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蓄热式催化氧化RCO及热力焚烧RTO技术经济对比

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学社博客 发表于 2019-10-9 11:51 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
蓄热式催化氧化RCO(Regeneration Catalytic Oxidizer)、蓄热式热力焚烧RTO(Regenerative Thermal Oxidezer)废气治理技术,是目前能够实现VOCs达标排 放的成熟技术。两种技术从去除率、达标能力上来讲是一致的,但毕竟是两种截 然不同的技术,在许多方面还是有区别的。下面对两种技术进行比较。& w3 l9 B! a! o" {& k$ ]4 I2tech.cn

) i) r7 k4 j: L$ R一、RCO技术反应温度低$ T8 q# O) |6 M$ Y' a2tech.cn

3 Y: ^9 k4 {+ d" X- P6 X1 qRCO反应温度一般在 300~500℃,热损失小,所需的能耗低;而RTO反应 温度一般在800~1000℃(个别资料提到反应温度760℃,但需增加反应停留时 间),热损失大,所需的能耗高。
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二、RCO技术不产生NOx
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4 L5 G% k. D1 L" ARTO的反应温度比较高,会将空气中的氮气部分转化为 NOx,并且这一转化 率随着温度的提高、停留时间的延长会迅速提升,RCO不会生成NOx。0 }, M5 \7 t& N2tech.cn

! L3 q. i1 l: N+ I7 Y据研究:
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1)一套20万m3/h 处理量的RTO设备,其NOx排放量约等于一台35t/h的燃煤流化床锅炉。
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& F4 w( H; L9 Z# }7 P- E0 Q) v2)在 930℃时,在空气气氛下,N2和 O2 反应生成的热力型 NOx 平衡浓度可以达到210ppm(265mg/m3),如果停留时间足够长,生成的NOx还会进一步 增加。
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# z% I3 |7 s7 j2 B3)《蓄热燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》
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5.5.1 一般规定:在一般规定中,对治理工程处理后可达到的排放水平以及 净化设备运行过程中的环境保护要求、监测要求等进行了原则性的规定。关于净 化系统产生的二次污染物的控制在规范6.4中进行了规定。在此,需要指出的是,RTO处理为高温燃烧,在此过程中,有可能会生成 NOx,需要对其净化予 以考虑,具体排放要求执行国家或地方的相关排放标准。% h$ [( h) B4 p1 x  o! ]2tech.cn

" w, u5 D: A4 ]7 j) }4 g7 @. w( A& |$ r基于此,如果采用RTO技术治理VOCs,后续要采取脱硝措施。9 ^; S: }  d2 B' y2 g& q3 L2tech.cn

5 z$ }, m, `* E3 F& C三、RCO技术不产生二噁英% W) T6 y3 m6 Y' v' i& p& K* L2tech.cn

0 s; T5 T4 \1 a$ PRCO技术不产生二噁英
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RCO技术作为VOCs治理的主流技术,也是目前能够实现 VOCs达标排放的成熟技术。但许多业主,甚至环保从业人员,对催化氧化过程中是否生成 二噁英顾虑重重,尤其碰到废气中含有卤素、芳烃等物质时,在选用催化氧化 技术时就会更加慎重。其实,用催化氧化技术处理VOCs废气,基本不同担心 生成二噁英,如果催化剂配伍当中配置分解二噁英催化剂,就更不用担心二噁 英问题。" Y" e0 k4 Y* O/ q/ w2tech.cn
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二噁英又称二噁因,属于氯代三环芳烃类化合物,是由200多种异构体、 同系物等组成的混合体。其毒性比氯化钾、砒霜强得多。是非常稳定又难以分解的一级致癌物质。二噁英中毒性最强的是 2,3,7,8-四氯二苯并二噁英, 其化学结构式为:
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' z/ f% @  w# m0 E7 }2 G8 ]' s英文缩写为TCDD& Y, L3 r- {  h9 x" e2tech.cn
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二噁英主要来自垃圾焚烧、农药及含氯有机物的高温分解或不完全燃烧。1 ]* J/ l: b5 t5 X5 A& u2tech.cn

