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蓄熱式熱力氧化法在順酐廢氣處理中的應(yīng)用

文檔作者：曹進(jìn) 吳梅霞2 文檔來源： 1．鎮(zhèn)江新區(qū)環(huán)境保護(hù)局環(huán)境監(jiān)察大隊(duì) 2．丹陽市環(huán)境保護(hù)科技咨詢服務(wù)中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年04月26日
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2016年第4期(總第127期)
協(xié)i夏占節(jié)釷
ENERGY AND ENERGY CONSERVATl0N 2016年4月
蓄熱式熱力氧化法在順酐廢氣處理中的應(yīng)用
曹進(jìn)，，吳梅霞2
(1．鎮(zhèn)江新區(qū)環(huán)境保護(hù)局環(huán)境監(jiān)察大隊(duì)，江蘇鎮(zhèn)江212132；2．丹陽市環(huán)境保護(hù)科技咨詢服務(wù)中心，江蘇丹陽212300)
摘要： 敘述了現(xiàn)有順酐廢氣處理工藝存在的問題，及蓄熱燃燒法的工作原理、系統(tǒng)組成和工藝特點(diǎn)，分析了順酐廢
氣組分及多室RTO焚燒工藝流程、焚燒設(shè)備的工程設(shè)計(jì)、廢氣排放濃度及排放標(biāo)準(zhǔn)，指出，在分析化工企業(yè)生產(chǎn)順丁烯
二酸酐過程中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣的來源、組分和氣量的基礎(chǔ)上，通過安裝RTO焚燒爐對(duì)該類廢氣進(jìn)行焚燒處理，完成了對(duì)
上述工藝廢氣的高效處置。
關(guān)鍵詞： 蓄熱式熱力氧化法；順酐廢氣；處理技術(shù)；應(yīng)用
中圖分類號(hào)：TQ245 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095—0802一(2016)04—01 10—03
Application of Regenerative Thermal Oxidation Treatment Process in Maleic Acid Waste Gas
CA0 Jinl．WU Meixia2
(1．Environmental Inspection Team，Zhenjiang New District Environmental Protection Bureau，Zhenjiang 21 21 32，Jiangsu，China
2．Danyang Environmental Protection Science and Technology Consulting Service Center，Danyang 21 2300，Jiangsu，China)
Abstract：Existing problems of current maleic acid waste gas treatment technology，the working principle，system composition
and technological characteristics of the regenerative combustion method were described，and maleic anhydride gas components，
muhicellalar RTO burning process，burning equipment engineering design，exhaust emission concentration and emission standards
were analyzed in this paper．It pointed out that the high treatment efficiency of the organic waste gas was realized by installing
multi chamber RTO furnace to perform incineration disposal of this kind of waste
