RTO催化燃烧设备设计和操作中的问题
(1)自供热操作
若要自供热操作,必须用进入装置中的气体所含的能量,来平衡蓄热器装置的热辐射损失和废气温度升高所需的能量。一般要求废气的燃烧热值≥0.11MJ/kg。对于像垃圾贮存、填理所产生的废气,甲烷含量至少为0.3%(体积分数)。
基于上述方法,可将不能自燃的有机废气达到完全氧化。如果废气中有机物含量较高,则可适当混入空气;如果含量较低,则在废气中需添加天然气来调节这种装置技术的工作范围是废气浓度低于爆炸下限。废气中VOC的含量一般在2~3g/m³即可达到自热操作。
在废气中碳氢化合物含量增加的情况下,排出气体的温度升高。
燃烧室温度一般维持在800-850℃,效率在95%~98%,若要回收热量,则浓度要求达8~10g/m³,甚至更高。生产过程中RTO处理废气流量的调节范数为1:2~1:3,流量过小会导致气流不能均匀地通过床层。
(2)切换时间
蓄热式换热器的切换时间是操作控制中的一个极为重要的参数,废气预热温度与切换时间的关系及两者与床层高度的关系。根据经验,一般RTO的切换时间在30~120S范围内,即可达到废气预热的界温度。
(3)防堵烧尽
为避免蓄热体填充物被堵塞,最好在废气进入装置之前将废气过滤或洗涤,去除一些固体颗粒、油漆、液滴若不过滤,则蓄热室经操作一定时间后必须用加热方法加以净化,使污染物汽化或氧化、但这种方法受设备材质限制,例如蓄热室的支承板在高温时会受到损坏。
因为废气是通过蓄热室床层的各个温度区,所以在一定的区域内,当废气中含高碳烃类物质时,会出现裂解产物的沉积,从而引起床层通道结垢使压降增加,若不加控制、不将其烧掉,则会造成过热,堵寨。
为避免此现象,朴华科技在RTO装置中设置了所谓的“烧尽”机构,并称其为 Burn out或 Bake out。装置系统可以控制整个床层的加热,使其达到沉积物的燃烧温度,并周期性地除去这种沉积物,在进行烧尽操作时,通常排气温度大约达到480℃时,即表示所有沉积物经烧尽,可以停止“烧尽”操作,由于此过程排气温度比正常情况下要高,因此通向排气管道中的阀门必须能耐高温,或考虑用其他的保护措施。
(4)旁路设计
通常RTO的应用场合是废气中VOC的浓度低于爆炸下限的15%。因为RTO系统具有极高的热量回收效率,所以如果浓度超过上述水平,温度就会升高甚至过热。
为防止在中等浓度时出现太高的温度峰值,按温度的变化情况,可将燃烧室的烟气引出一部分,并利用其热量,从而可避免高温气体进入敏感的切换机构中,若热值突然强大地持续增加,则会引起局部过热而使热室的材质处于危险状态。
如果热值增长幅度较慢,则通过排出部分烟气后,燃点区向上移至顶部,只在那里出现高温。如果热值增加的持续时间较短,则增加的热值可以被蓄热室的情性相抵消。
值得注意的是,废气中含着火点高的可燃物质,即相对惰性的可燃气体如甲烷,当废气热值相同时,会引起最高的温度峰值、为限制温度的升高,可将废气用空气或部分净化气稀释,当然也可利用回收排出高温气体的热量。总之,当废气中含可燃物的浓度经常变化时,为避免顶部过高的温度,可采取:
①将废气稀释;
②将反应器顶部分流一部分净化气,例如将其用于加热导热油;
③改变切换时间。
(5)硅氧烷问题
废气中有时含硅氧烷( Siloxanes)。在RTO多年的实践中发现VOC的废气中若含有机硅化合物,则在高温下氧化而生成SiO2。这种二氧化硅熔融物黏附在蓄热体表面,使陶瓷矩鞍环连接成块和蜂窝填料通道堵塞,从而压降增高,直至不能操作,至今还没有有效的防治方法,出现这种现象,必须及时清洗或更换蓄热体。
有机硅化合物常用作泡沫稳定剂、食品添加剂、增塑剂、洗涤剂以及纺织、涂层、颜料的添加剂,因此,当处理从涂层、塑料混炼和造粒、木材和家具加工、有机硅、硅橡胶、硅氧烷、电子、芯片生产、焚烧炉、印刷等生产加工过程所排放的废气时,应倍加注意。
(6)处理含卤代烃类和硫化物的废气问题
如果废气中含有卤代烃类和硫化合物,那么在氧化反应时会产生酸性气体,例如:HCl和SO2,以及少量的Cl2和SO3,从而引起腐蚀。
这样在排放气体之前,通常要用碱液洗涤,即增加一套后处理装置。在一定条件下,这些酸性气体可能在装置的局部地方生成酸而引起腐蚀,为解决装置的腐蚀问题,应采用耐腐蚀的耐火材衬里;有时对金属壳体也要涂防腐层。在这种情况下,陶瓷蓄热体的支承架可采用耐腐蚀的高合金材料
(7)废气中含碱性物质问题
在有些废气中,特别是在木材产品加工中含有定量的碱金属(例如:钾,钠)。这些组分具有化学侵入性,使某些陶瓷蓄热体腐蚀。
在这种情况下,可选用Al2O3含量高的陶瓷材料作蓄热体。通常陶瓷矩鞍环的Al2O3含量为25%左右,若提高到70%,则可耐碱金属的腐蚀。
(8)防止冷凝腐蚀
如果废气进入装置的温度较低而且含有腐蚀性气体,那么当废气通过RTO的管道时其局部温度有可能达到露点以下而冷凝,就会造成对管道的腐蚀。为避免冷凝而引起的腐蚀,通常可采用提高废气温度的方法。
来源:环保