: y6 n) E2 B; H# m; M含有氯仿、氯甲烷、氯乙烷等低碳氯代烃的有机废气在催化氧化过程中不会产生二噁英。其理由是:(1)催化氧化的稳定较低,在 400-600℃之间。(2) 催化氧化的机理与直接燃烧(热力)燃烧不同。它是反应物分子(包括氧分子) 被吸附在催化剂的活性中心上得到活化、解离、重组、脱附,主要的过程都在 催化剂表面上完成,受催化剂表面结构控制。(3)低碳氯代烃浓度很低,氧 很丰裕的情况下,C-O、H-O、H-Cl 结合的活性远大于 C-C、C-Cl 的结合。一个碳,两个碳的小分子,连接成氯代三环芳烃类结构是不大可能的。5 [% B, G' |  j* m  c9 o& c4 n2tech.cn
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可能产生二噁英的必须条件:* `. ]2 f- l" o& n  v. V) p) d2tech.cn

/ m( d' U; |# S4 W$ d+ b4 d(1)含高浓度氯代烃,贫氧(氧不足),高温。如垃圾焚烧:垃圾中往 往含有氯的塑料制品;燃烧物的中间易处于贫 O2 层。高浓度、贫 O2是必要条 件。高温裂解属自由基反应机理,C-C 键容易连接起来。(2)如果废物或废气 中含有氯代苯类如:等,浓度比较高,在贫 O2 条件下,不完 全分解,易生成二噁英。
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从上述二噁英的定义、生成机理、催化氧化反应机理等分析可知,用催化 氧化技术对VOCs进行治理,不必担心二噁英的问题。如果催化剂配伍中配置 了分解二噁英的催化剂,废气出口二噁英的达标就更有保证!- E$ z+ \# Z# P! Q. g! q2tech.cn
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2. RTO技术在处理含氯废气时,会产生二噁英3 a5 {! {, n; {  P2 `# v' O4 [2tech.cn
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RTO技术在处理含氯废气时会产生二噁英。如果要消除处理后废气中的二噁 英,需要在二燃室将废气加热到>1100℃,停留时间>2s,然后采用急冷技术, 将废气温度从 600℃迅速降温至 150℃以下,这个时间不能超过 2s,从而破坏二 恶英再度生成的温度区间,消除二噁英。! r6 M7 x/ z3 P& Q( y) k2tech.cn

) {+ x( h8 S9 t; T% C4 [1 ?7 L# f$ w* v四、RCO 技术投资低7 G/ r/ d+ J# \( K3 R0 D2tech.cn
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处理同样规模的有机废气,设备配置水平相同,应用RCO技术投资低于应 用RTO技术的投资,一般为RTO技术投资的80%。有人认为,RCO技术相比RTO技术,多了价格高昂的催化剂,为什么反而投 资低?原因如下:1)RCO反应停留时间比RTO短得多,约为1/5;
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1 @! c1 F8 l5 o: r) c; q2)RTO需配备脱硝设施;% m" {% d2 q+ S2 Q& v2tech.cn

/ t8 m) M! H1 G1 {" I& k: }3)针对含氯废气,RTO需增加急冷装置;
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4)RTO需配备燃料储运设施;0 ~& {. W3 @" P& q+ [2tech.cn
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5)RTO需配备备用电源;5 G$ ?+ f" @5 k: \2tech.cn

5 H: d# e3 F4 b" F$ z, w1 r$ U8 M6)RTO设备需采用耐高温的材料;
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7)针对含氯废气,RTO需解决高温氯腐蚀问题,会大幅度增加设备投资。/ N/ U& M1 W! w/ a4 u6 l/ p! {2tech.cn

  a) z* ~& P1 t% X# O3 l五、RCO技术运行费用低2 d/ J+ j& c4 N6 V. z, I$ i. [2tech.cn
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RCO因为反应温度低,与外界热量交换比较少,热损失小,需要补充的外加 热源相应就比较小,因此运行费用低。
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综上所述,RTO技术存在的问题是严重的二次污染,同时存在投资大、运行 费用高、风险高等问题。2019 年 7 月 1 日实施的《制药工业大气污染物排放标准》(GB 37823—2019)、 《涂料、油墨及胶粘剂工业大气污染物排放标准》(GB 37824-2019)、《挥发 性有机物无组织排放控制标准》(GB37822-2019)等,均正式提出了高温产生氮 氧化物的问题、含氯废气产生二噁英的问题等。' _1 ~8 D% k. g2tech.cn

- \* O" B) j, @$ U, C+ S5 S上述标准的正式实施,极大地限制了RTO的应用范围,RCO技术的优势得 以凸显。相信随着整个社会对废气治理的关注、认知的提高,RCO将会在越来越 多的废气治理领域发挥作用。
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