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蓄熱式熱力氧化法在順酐廢氣處理中的應用

文檔作者：曹進吳梅霞2 文檔來源： 1．鎮(zhèn)江新區(qū)環(huán)境保護局環(huán)境監(jiān)察大隊 2．丹陽市環(huán)境保護科技咨詢服務中心		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年04月26日
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上一篇：厭氧氨氧化生物脫氮技術(shù)

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2016年第4期(總第127期)
協(xié)i夏占節(jié)釷
ENERGY AND ENERGY CONSERVATl0N 2016年4月
蓄熱式熱力氧化法在順酐廢氣處理中的應用
曹進，，吳梅霞2
(1．鎮(zhèn)江新區(qū)環(huán)境保護局環(huán)境監(jiān)察大隊，江蘇鎮(zhèn)江212132；2．丹陽市環(huán)境保護科技咨詢服務中心，江蘇丹陽212300)
摘要： 敘述了現(xiàn)有順酐廢氣處理工藝存在的問題，及蓄熱燃燒法的工作原理、系統(tǒng)組成和工藝特點，分析了順酐廢
氣組分及多室RTO焚燒工藝流程、焚燒設(shè)備的工程設(shè)計、廢氣排放濃度及排放標準，指出，在分析化工企業(yè)生產(chǎn)順丁烯
二酸酐過程中產(chǎn)生的有機廢氣的來源、組分和氣量的基礎(chǔ)上，通過安裝RTO焚燒爐對該類廢氣進行焚燒處理，完成了對
上述工藝廢氣的高效處置。
關(guān)鍵詞： 蓄熱式熱力氧化法；順酐廢氣；處理技術(shù)；應用
中圖分類號：TQ245 文獻標識碼： A 文章編號： 2095—0802一(2016)04—01 10—03
Application of Regenerative Thermal Oxidation Treatment Process in Maleic Acid Waste Gas
CA0 Jinl．WU Meixia2
(1．Environmental Inspection Team，Zhenjiang New District Environmental Protection Bureau，Zhenjiang 21 21 32，Jiangsu，China
2．Danyang Environmental Protection Science and Technology Consulting Service Center，Danyang 21 2300，Jiangsu，China)
Abstract：Existing problems of current maleic acid waste gas treatment technology，the working principle，system composition
and technological characteristics of the regenerative combustion method were described，and maleic anhydride gas components，
muhicellalar RTO burning process，burning equipment engineering design，exhaust emission concentration and emission standards
were analyzed in this paper．It pointed out that the high treatment efficiency of the organic waste gas was realized by installing
multi chamber RTO furnace to perform incineration disposal of this kind of waste
gas based on the analysis of the source，physical
characteristics and the gas volume of mahie acid waste gas which discharged from chemical enterprises．
Key words：regenerative thermal oxidation process；maleic acid waste gas；treatment technology；application
0引言
當前，國內(nèi)外有機廢氣的處理方式主要有生物處
