纵观废气处理发展过程,从最初的冷凝、酸碱吸收、化学氧化到微生物滴滤、碳纤维吸附、低温等离子、催化氧化、蓄热式热氧化等,可以说没有一项技术可以通用于所有行业。以上某些技术在一些领域(如石化、汽车制造、城市污水处理等)得到了较好应用,但是不能认为就适合在所有行业推广,上述技术均有一定的选择性和限制性。例如,比较先进的催化氧化技术,因催化剂的选择性较强而阻碍了其在医化行业的应用;低温等离子对小分子污染物作用有限,氧化不彻底;微生物滴滤在城市污水处理过程中用于除臭效果明显,在生化废气处理方面也有部分成功实例,其结构简单、维护管理方便、运行费用低廉,但技术上还需要进一步研究和完善。
相对而言,蓄热式热氧化炉(RTO)因其对废气成分选择性小,高温对有机气体破坏较彻底,从而具有一定优势,但它也还存在一定的局限性。由于RTO在国外的研究发展历史只有30多年,在我国只有10多年,技术上还不成熟,实际应用经验也不够,比如对废气量和VOC含量不稳定的废气处理运行管理难度较大,控制当会导致产生一定的安全风险等。
如果RTO运行管理不善,车间废气处理控制不好,往往造成RTO运行能耗大、成本高,企业往往因过高的成本而停止运行RTO,仅仅把RTO当作形象工程。
RTO的运行能耗主要是电和燃料。一旦设备定型了,电耗基本恒定,风机可采用变频控制省电,这里不做讨论,主要讨论燃料问题。因废气量不稳定、浓度不稳定,加上车间废气控制不好,所以在RTO启动及运行过程中,需要经常补充燃料(常用柴油、天然气)以维持燃烧室温度。
燃料消耗多少,关键取决于蓄热陶瓷的蓄热能力,通常以RTO在能够维持正常运行而不需补充燃料所需的最低VOC浓度来衡量RTO的能耗高低。此数值越低,则能耗越低。性能超好的RTO此数值可达450×10-6mg/L。另外,RTO的能量损耗主要是尾气带走的热量和表面散热损失,尾气带走热量与废气量和进出口温差相关,尾气温度越低、进出口温差越大,则能耗越低。表面散热损失体现在箱体表面温度与环境的温度差,保温效果好则温差小,散热损失小。当然,能耗还有可能跟局部地方保温薄弱及高温气体泄漏有关。
在企业选择RTO时,提供给RTO设计厂家的风量及有机物浓度参考值需要综合考虑,风量选择过大,VOCs浓度偏小,运行能耗高。风量选择过小,VOCs浓度偏大,容易在炉膛发生回火、闪爆等安全事故,且高浓度有机废气在输送过程中也容易因静电等发生爆炸事故。因此,设计时应适当放大风量,降低安全风险。还可以采用变频控制等手段,根据生产情况调节风机风量,以降低能耗。
在RTO的运行过程中,应优化控制手段,在废气进炉膛前,尽可能除掉入口喷淋塔带来的水分,减少水分汽化所需热量;同时,还应优化进出风时间、保持燃烧室温度、加强阀门密封度等,还可在进气风管采用计量泵与蒸发器组合的方式,人为控制一些不可套用的废溶剂的蒸发,在废气VOC较低时提高VOC浓度,以达到不使用燃料就能维持正常燃烧的目的,从而减少燃料消耗。一般来说,RTO维持正常运行对VOC浓度的要求远低于其爆炸下限,还可根据炉膛温度随时调整或关闭废溶剂的蒸发,所以其安全风险是可控的。