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    蓄热焚烧/蓄热催化氧化焚烧双模式处理VOCs技术在工程实践中的应用研究

    来源:admin(传梦环保整理发布)   时间:2020-01-22

    蓄热焚烧/蓄热催化氧化焚烧双模式处理VOCs技术在工程实践中的应用研究

    摘要:燃烧法作为综合机能优胜的处置挥发性有机化合物(VOCs)手艺,在今朝国内VOCs治理情势严肃的布景下获得普遍利用。蓄热催化氧化燃烧(RCO)因其进步前辈的工艺手艺,机能、经济指标均优于其他燃烧处置体例。经由过程数值摹拟运算,比力了燃烧器革新前与革新后炉内温度场散布状况,得出在燃烧器出口增设护火筒,并在护火筒上开必然数目规格的圆孔,可以解决前期现实工程案例中涌现的催化剂高温中毒题目,并在后续工程案例中得以成功利用。设计阶段炉体设计参数依照蓄热燃烧炉(RTO)进行,可以实此刻利用中RTO/RCO双模式切换,以到达不由于新手艺利用风险影响上游装配正常运行的目标。

    跟着经济快速成长,情况承担力日趋减弱,滋长出一系列诸似光化学烟雾、酸雨、雾霾等情况污染题目。产业范畴中年夜大都装配运行时会无组织排放一些挥发性有机化合物(VolatileOrganicCom.pounds,VOCs),对人类、情况带来直接或间接的有害影响,例似感官刺激、黏膜刺激、致癌、光化学烟雾、臭氧层粉碎等,而且表示出日趋严复的态势。是以,对VOCs的治理已在国内周全睁开。

    今朝国内治理VOCs的方式首要包罗燃烧法、膜分手法、吸附法、等离子体法、生物处置法等。此中燃烧法具有顺应性强、处置效力高、投进本钱低等长处,被普遍利用于各排放行业。国内手艺已成熟的燃烧法包罗直燃燃烧(ThermalOxidizer,TO)、催化氧化燃烧(CatalyticOxidizer,CO)、蓄热燃烧(RegenerativeThermalOxidizer,RTO),按照现实产业利用时的废气量、废气中有机污染物浓度和废气中杂质对处置体例的影响等身分,挑选分歧的燃烧体例处置。

    一种基于催化氧化燃烧与蓄热燃烧的新型处置方式———蓄热催化氧化燃烧(RegenerativeCatalyticOxidizer,RCO),综合了催化氧化燃烧法催化氧化反映温度低与蓄热燃烧法蓄热式收受接管热能等上风,相对催化氧化燃烧法和蓄热燃烧法具有启炉速度快、反映温度低、节能效验好等特点。传统二塔RTO因存在废气短路现象没法实现较高的VOCs往除率,改良后的三塔RTO增添了反吹环节,可以或许避免废气短路。三塔RCO一样可以免废气短路现象,并可以在低浓度有机废气前提下与三塔RTO在统一装备上实现双模式切换运行,2种模式都可知足处置后烟气达标排放。双模式切换运行相对RTO单一模式运行可以免因催化剂掉效而带来持续停炉变乱,在催化剂掉效后可以经由过程调剂局部布局在较短时候内利用RTO模式运行,以包管废气持续处置进程不受影响。

    1蓄热燃烧与蓄热催化氧化燃烧流程

    三塔RCO与三塔RTO整体流程类似,分歧的地方在因而否填装催化剂和运行温度程度(RCO运行温度250~350℃;RTO运行温度850~900℃),三塔RTO在每一个蓄热室的蓄热体上部填装催化剂即转换为三塔RCO。RCO系统见图1。

    初始状况废气从A室进进,催化氧化处置后经由过程B室排出,同时C室履行反吹动作;在一个切换周期后,废气从B室进进,催化氧化处置后经由过程C室排出,同时A室履行反吹动作;鄙人一个切换周期后,废气从C室进进,催化氧化处置后经由过程A室排出,同时B室履行反吹动作;下一个切换周期后轮回至初始状况。催化剂床层安插于蓄热体床层上部,并经由过程格栅板与蓄热体分层,留有空间监测催化剂进口处温度;燃烧器安插于顶部炉膛侧墙中心位置;在蓄热催化氧化炉内部设置3组(共9支)热电偶,别离监测蓄热室底部温度、催化剂进口处温度、炉膛温度,炉膛温度介入节制、联锁,催化剂进口处温度介入联锁,在温度到达催化剂中毒温度前联锁泊车。

