí)際在 RTO 中氧化分解的VOCs量：2250×24000×98%/1000000=52.92kg/h，根據(jù) VOCs成分及組成，通過理論計(jì)算混合氣體的熱值為36364KJ/kg。則VOCS提供的熱量為：Q 供=36364×52.92 =1924382KJ/kg?？偟臒崃繐p耗Q損=1242115+117000=1359115KJ/h。綜上計(jì)算：Q供＞Q損，則整個(gè)系統(tǒng)無須天然氣能夠維持自供熱。

（2） 廢氣冷啟動(dòng)時(shí)的天然氣用量

冷啟動(dòng)的時(shí)間為4h，天然氣的熱值為8200kcal。根據(jù)理論核算，則三室RTO冷啟動(dòng)預(yù)熱完畢需要消耗天然氣71Nm3/h。按照年啟動(dòng)次數(shù)為4次，則天然氣的消耗量為71×4×4=1136Nm3。年運(yùn)行費(fèi)用：1136 ×3.76= 0.43萬元

4.3 年運(yùn)行費(fèi)用匯總

RTO廢氣處理系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用總計(jì)為31.82萬元，包含電費(fèi)31.42萬元，天然氣費(fèi)0.43萬元，壓縮空氣費(fèi)0.97萬元（電費(fèi)0.8元/度，燃?xì)赓M(fèi)3.76元/m3，壓縮空氣0.15元/m3）。