gas based on the analysis of the source，physical
characteristics and the gas volume of mahie acid waste gas which discharged from chemical enterprises．
Key words：regenerative thermal oxidation process；maleic acid waste gas；treatment technology；application
0引言
當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外有機(jī)廢氣的處理方式主要有生物處
理法、熱破壞法、吸附法、液體吸收法、冷凝回收法、
變壓吸附分離與凈化法和氧化法等工藝[1]，其中氧化法
又可分為催化氧化法和熱氧化法兩種，催化氧化法中
的催化劑有貴金屬催化劑(如Pt、Pd)和非貴金屬催化
劑(女llMn02)，熱氧化法主要分為熱力燃燒式、間壁式
和蓄熱式三種方式，主要區(qū)別在于熱量的回收方式上。
對(duì)于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有毒有害且不需回收的VOC。
(揮發(fā)性有機(jī)物)廢氣，熱氧化法是前最適合的處理技
術(shù)和方法，且產(chǎn)生的余熱還可綜合利用，減少能源消
耗，該法現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于電子、汽車、化工、制藥等
行業(yè)的廢氣治理領(lǐng)域[21。
1 現(xiàn)有順酐廢氣處理工藝存在的問題
順丁烯二酸酐(以下簡(jiǎn)稱順酐)在生產(chǎn)過程中，
會(huì)產(chǎn)生大量含有苯、二甲苯、順酐、CO等污染物的氣
體，為減少上述污染物對(duì)周邊環(huán)境的影響，原有廢氣
處理措施為一級(jí)水夾套初冷、二級(jí)冷凍鹽水夾套深冷，
通過苯、二甲苯、順酐的溶點(diǎn)低的物理特性去除大部
分苯、二甲苯、順酐后，再經(jīng)活性炭吸附二級(jí)處理，
進(jìn)一步去除過苯、二甲苯、順酐等殘留物。但因該廢
收稿日期：2015—12—23
第一作者簡(jiǎn)介：曹進(jìn)，1974年生，男，江蘇無錫人，2007年畢業(yè)
于上海交通大學(xué)公共管理專業(yè)，碩士，工程師。
·llO·
氣處理方法處理效果不穩(wěn)定，易造成二次污染，因此
無法從根本上解決順酐廢氣處理問題，而造成苯、二
甲苯不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放的主要原因是活性炭吸附容量
易飽和，特別是尾氣中含水，活性炭吸水后不能吸附
苯、二甲苯，此外活性炭吸水后與有機(jī)物結(jié)塊易局部
造成堵塞，系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，構(gòu)成安全隱患。若將
原有廢氣處理方式(冷凝+活性炭吸附)變更為蓄熱式
熱氧化處理工藝，廢氣中的苯、二甲苯、CO、順酐等
成分將得到高效處理，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。
2蓄熱燃燒法的工作原理系統(tǒng)組成和工藝特點(diǎn)
2．1工作原理
在有機(jī)廢氣凈化方法中，蓄熱燃燒法是目前很有
發(fā)展前景的VOC。廢氣治理方法，在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，
RTO爐(蓄熱式熱力焚化爐)已在整治VOC。廢氣凈化
范圍內(nèi)起到主導(dǎo)地位，其基本原理是VOC。與O：發(fā)生氧
化反應(yīng)，生成CO：和H：O，化學(xué)方程式為：
800℃～l 100℃
口C，H√D：+602_————————————。cC02+dH20
其中o、b、C、d為方程式中的配平系數(shù)，隨著VOC。分
子量的不同而發(fā)生變化。
該法所用的裝置蓄熱式熱力氧化器“Regenerative
