淺談熱破壞法治理有機(jī)廢氣是什么

對于有毒、有害、不須回收的有機(jī)廢氣（VOCs）, 熱氧化法是一種較徹底的處理方法。它的基本原理是 VOC與 O2 發(fā)生氧化反應(yīng), 生成CO2 和 H20, 化學(xué)方程式如下:

aCxHyOz+bO2→cCO2+dH2O

這種氧化反應(yīng)很像化學(xué)上的燃燒過程, 只不過由于 VOC 的濃度太低, 所以反應(yīng)中不會產(chǎn)生可見的火焰。氧化法一般通過以下兩種方法使氧化反應(yīng)能夠順利進(jìn)行:一是加熱, 使含VOC 的廢氣達(dá)到氧化反應(yīng)所需的溫度; 二是使用催化劑, 氧化反應(yīng)在較低的溫度下在催化劑表面進(jìn)行。本文主要介紹熱氧化法。

熱氧化法可分為三種: 熱力燃燒式、間壁式和蓄熱式。它們的主要區(qū)別在于熱量回收方式的不同。三種方法都可以和催化法結(jié)合起來以降低反應(yīng)溫度。

a. 熱力燃燒式熱氧化器。熱力燃燒式熱氧化器一般指的是氣體焚燒爐。它由助燃劑、混合區(qū)和燃燒室組成。助燃劑 (天然氣、 石油等) 作為輔助燃料, 燃燒產(chǎn)生的熱在混合區(qū)對 VOC 廢氣進(jìn)行預(yù)熱, 燃燒室為預(yù)熱后的廢氣提供足夠大的空間和足夠長的時間以完成最終的氧化反應(yīng)。

在 供氧充足的前提條件下, 氧化反應(yīng)的程度(影響最終的VOC 去處率)取決于“三 T條件” : 反應(yīng)溫度(Temperature)、駐留時間(Time)、湍流混合情況(Turbulence)。這 “三 T 條件”是互相聯(lián)系的, 在一定范圍內(nèi)改善一個條件可使另外兩個條件降低。熱
力燃燒式熱氧化器的一個最大缺點(diǎn)是輔助燃料價格太高, 致使裝置的操作費(fèi)用很高。

b. 間壁式熱氧化器。間壁式熱氧化是指在熱氧化裝置中加入間壁式熱交換器, 熱交換器把從燃燒室排出的高溫氣體所帶的熱量傳遞給氧化裝置進(jìn)口處的低溫氣體, 預(yù)熱后發(fā)生氧化反應(yīng)。

由于目前的間壁式熱交換器最高可獲得 85%的熱回收率,所以極大地降低了輔助燃料的消耗。

間 壁式熱交換器通常設(shè)計成管式、殼式或板式。由于通常的熱氧化溫度要保持在 800℃—1000℃, 所以間壁式熱交換器必須由耐熱、耐腐蝕的不銹鋼或合金材料制成。這就使得間壁式熱交換器的造價很高, 這是間壁式熱氧化器的一個缺點(diǎn)。同時材料的熱應(yīng)力也不易消除, 這是間壁式熱氧化器的另一個缺點(diǎn)。

c. 蓄熱式熱氧化器。蓄熱式熱氧化器(Regenerative Thermal Oxidizer , 以下簡稱RTO), 是在熱氧化裝置中加入蓄熱式熱交換器, 預(yù)熱 VOC 廢氣, 再進(jìn)行氧化反應(yīng)。

隨著蓄熱材料的發(fā)展, 目前蓄熱式熱交換器的熱回收率已能達(dá)到95%以上, 而且占用空間越來越小。這樣輔助燃料的消耗很少(甚至不用輔助燃料, 且當(dāng) VOC 的濃度達(dá)到一定值以上時, 還可從 RTO 輸出熱量)。同時, 由于目前的蓄熱材料都選用陶瓷填料, 所以可處理腐蝕性或含有顆粒物的 VOC 廢氣。

RTO裝置又可分為閥門切換式和旋轉(zhuǎn)式。

閥門切換式 RTO 是最常見的一種 RTO。其由兩個或多個陶瓷填充床, 通過閥門的切換, 改變氣流的方向, 從而達(dá)到預(yù)熱VOC 廢氣的目的。圖 1 是典型的兩床式 RTO 示意圖及工作原理。