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  • RCO与RTO技术经济对比

    发布时间:2019-09-09 22:59:00 点击:

    蓄热式催化氧化 RCO(Regeneration Catalytic Oxidizer)、蓄热式热力焚烧 RTO(Regenerative Thermal Oxidezer)废气治理技术,是目前能够实现 VOCs 达标排 放的成熟技术。两种技术从去除率、达标能力上来讲是一致的,但毕竟是两种截 然不同的技术,在许多方面还是有区别的。下面对两种技术进行比较。 


    一、RCO 技术反应温度低

    RCO 反应温度一般在 300~500℃,热损失小,所需的能耗低;而 RTO反应 温度一般在 800~1000℃(个别资料提到反应温度 760℃,但需增加反应停留时 间),热损失大,所需的能耗高。


    二、RCO 技术不产生NOx 

           RTO 的反应温度比较高,会将空气中的氮气部分转化为 NOx,并且这一转化 率随着温度的提高、停留时间的延长会迅速提升,RCO 不会生成 NOx。 


    据研究:

    1)一套 20 万 m3 /h 处理量的RTO设备,其 NOx 排放量约等于一台 35t/h 的 燃煤流化床锅炉。 

    2)在 930℃时,在空气气氛下,N2和 O2 反应生成的热力型 NOx 平衡浓度可 以达到 210ppm(265mg/m3 ),如果停留时间足够长,生成的 NOx 还会进一步 增加。

    3)《蓄热燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》 

    5.5.1 一般规定:在一般规定中,对治理工程处理后可达到的排放水平以及 净化设备运行过程中的环境保护要求、监测要求等进行了原则性的规定。关于净 化系统产生的二次污染物的控制在规范 6.4 中进行了规定。在此,需要指出的 是,RTO 处理为高温燃烧,在此过程中,有可能会生成 NOx,需要对其净化予 以考虑,具体排放要求执行国家或地方的相关排放标准。 

    基于此,如果采用 RTO 技术治理 VOCs,后续要采取脱硝措施。 


    三、RCO 技术不产生二噁英

    1. RCO 技术不产生二噁英

           RCO 技术作为 VOCs 治理的主流技术,也是目前能够实现 VOCs 达标排 放的成熟技术。但许多业主,甚至环保从业人员,对催化氧化过程中是否生成 二噁英顾虑重重,尤其碰到废气中含有卤素、芳烃等物质时,在选用催化氧化 技术时就会更加慎重。其实,用催化氧化技术处理 VOCs 废气,基本不同担心 生成二噁英,如果催化剂配伍当中配置分解二噁英催化剂,就更不用担心二噁 英问题。

          二噁英又称二噁因,属于氯代三环芳烃类化合物,是由 200 多种异构体、 同系物等组成的混合体。其毒性比氯化钾、砒霜强得多。是非常稳定又难以分 解的一级致癌物质。二噁英中毒性最强的是 2,3,7,8-四氯二苯并二噁英, 其化学结构式为:


    RTO,RTO焚烧炉,蓄热式焚烧炉

    英文缩写为 TCDD

          二噁英主要来自垃圾焚烧、农药及含氯有机物的高温分解或不完全燃烧。

          含有氯仿、氯甲烷、氯乙烷等低碳氯代烃的有机废气在催化氧化过程中不 会产生二噁英。其理由是:(1)催化氧化的稳定较低,在 400-600℃之间。(2) 催化氧化的机理与直接燃烧(热力)燃烧不同。它是反应物分子(包括氧分子) 被吸附在催化剂的活性中心上得到活化、解离、重组、脱附,主要的过程都在 催化剂表面上完成,受催化剂表面结构控制。(3)低碳氯代烃浓度很低,氧 很丰裕的情况下,C-O、H-O、H-Cl 结合的活性远大于 C-C、C-Cl 的结合。一个 碳,两个碳的小分子,连接成氯代三环芳烃类结构是不大可能的。

           可能产生二噁英的必须条件:

    (1)含高浓度氯代烃,贫氧(氧不足),高温。如垃圾焚烧:垃圾中往 往含有氯的塑料制品;燃烧物的中间易处于贫 O2 层。高浓度、贫 O2是必要条 件。高温裂解属自由基反应机理,C-C 键容易连接起来。(2)如果废物或废气 中含有氯代苯类如:RTO,RTO焚烧炉,蓄热式焚烧炉等,浓度比较高,在贫 O2 条件下,不完 全分解,易生成二噁英。 

          从上述二噁英的定义、生成机理、催化氧化反应机理等分析可知,用催化 氧化技术对 VOCs 进行治理,不必担心二噁英的问题。如果催化剂配伍中配置 了分解二噁英的催化剂,废气出口二噁英的达标就更有保证!


    2. RTO 技术在处理含氯废气时,会产生二噁英 

         RTO技术在处理含氯废气时会产生二噁英。如果要消除处理后废气中的二噁 英,需要在二燃室将废气加热到>1100℃,停留时间>2s,然后采用急冷技术, 将废气温度从 600℃迅速降温至 150℃以下,这个时间不能超过 2s,从而破坏二 恶英再度生成的温度区间,消除二噁英。


    四、RCO 技术投资低

           处理同样规模的有机废气,设备配置水平相同,应用RCO 技术投资低于应 用RTO技术的投资,一般为RTO技术投资的80%。有人认为,RCO技术相比RTO技术,多了价格高昂的催化剂,为什么反而投 资低?原因如下:1)RCO反应停留时间比RTO短得多,约为1/5;

    2)RTO需配备脱硝设施; 

    3)针对含氯废气,RTO需增加急冷装置; 

    4)RTO需配备燃料储运设施; 

    5)RTO需配备备用电源; 

    6)RTO设备需采用耐高温的材料;

    7)针对含氯废气,RTO需解决高温氯腐蚀问题,会大幅度增加设备投资。 


    五、RCO 技术运行费用低 

    RCO因为反应温度低,与外界热量交换比较少,热损失小,需要补充的外加 热源相应就比较小,因此运行费用低。 


    综上所述,RTO技术存在的问题是严重的二次污染,同时存在投资大、运行 费用高、风险高等问题。2019 年 7 月 1 日实施的《制药工业大气污染物排放标准》(GB 37823—2019)、 《涂料、油墨及胶粘剂工业大气污染物排放标准》(GB 37824-2019)、《挥发 性有机物无组织排放控制标准》(GB37822-2019)等,均正式提出了高温产生氮 氧化物的问题、含氯废气产生二噁英的问题等。 


    上述标准的正式实施,极大地限制了RTO的应用范围,RCO 技术的优势得 以凸显。相信随着整个社会对废气治理的关注、认知的提高,RCO 将会在越来越 多的废气治理领域发挥作用。