理法、熱破壞法、吸附法、液體吸收法、冷凝回收法、
變壓吸附分離與凈化法和氧化法等工藝[1]，其中氧化法
又可分為催化氧化法和熱氧化法兩種，催化氧化法中
的催化劑有貴金屬催化劑(如Pt、Pd)和非貴金屬催化
劑(女llMn02)，熱氧化法主要分為熱力燃燒式、間壁式
和蓄熱式三種方式，主要區(qū)別在于熱量的回收方式上。
對于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有毒有害且不需回收的VOC。
(揮發(fā)性有機物)廢氣，熱氧化法是前最適合的處理技
術(shù)和方法，且產(chǎn)生的余熱還可綜合利用，減少能源消
耗，該法現(xiàn)已廣泛應用于電子、汽車、化工、制藥等
行業(yè)的廢氣治理領(lǐng)域[21。
1 現(xiàn)有順酐廢氣處理工藝存在的問題
順丁烯二酸酐(以下簡稱順酐)在生產(chǎn)過程中，
會產(chǎn)生大量含有苯、二甲苯、順酐、CO等污染物的氣
體，為減少上述污染物對周邊環(huán)境的影響，原有廢氣
處理措施為一級水夾套初冷、二級冷凍鹽水夾套深冷，
通過苯、二甲苯、順酐的溶點低的物理特性去除大部
分苯、二甲苯、順酐后，再經(jīng)活性炭吸附二級處理，
進一步去除過苯、二甲苯、順酐等殘留物。但因該廢
收稿日期：2015—12—23
第一作者簡介：曹進，1974年生，男，江蘇無錫人，2007年畢業(yè)
于上海交通大學公共管理專業(yè)，碩士，工程師。
·llO·
氣處理方法處理效果不穩(wěn)定，易造成二次污染，因此
無法從根本上解決順酐廢氣處理問題，而造成苯、二
甲苯不能穩(wěn)定達標排放的主要原因是活性炭吸附容量
易飽和，特別是尾氣中含水，活性炭吸水后不能吸附
苯、二甲苯，此外活性炭吸水后與有機物結(jié)塊易局部
造成堵塞，系統(tǒng)不能正常運行，構(gòu)成安全隱患。若將
原有廢氣處理方式(冷凝+活性炭吸附)變更為蓄熱式
熱氧化處理工藝，廢氣中的苯、二甲苯、CO、順酐等
成分將得到高效處理，從而實現(xiàn)穩(wěn)定達標排放。
2蓄熱燃燒法的工作原理系統(tǒng)組成和工藝特點
2．1工作原理
在有機廢氣凈化方法中，蓄熱燃燒法是目前很有
發(fā)展前景的VOC。廢氣治理方法，在歐美發(fā)達國家，
RTO爐(蓄熱式熱力焚化爐)已在整治VOC。廢氣凈化
范圍內(nèi)起到主導地位，其基本原理是VOC。與O：發(fā)生氧
化反應，生成CO：和H：O，化學方程式為：
800℃～l 100℃
口C，H√D：+602_————————————。cC02+dH20
其中o、b、C、d為方程式中的配平系數(shù)，隨著VOC。分
子量的不同而發(fā)生變化。
該法所用的裝置蓄熱式熱力氧化器“Regenerative
Thermal Oxidizer” (簡稱RTO)，在充分滿足燃燒過程
的必要條件下，燃燒法可使有害物質(zhì)達到完成燃燒氧
化。它主要是由陶瓷蓄熱床、自動控制閥、燃燒室和
控制系統(tǒng)等組成(3】，其主要特征是蓄熱床底部的自動控
萬方數(shù)據(jù)
2016年第4期曹進，等：蓄熱式熱力氧化法在順酐廢氣處理中的應用2016年4月
制閥分別與進氣總管和排氣總管相連，蓄熱床通過換
向閥交替換向，將由燃燒室出來的高溫氣體熱量蓄留，
并預熱進入蓄熱床的有機廢氣，采用陶瓷蓄熱材料吸
收、釋放熱量，預熱到一定溫度的有機廢氣在燃燒室
發(fā)生氧化反應，生成CO：和H：O，得到凈化。同時，利
用燃燒室蓄熱陶瓷耐高溫、吸熱快、散熱快的特性，
回收潔凈的余熱應用于生產(chǎn)工序，節(jié)約能源的消耗，
RTO熱回收效率一般可達90％以上，由于RTO熱效率很
高，通常只需補充少量輔助燃料，當廢氣中有機物濃
度達到一定值時即可實現(xiàn)自供熱操作。
2．2系統(tǒng)組成
基本的RTO系統(tǒng)由1個公共燃燒室、2臺或多臺蓄熱
室、1套換向裝置和相配套的控制系統(tǒng)組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)
不同，典型的RTO裝置可分為兩室RTO、三室和多室
RTO等。兩室RTO是實現(xiàn)蓄熱式熱量回收的最基本結(jié)
構(gòu)，熱量回收率超過95％，VOCsi爭化率可達99％，但在
切換氣流流動方向時，會有部分未經(jīng)處理的VOC。逸出
到大氣中，造成二次污染；三室RTO的操作原理是在1
個蓄熱室進氣、1個蓄熱室排氣的同時，1個蓄熱室處
于吹掃狀態(tài)，三室RTO可用于小到中等的廢氣流量，一
般當廢氣量大于6 000 Nm3／h，為保證氣流的均勻分布
和傳熱效率，應過渡到五室，當處理氣量更大時，可
用七室，本文中的廢氣處理量經(jīng)測算達到15 000 Nm3／h，
氣量較大，因此選用多室RTO爐。
2-3工藝特點