    在催化剂中毒掉效或到达利用寿命掉效后,将催化剂和催化剂支持掏出并局部复新保温后便可实现从RCO切换来RTO模式运行。

    2工程利用实例

    20万t/aEO装配出产进程中会发生一股CO2废气,废气量8820m3/h,此中含有微量的有机污染物,非甲烷总烃质量浓度理论数据为250mg/m3,直接排放没法知足GB31571—2015《石油化学产业污染物排放尺度》中对非甲烷总烃的排放要求。针对该股废气,在工程实践案例当选用蓄热催化氧化燃烧(RCO)炉型对其进行处置。选用美国Maxon专业燃烧器厂商Kinemax系列3G烧嘴用于早期升温和运行进程中的补燃;选用陶瓷载体贵金属催化剂,进步反映速度,并在更短的逗留时候内产生无焰燃烧反映。理论运行温度250~300℃,运行温度低意味着未给NOx的天生供给前提,不会因燃烧处置VOCs带来二次污染。该蓄热催化氧化炉其他设计参数均依照850℃进行,包罗衬里材料和衬里厚度的选型、蓄热体填充量的运算、炉膛容积的校核等。在催化剂到达利用寿命后,可以局部调剂氧化炉内部布局,切换至RTO模式运行,包罗催化剂及其支持布局的撤除、燃烧器出口处护火筒的撤除等。

    国内近几年利用RCO体例处置VOCs中涌现的首要题目是因为燃烧器处火焰对催化剂的直接辐射致使催化剂轻易超温中毒掉效。前期颠末多方考查会商,经由过程数值摹拟运算,获得了造成该短板的首要缘由。因为三塔蓄热炉处置小风量废气时受功率的限制,只能安插单台燃烧器,斟酌炉膛温度场平均散布,燃烧器需安插于炉膛侧墙中心位置。该布局致使中心蓄热室内催化剂上方受火焰直接热辐射感化,一段时候后催化剂局部超温中毒,致其掉效,造成工程利用掉败。针对上述掉败缘由,在设计进程中,调剂燃烧器出口布局并连系数值摹拟成果,在燃烧器出口处增设护火筒,有助于阻隔火焰对催化剂的直接热辐射感化。燃烧器出口处增设护火筒的布局见图2。

    数值摹拟成果显示,利用整体护火筒时,因筒内局部温度偏高,会造成护火筒选材坚苦;在护火筒顶部80°范畴内开设必然数目规格的圆孔有助于高温火焰分散,下降筒内局部温度,既可以阻隔火焰的直接热辐射,同时护火筒的选材利用310不锈钢便可知足要求。2种布局护火筒的数值摹拟成果见图3、图4。

    对照图3和图4的温度散布可见:不开孔的护火筒内壁温度约1300K,比开孔的护火筒内壁温度(1100K)高约200K。发生上述温度差别的缘由首要是在开孔的状况下,护火筒内的高温气体(约2000K)可经由过程护火筒上的小孔直接与炉膛内的烟气进行换热;而在不开孔的状况下,护火筒内的高温气体先与护火筒进行换热后,再经过护火筒与炉膛内的烟气进行换热,其换热速度较着低于开孔状况。是以,在选材上开孔的护火筒要求更低,且利用寿命更长,其设计更优。

    护火筒开孔后的三维效验见图5。

    3运行参数

    现实运行进程中RCO炉内温度参数见表1。

    由表1可见:3个温度取中心值即顺次为53.3,254.3,285.0℃。从炉内现实温度场可以看出,废气在进蓄热体前温度为53.3℃,颠末此中一个蓄热室的蓄热体后预热来254.3℃,比催化肇端反映温度250℃高,进进催化剂床层起头无焰燃烧,温度升高至285℃,再颠末另外一个蓄热室的催化剂床层完全催化氧化处置并达标排放。现实运行成果为进炉废气温度41.3℃,排烟温度72.8℃,与蓄热体理论运算成果吻合。投进废气持续运行168h后,经环保部分取样监测,非甲烷总烃进口质量浓度为208mg/m3,燃烧处置后在烟囱取样口监测出口质量浓度为0.14mg/m3,非甲烷总烃往除率到达99%以上,未监测出NOx,知足GB31571—2015《石油化学产业污染物排放尺度》中各项指标要求。

    4结论

    1)RCO燃烧处置体例综合了催化氧化燃烧法催化氧化反映温度低与蓄热燃烧法蓄热式收受接管热能等上风,具有启炉速度快、反映温度低、节能效验好等特点。

    2)在燃烧器出口处增设护火筒,并在护火筒顶部80°范畴内开必然数目规格的圆孔可以免催化剂超温中毒掉效,并可以或许实现持续稳固运行。

    3)衬里材料和衬里厚度的选型、蓄热体填充量的运算、炉膛容积的校核等均按照RTO参数设计,可以在局部调剂内部布局后,实现一台炉子双模式切换运行。

    原题目:蓄热燃烧/蓄热催化氧化燃烧双模式处置VOCs手艺在工程实践中的利用研究

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