Thermal Oxidizer” (簡(jiǎn)稱RTO)，在充分滿足燃燒過程
的必要條件下，燃燒法可使有害物質(zhì)達(dá)到完成燃燒氧
化。它主要是由陶瓷蓄熱床、自動(dòng)控制閥、燃燒室和
控制系統(tǒng)等組成(3】，其主要特征是蓄熱床底部的自動(dòng)控
萬方數(shù)據(jù)
2016年第4期曹進(jìn)，等：蓄熱式熱力氧化法在順酐廢氣處理中的應(yīng)用2016年4月
制閥分別與進(jìn)氣總管和排氣總管相連，蓄熱床通過換
向閥交替換向，將由燃燒室出來的高溫氣體熱量蓄留，
并預(yù)熱進(jìn)入蓄熱床的有機(jī)廢氣，采用陶瓷蓄熱材料吸
收、釋放熱量，預(yù)熱到一定溫度的有機(jī)廢氣在燃燒室
發(fā)生氧化反應(yīng)，生成CO：和H：O，得到凈化。同時(shí)，利
用燃燒室蓄熱陶瓷耐高溫、吸熱快、散熱快的特性，
回收潔凈的余熱應(yīng)用于生產(chǎn)工序，節(jié)約能源的消耗，
RTO熱回收效率一般可達(dá)90％以上，由于RTO熱效率很
高，通常只需補(bǔ)充少量輔助燃料，當(dāng)廢氣中有機(jī)物濃
度達(dá)到一定值時(shí)即可實(shí)現(xiàn)自供熱操作。
2．2系統(tǒng)組成
基本的RTO系統(tǒng)由1個(gè)公共燃燒室、2臺(tái)或多臺(tái)蓄熱
室、1套換向裝置和相配套的控制系統(tǒng)組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)
不同，典型的RTO裝置可分為兩室RTO、三室和多室
RTO等。兩室RTO是實(shí)現(xiàn)蓄熱式熱量回收的最基本結(jié)
構(gòu)，熱量回收率超過95％，VOCsi爭(zhēng)化率可達(dá)99％，但在
切換氣流流動(dòng)方向時(shí)，會(huì)有部分未經(jīng)處理的VOC。逸出
到大氣中，造成二次污染；三室RTO的操作原理是在1
個(gè)蓄熱室進(jìn)氣、1個(gè)蓄熱室排氣的同時(shí)，1個(gè)蓄熱室處
于吹掃狀態(tài)，三室RTO可用于小到中等的廢氣流量，一
般當(dāng)廢氣量大于6 000 Nm3／h，為保證氣流的均勻分布
和傳熱效率，應(yīng)過渡到五室，當(dāng)處理氣量更大時(shí)，可
用七室，本文中的廢氣處理量經(jīng)測(cè)算達(dá)到15 000 Nm3／h，
氣量較大，因此選用多室RTO爐。
2-3工藝特點(diǎn)
RTO適用于處理2 g／m3～8 g／m3濃度的有機(jī)廢氣，
對(duì)于低熱值氣體濃度可達(dá)12 g／m3，特別適用于難分解
組分的焚燒，且凈化率較高(多室>99．9％，兩室95％
～98％)，其次，RTO可適應(yīng)廢氣中VOCS的組分和濃度
的變化波動(dòng)，且對(duì)廢氣中夾帶少量灰塵、固體顆粒不
敏感，RTO另一個(gè)顯著特點(diǎn)是熱回收率高，減少燃料的
補(bǔ)充，節(jié)約了運(yùn)行費(fèi)用，因此，對(duì)處理量大、有機(jī)物
含量低的碳?xì)浠衔镉袡C(jī)廢氣，效果十分顯著，但不
適用于處理含有較多硅樹脂、含s、含cl、含鹵素的有
機(jī)物。
3順酐廢氣組分及多室RTO焚燒工藝流程
3．1順酐廢氣組分
順酐裝置的氧化催化劑在使用過程中，會(huì)隨著處
理量的累積導(dǎo)致催化性能下降，從而會(huì)有微量苯氧化
不完全，造成二次污染，順酐車間氧化廢氣的主要成
分為CO、cO：及少量的苯、二甲苯、順酐等，其中CO、
苯、二甲苯、順酐為易燃物質(zhì)，通過RTO爐進(jìn)行燃燒處
理具備工藝可行性。
3．2多室RTO焚燒工藝流程
順酐吸收塔廢氣(約45℃左右)首先經(jīng)旋風(fēng)除霧
器去除夾帶水后，經(jīng)阻火器進(jìn)入氣體分布室，經(jīng)平均
分配后進(jìn)入蓄熱室1～6吸收蓄熱體中儲(chǔ)存的熱量，廢
氣預(yù)熱至U650℃左右，預(yù)熱后的廢氣進(jìn)入熱氧化室高
溫氧化分解，在熱氧化室，氧化溫度維持在800℃左
右，煙氣停留時(shí)間大于1．2 s，確保廢氣中所含有機(jī)物
充分氧化分解為CO：、H：O等無害氣體，產(chǎn)生的高溫?zé)?
