旋转式RTO+CO及余热回收技术在高浓度挥发性有机废气治理中的应用

摘要：电子及印刷等行业中涂布机产生的高浓度挥发性有机废气(VOCs)浓度较高,部分产生高浓度挥发性有机废气(VOCs)的企业,由于排放总量限制,采用单一的焚烧工艺并不能达到排放总量限值的要求,需要采用组合工艺进行治理。详细描述了旋转式RTO(旋转式蓄热式焚烧炉)+CO(催化燃烧炉)的工艺原理及其治理效果。测试结果表明,采用旋转式RTO+CO对高浓度废气可达99.9%以上的净化效率。

1 废气基础参数及治理要求

某电子企业6条涂布机生产过程中，使用大量的有机溶剂，在涂布机头及烘箱段产生高浓度有机废气，废气基础参数如表1所示。

由于该电子企业受环评批复的排放总量限值，除需要达到地方标准外，还需复合年排放低于3.6t的总量排放要求，根据使用量及排放总量限值计算，净化系统所需净化效率应大于99.86% ；根据使用量对应的废气浓度为3 984 mg/m3 ；根据排放总量限值排气浓度需小于5.56 mg/m3。

2 有机废气治理工艺原理

2.1 治理系统工艺流程

该企业废气风量大，浓度高，净化效率需达到99.9%，才能达到环评批复的排放总量限值。采用单一的焚烧工艺并不能达到排放总量限值的要求，需要采用组合工艺进行治理。旋转式RTO治理有机废气，在焚烧温度达到800 ℃以上，净化效率可达99%以上[1]，CO在达到催化剂工作温度下，净化效率可达95%以上[2]。该类废气治理工艺，可采用旋转式RTO+CO工艺进行治理，RTO净化效率>99%，CO设计净化效率>92%，总净化效率可达99.9%，达到排放总量限值要求下的>99.86%的净化效率要求。系统运行时，通过送风机将尾气送入RTO进行净化99%以上的VOCs，RTO净化后通过CO换热器预热，再同RTO炉膛取热混合达到CO催化剂的工作温度，进一步净化92%以上的VOCs，达到设计要求 ；CO净化后的尾气，首先通过CO换热器将进气进行预热[3]，换热后的尾气可再次热回用用于加热新鲜风供车间烘箱使用，降温后的尾气通过排风机送至烟囱达标排放。治理系统工艺流程如图1所示。

2.2 设备及运行参数

2.2.1 旋转式RTO

旋转式RTO由上室体（蓄热层、炉膛RTO）及下室体（旋转阀）组成，具体如图2和图3所示，RTO运行参数见表2。RTO采用上下室体结构，气密封形式，可防止泄露产生，保证长期运行稳定性。

2.2.2 CO

经RTO处理的尾气，浓度低，小于100 mg/m3，可采用适用于低浓度的低金属氧化物催化剂进行治理，相对于高浓度废气用的贵金属催化剂工作温度低[4]，可节约能耗（见图4）。催化剂结构存在多种形态（见图5），采用颗粒状催化剂可增加气体与催化剂的接触，针对低浓度废气稳定净化效率。本系统采用低温金属氧化物颗粒状催化剂，工作温度在220 ℃以上时，净化效率可达92%以上。CO运行参数如表3所示。

2.3 系统热平衡分析及余热回用

治理系统温度流程图如图6所示，CO经CO换热器出口与废气总进口温升为75 ℃，热辐射损失约10 ℃，系统总体温升需求为85 ℃。废气浓度3984 mg/m3，根据废气不同成分热值如表4所示，废气对应热值热值为1.379×1010 J/m3，可产生废气温升约为88.6 ℃，可满足系统运行所需的热量需求，系统预热结束且正常生产运行时，不需要消耗额外的天然气。同时CO尾气155 ℃，可用于余热回用于车间烘箱，将90 000 m3/h可温升40 ℃，等同于约128 m3/h天然气产生的热量，天然气按3.6 元/m3计，节约燃气成本约221万元/年，在处理废气达标的同时，产生较大的经济效率。

3 治理效果

检测结果如表5所示。

根据检测结果，废气进口平均浓度3992.9 mg/m3，RTO处理出口平均浓度37.8 mg/m3，CO处理出口2.3 mg/m3，RTO净化效率99.1%，CO净化效率93.9%，系统总净化效率>99.9%。检测结果表明，系统整体达到了处理要求，取得了良好的效果。

4 结语

高浓度废气中，对总量限值或排放废气浓度较高如涂布机、化工、制药等行业的废气，仅靠单级RTO无法满足排放限值或排放标准的要求，若采用新风稀释进口浓度后采用RTO处理来达标，RTO投资成本将增加并无经济效益，同时总排放量并未减少，不具有环境效益。而由于废气浓度高，热量有富余，采用RTO+CO工艺是提高净化效率，同时降低总量排放的有效措施，同时具备余热回用的经济效率，一举两得，有较好的经济和环境效益。