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煤化工低溫甲醇洗VOC處理采用蓄熱式焚燒爐工藝分析
近期參與了幾個煤化工項目的環(huán)評,其中低溫甲醇洗的VOC治理日益受到關(guān)注。目前的幾個項目環(huán)評中都采用的是蓄熱式熱力氧化爐即RTO。目前在石油化工、半導體、化學制藥、噴漆、油漆和涂料生產(chǎn)化學品制造行業(yè)已得到廣泛應用。在煤化工行業(yè)由于尚無運行所以也沒有成功案例。所以本文試從幾個方面對RTO存在的問題和缺陷進行分析,供大家參考。
蓄熱式熱力氧化爐(Regenerative Thermal Oxidizer)簡稱RTO,是一種的有機廢氣處理設備,其工作原理為采用陶瓷蓄熱氧化技術(shù),將揮發(fā)性有機化合物(以下簡稱VOC氣體)經(jīng)過蓄熱室吸熱升溫后,進入燃燒室高溫氧化焚燒,VOC氣體在含氧環(huán)境下,達到自燃點后氧化成二氧化碳和水,再經(jīng)過另一側(cè)蓄熱室將熱量交換給蓄熱陶瓷,經(jīng)過高溫氧化處理后的潔凈氣體低溫排放,蓄存的熱量用于預熱新進入的VOC氣體,經(jīng)過周期性地改變氣流方向從而保持爐膛溫度的穩(wěn)定,與傳統(tǒng)的催化燃燒、直燃式熱氧化爐相比,RTO具有熱回收率高和VOC氣體去除率高的特點,是適合煤化工低溫甲醇洗大風量、低濃度的特點。
圖1、兩室RTO 余熱回收簡易流程
煤化工企業(yè)產(chǎn)生的有機廢氣主要來自于低溫甲醇洗裝置排放的二氧化碳尾氣,這些尾氣甲烷濃度較高,燃燒熱值高,非甲烷總烴質(zhì)量流率大;有機物成分含:氫氣、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、硫化氫、甲硫醇、羥基硫、硫化碳如果直接排放,不僅對環(huán)境產(chǎn)生污染,更是對能源的浪費;一般情況下VOC濃度達到3% –4% LEL時,RTO氧化爐運行基本無需補入天然氣;因此低溫甲醇洗有機廢氣通過RTO處理后,可將RTO燃燒室高溫煙氣進行余熱回收, 一般使用余熱蒸汽鍋爐。
低溫甲醇洗裝置排放廢氣惰性氣體體積比含量大,氧氣含量低,有機物濃度高,為了滿足RTO使用條件,根據(jù)有機物濃度使用空氣比例稀釋,同時利用空氣中的氧氣給有機物提供氧化劑,再由風機送入RTO蓄熱室預熱、氧化;通過閥門切換再經(jīng)過另一床層蓄熱室熱量交換后,由于RTO自身熱回收效率高達95%以上,當有機廢氣濃度高時,可通過RTO氧化室高溫熱旁通引出高溫煙氣(900多℃)導入余熱鍋爐(通常使用蒸汽鍋爐),實現(xiàn)RTO自身的熱量平衡,既能避免氧化室出現(xiàn)高溫跳機,又能實現(xiàn)多余熱量回收利用功能。RTO熱能回收不僅解決了低溫甲醇洗裝置排放廢氣環(huán)境污染的問題,而且通過蒸汽回收給企業(yè)增加收益,減少了能源的消耗。
但RTO作為一種新設備,國內(nèi)環(huán)保公司無相關(guān)的制造標準,在實際使用過程中,極易發(fā)生安全事故。從浙江**石化經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)管委會調(diào)查部分企業(yè)的RTO使用基本情況來看:
從企業(yè)情況調(diào)查來看,RTO處理高濃度有機廢氣,廢氣量和VOC氣體濃度不穩(wěn)定,RTO運行中的安全風險較大,RTO是明火設備,一般情況下不會發(fā)生火災、爆炸事故,但化工行業(yè)的特點覺得了有機廢氣濃度的不穩(wěn)定,為有效防范RTO安全事故,安全的規(guī)范的設計顯得尤為重要。使用時要采取Anjule-GRTO更嚴格的安全措施。
(1)嚴格控制RTO進口有機物的濃度,使其控制在一個安全的水平,這是預防爆炸的一個根本的措施。RTO本身就是個點火源,如果進口濃度已經(jīng)過爆炸下限,即使前面用了防爆風機、管道采用了防靜電都無濟于事。由于有機物的爆炸下限隨著氣體溫度的提高會大幅降低,同時由于煤化工企業(yè)有機廢氣的突發(fā)性排放,入口濃度必須遠低于爆炸下限。
(2)在RTO的廢氣管線上設置2個以上可燃氣體監(jiān)測儀,并實行有機廢氣在線監(jiān)測,并將監(jiān)測儀與RTO入口閥門&緊急旁通閥門連鎖,任意一個監(jiān)測儀報警,將達到爆炸極限的廢氣通過緊急處理裝置旁通,避免這部分廢氣進入RTO燃燒室后發(fā)生爆炸。
(3)在RTO入口有機廢氣設置噴淋洗滌塔,對固體顆粒物進行預處理,廢氣預處理不*,廢氣中的可燃粉塵有機物固體顆粒等在RTO的蓄熱室陶瓷層中集聚可能引發(fā)火災事故,通過洗滌塔同時可以去除有機廢氣中含有的酸性腐蝕性物質(zhì),減少氣體對RTO爐體、閥門等設備腐蝕;洗滌塔可以起到高濃度有機廢氣稀釋混合時紊流緩沖的左右,避免有機廢氣局部區(qū)域出現(xiàn)混合不均勻而出現(xiàn)閃爆。
(4)在RTO廢氣進氣口安裝機械阻火器,一般情況下爐內(nèi)的高溫廢氣不會回流到廢氣收集管內(nèi),如若RTO爐的正壓波動較大,而此時廢氣收集管又未安裝阻火裝置,則可能導致高溫廢氣回流至RTO出口管道內(nèi),引起廢氣管道爆炸等安全事故。RTO爐體安裝泄爆門或者泄爆口,降低RTO爆炸時所產(chǎn)生的損失。
同時,根據(jù)國家環(huán)保部公告2013年第31號《揮發(fā)性有機物(VOCs)污染防治技術(shù)政策》第(七)條“在煤炭加工與轉(zhuǎn)化行業(yè),重點識別、排查工藝裝置和管線組件中VOCs泄露的易發(fā)為止,制定預防VOCs泄露和處置緊急事件的措施”和第二十七條“當采用熱力焚燒等方法進行末端治理時,應編制本單位事故火災、爆炸等應急救援預案”。所以,Anjule-GRTO的渦流應急塔能較好的符合環(huán)保部的應急措施,有效的避免了火災事故發(fā)生,同時,在RTO爐發(fā)生事故、檢修的時候,可以啟動CHO91渦流應急塔,確保了企業(yè)的正常生產(chǎn)。