氣一部分進(jìn)入蓄熱室8～12通過直接接觸放熱給蓄熱體
儲(chǔ)存熱量，同時(shí)煙氣溫度降至80℃左右，蓄熱室出來
的煙氣進(jìn)入氣體分布室，經(jīng)平均分配后由煙道進(jìn)人煙
囪。另一部分高溫?zé)煔馔ㄟ^熱氧化室煙道支路進(jìn)入余
熱鍋爐換熱，將4．0 MPa(壓力表指示的壓力)、104 oC
的鍋爐給水加熱成2．5 MPa(壓力表指示的壓力)、226
℃的飽和蒸汽，換熱后的煙氣溫度降至160 oC左右后
經(jīng)煙囪排放到大氣中去。
通過反吹風(fēng)機(jī)抽取余熱鍋爐出來的部分煙氣到蓄
熱室7進(jìn)行吹掃，排除蓄熱室7中殘留的廢氣。切換時(shí)
間到達(dá)后，通過自動(dòng)控制裝置，打開蓄熱室1的排煙氣
閥門，同時(shí)關(guān)閉蓄熱室7的排煙氣閥門，再打開蓄熱室
7的廢氣進(jìn)口閥門，關(guān)閉蓄熱室8的廢氣進(jìn)口閥門，打
開蓄熱室8的廢氣吹掃閥門，一定時(shí)間后關(guān)閉蓄熱室8
的廢氣吹掃閥門。焚燒處理工藝流程示意圖見圖1。
35m高排氣筒
(FQ一0001)
-
一
l 省煤器l
-
l余熱鍋爐I
圖1 焚燒處理工藝流程示意圖
4工程設(shè)計(jì)
a)焚燒爐。熱氧化爐燃燒氧化溫度維持在800 oC
左右，設(shè)計(jì)熱氧化室燃燒主反應(yīng)停留時(shí)間，其燃燒停
留時(shí)間大于1．2 s；
b)煙囪。廢氣排放量以15 000 NmJh計(jì)，煙囪氣
流速度按10 m／s～15 m／s計(jì)算，現(xiàn)有煙囪中3 020 mmx
35 000 mm滿足GB 5005 1-2002煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范要求；
c)順酐廢氣通過蓄熱式焚燒爐焚燒處理，在確保
廢氣處理系統(tǒng)正常運(yùn)行管理下，能大幅度降低廢氣中
的有機(jī)污染物排放量；
d)廢氣量評(píng)估情況見表1。
由表1可知，順酐車間氧化廢氣中主要有機(jī)污染因
子為苯、順酐等物質(zhì)，尾氣中的有機(jī)成分能完成氧化
分解，順酐廢氣處理量為15 000 Nm3／h，按冷風(fēng)管的通
風(fēng)風(fēng)管流速8 m／s～12 m／s計(jì)算，現(xiàn)有進(jìn)氣口管路西l 800
mm管徑滿足焚燒工藝要求；
e)根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)[41，焚燒設(shè)備的設(shè)計(jì)
參數(shù)見表2；
D順酐氧化廢氣治理焚燒處理前后組分隋況見表3。
甲；豳l審：由
萬方數(shù)據(jù)
2016年第4期協(xié)源占予釷2016年4月
表1廢氣量評(píng)估情況
重量百分比排放量體積百分比流量
序號(hào)介質(zhì)
％ kwh ％ Nm3m
1 蓉0．058 3 110．36 O．02l 31．07
2 C0 1．724 3 212．14 l，712 5 2 568，21
3 順丁烯二酸0．074 13．93 O．00l 8 3．21
4 02 15．153 7 28 592．14 13．342 9 20 014．29
5 C02 2．269 9 4 282．5 1．453 2 179．29
6 H20 5．151 l 9 718．93 8．054 2 12．81．43
7 N2 75．657 142 749．64 75．414 7 113 122．5
總計(jì)100 188 679．64 100 150 000
表2焚燒設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)
序號(hào)處理設(shè)施名稱數(shù)量技術(shù)參數(shù)
17 290 mmx5 410 mm×8 970 mm：處理氣
l 蓄熱式熱氧化器1套
量15 000 Nm‰
2 旋風(fēng)除霧器1套幣2 500 mmxl0 200lnln
Q23／930—10．9—2．5蒸汽壓力2．5 MPa，蒸
3 余熱鍋爐1套
汽量10．9 t／ll
4 煙囪1套西3 020 minx35 Ooo nlln
表3順酐氧化廢氣治理焚燒處理前后組分情況
處理前廢氣組分含量處理后尾氣組分占比
含量體積百分比
名稱名稱
m∥m3 ％
蓉10 02 lO．93
二甲苯5 C02 4．35
C0 2 008 H20 10．82
順酐42．7 N2 73．52
5廢氣排放濃度及排放標(biāo)準(zhǔn)
