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在直燃式热氧化炉应用中,废气中的颗粒物浓度必须尽可能减少。因为,颗粒物会污染换热管内壁,降低换热效率,增加流阻。所以有些换热器配置清灰孔或检修门,用于定期清除管内积灰。废气中颗粒物还会涉及安全性问题,粉尘燃
烧有爆炸可能,危险性较高。
2.2.1.2蓄热式热氧化炉
蓄热式热氧化炉(RegenerativeThermalOxidizers,RTO)的特点是换热器采用陶瓷蓄热床,氧化分解后气体将自身携带大量热量传递并储蓄在蓄热床中,然后让进入氧化器的气体从蓄热床中获得换取热量。RTO的热回收效率比TO高很多,可高达95%。
RTO通常至少有3个蓄热床,其中一个用于预热进气,另一个用于蓄热降温排气,还有一个用于吹扫循环,吹扫循环可避免蓄热床换向时产生冲击排放。蓄热式氧化炉工作原理示意见图2-7。如果采用2床RTO,在蓄热床换向时,会出现污染物未经有效处理直接排放的现象。这时可采用VOCs捕获器,即在RTO排放管道中设置一个活性炭床,将换向时产生的未经处理气体暂存在碳床内,然后通过切换阀门改变气流流向,将捕获的VOCs送回至RTO进口处。
RTO可使用于最高VOCs浓度约10g/Nm3场合,当VOCs浓度约为1.5g/Nm3时,RTO就可不需要补充燃料。如果VOCs氧化分解产生的热量无需回用于生产工艺,则RTO是最佳的选择之一。
VOCs气体中的颗粒物会对蓄热床造成堵塞,从而导致流阻增大。一般要求颗粒物浓度不大于35mg/m3或在检修期间可以安全地去除颗粒物。
2.2.2催化氧化器
在催化氧化炉(CatalyticOxidizer,CO)中,VOCs流经催化床,催化剂在320℃~450℃温度下触发氧化分解反应,而催化剂本身并不参加反应。催化氧化器的特性是利用催化剂将VOCs燃烧分解温度大幅下降,甚至有可能在正常运行阶段不需要外部能耗(除启动阶段之外)。
典型的催化氧化器工作原理如图2-8所示。VOCs气体通过间壁式热交换器预热后,如果温度还不够,再经过燃烧器加热达到反应温度,氧化放出热量将会使气体升温,高温气体通过换热器后排出。
催化氧化反应温度通常设定在最难分解有机物的催化起燃温度之上,一般在260~350℃。由于催化氧化器运行前需要一段时间对催化床进行加热升温,所以当开/关车频繁时,会出现污染排放问题。
催化氧化器适宜处理浓度范围在1000mg/m3以上,上限浓度不宜达到爆炸极限下限(LEL)的25%。
催化氧化器不能用于固体或液体颗粒物浓度较高的场合,这些颗粒物会使催化剂受到“污染”形成堵塞。
汞、磷、砷、锑和铋等金属会使催化剂急性中毒,铅、锌、锡等金属会使催化剂慢性中毒。铜和铁在540℃高温下会与催化剂铂发生合金反应,使活性收到影响。硫和卤素化合物会因吸附在一些催化剂表面,使催化剂活性表面被“屏蔽”。
在一般使用状况下,催化剂每1~3年须更换或再生,以维持其处理功能。
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