RTO焚燒爐燃燒尾氣應(yīng)滿足GB 16297--2002大氣
污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中表2一．--級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)圈、GB 9078—
199632業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)Iq、GB 14554--93惡
臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)同、GB 3095--2012環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)
準(zhǔn)[8]等相關(guān)要求，因廢氣中順丁烯二酸不具備監(jiān)i見0條
件，改測(cè)非甲烷總烴，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，苯和二甲苯已完
全燃燒，無法檢出，非甲烷總烴由焚燒前的130 mg／m3
減少為焚燒后的1．07 mg／m3，去除率達(dá)95％以上，CO濃
度由焚燒前的1．83 X 104 m∥m3大幅度降低為焚燒后的
403 m影m3，去除率達(dá)99．9％以上，廢氣排放濃度及排放
標(biāo)準(zhǔn)及見表4。
表4廢氣排放濃度及排放標(biāo)準(zhǔn)毫克／立方米
序號(hào)污染物名稱排放濃度新擴(kuò)改建現(xiàn)有
1 袁來檢出o．4 O．5
2 二甲苯耒檢出1．2 1．5
3 非甲烷總烴1．07(達(dá)標(biāo)) 4．0 5．O
4 C0 403
6結(jié)語
通過對(duì)順丁烯二酸酐車間氧化廢氣進(jìn)行焚燒處理，
廢氣中的苯、二甲苯、順酐處理效率達(dá)到95％以上，
CO處理效率達(dá)至1199％以上。鑒于蓄熱式執(zhí)氧化處理技
術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)廢氣處理技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)在
國(guó)外已非常成熟，而在國(guó)內(nèi)的研究應(yīng)用尚處于起步階
段，未來，以資源化循環(huán)利用為目的的RTO技術(shù)將是
VOCs@理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，在節(jié)約能源和減少污染的
情況下，還可獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，前景
相當(dāng)廣闊。
參考文獻(xiàn)：
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(責(zé)任編輯：高志鳳)
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(上接98頁)
埋深度大和礦化度高時(shí)容易造成土壤鹽漬化。有研究
人員對(duì)地下水長(zhǎng)期觀測(cè)并建立新疆部分地區(qū)鹽堿地改
良分析，研究得出地下水埋深和地下水礦化度是決定
鹽堿地改良難易程度的主要因素，并成正比關(guān)系。所
以，鹽漬化程度越大，對(duì)植被生長(zhǎng)負(fù)面影響也越大。
3結(jié)語
地下水與植被之間關(guān)系十分緊密，主要表現(xiàn)在地
下水水位、鈣化度和鹽漬化對(duì)植被影響方面。地下水
水位下降就容易出現(xiàn)荒漠化和沙漠化現(xiàn)象，直接會(huì)影
響植被的生長(zhǎng)和分布。另外，當(dāng)?shù)叵滤拟}化度和鹽
·112·
漬化升高時(shí)同樣會(huì)對(duì)植被生長(zhǎng)造成危害。所以，要不
斷研究地下水水位下降的有效防控措施，并加強(qiáng)土壤
鈣化和鹽漬化防護(hù)，保護(hù)自然環(huán)境和促進(jìn)生態(tài)平衡，
努力把中國(guó)建設(shè)成為一個(gè)綠色環(huán)保型國(guó)家。
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(責(zé)任編輯：季鑫)
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