RTO適用于處理2 g／m3～8 g／m3濃度的有機廢氣，
對于低熱值氣體濃度可達12 g／m3，特別適用于難分解
組分的焚燒，且凈化率較高(多室>99．9％，兩室95％
～98％)，其次，RTO可適應廢氣中VOCS的組分和濃度
的變化波動，且對廢氣中夾帶少量灰塵、固體顆粒不
敏感，RTO另一個顯著特點是熱回收率高，減少燃料的
補充，節(jié)約了運行費用，因此，對處理量大、有機物
含量低的碳氫化合物有機廢氣，效果十分顯著，但不
適用于處理含有較多硅樹脂、含s、含cl、含鹵素的有
機物。
3順酐廢氣組分及多室RTO焚燒工藝流程
3．1順酐廢氣組分
順酐裝置的氧化催化劑在使用過程中，會隨著處
理量的累積導致催化性能下降，從而會有微量苯氧化
不完全，造成二次污染，順酐車間氧化廢氣的主要成
分為CO、cO：及少量的苯、二甲苯、順酐等，其中CO、
苯、二甲苯、順酐為易燃物質(zhì)，通過RTO爐進行燃燒處
理具備工藝可行性。
3．2多室RTO焚燒工藝流程
順酐吸收塔廢氣(約45℃左右)首先經(jīng)旋風除霧
器去除夾帶水后，經(jīng)阻火器進入氣體分布室，經(jīng)平均
分配后進入蓄熱室1～6吸收蓄熱體中儲存的熱量，廢
氣預熱至U650℃左右，預熱后的廢氣進入熱氧化室高
溫氧化分解，在熱氧化室，氧化溫度維持在800℃左
右，煙氣停留時間大于1．2 s，確保廢氣中所含有機物
充分氧化分解為CO：、H：O等無害氣體，產(chǎn)生的高溫煙
氣一部分進入蓄熱室8～12通過直接接觸放熱給蓄熱體
儲存熱量，同時煙氣溫度降至80℃左右，蓄熱室出來
的煙氣進入氣體分布室，經(jīng)平均分配后由煙道進人煙
囪。另一部分高溫煙氣通過熱氧化室煙道支路進入余
熱鍋爐換熱，將4．0 MPa(壓力表指示的壓力)、104 oC
的鍋爐給水加熱成2．5 MPa(壓力表指示的壓力)、226
℃的飽和蒸汽，換熱后的煙氣溫度降至160 oC左右后
經(jīng)煙囪排放到大氣中去。
通過反吹風機抽取余熱鍋爐出來的部分煙氣到蓄
熱室7進行吹掃，排除蓄熱室7中殘留的廢氣。切換時
間到達后，通過自動控制裝置，打開蓄熱室1的排煙氣
閥門，同時關(guān)閉蓄熱室7的排煙氣閥門，再打開蓄熱室
7的廢氣進口閥門，關(guān)閉蓄熱室8的廢氣進口閥門，打
開蓄熱室8的廢氣吹掃閥門，一定時間后關(guān)閉蓄熱室8
的廢氣吹掃閥門。焚燒處理工藝流程示意圖見圖1。
35m高排氣筒
(FQ一0001)
-
一
l 省煤器l
-
l余熱鍋爐I
圖1 焚燒處理工藝流程示意圖
4工程設(shè)計
a)焚燒爐。熱氧化爐燃燒氧化溫度維持在800 oC
左右，設(shè)計熱氧化室燃燒主反應停留時間，其燃燒停
留時間大于1．2 s；
b)煙囪。廢氣排放量以15 000 NmJh計，煙囪氣
流速度按10 m／s～15 m／s計算，現(xiàn)有煙囪中3 020 mmx
35 000 mm滿足GB 5005 1-2002煙囪設(shè)計規(guī)范要求；
c)順酐廢氣通過蓄熱式焚燒爐焚燒處理，在確保
廢氣處理系統(tǒng)正常運行管理下，能大幅度降低廢氣中
的有機污染物排放量；
d)廢氣量評估情況見表1。
由表1可知，順酐車間氧化廢氣中主要有機污染因
子為苯、順酐等物質(zhì)，尾氣中的有機成分能完成氧化
分解，順酐廢氣處理量為15 000 Nm3／h，按冷風管的通
風風管流速8 m／s～12 m／s計算，現(xiàn)有進氣口管路西l 800
mm管徑滿足焚燒工藝要求；
e)根據(jù)相關(guān)設(shè)計規(guī)范進行設(shè)計[41，焚燒設(shè)備的設(shè)計
參數(shù)見表2；
D順酐氧化廢氣治理焚燒處理前后組分隋況見表3。
甲；豳l審：由
萬方數(shù)據(jù)
2016年第4期協(xié)源占予釷2016年4月
表1廢氣量評估情況
重量百分比排放量體積百分比流量
序號介質(zhì)
％ kwh ％ Nm3m
1 蓉0．058 3 110．36 O．02l 31．07
2 C0 1．724 3 212．14 l，712 5 2 568，21
3 順丁烯二酸0．074 13．93 O．00l 8 3．21
4 02 15．153 7 28 592．14 13．342 9 20 014．29
5 C02 2．269 9 4 282．5 1．453 2 179．29
6 H20 5．151 l 9 718．93 8．054 2 12．81．43
7 N2 75．657 142 749．64 75．414 7 113 122．5
總計100 188 679．64 100 150 000
表2焚燒設(shè)備設(shè)計參數(shù)
序號處理設(shè)施名稱數(shù)量技術(shù)參數(shù)
17 290 mmx5 410 mm×8 970 mm：處理氣
l 蓄熱式熱氧化器1套
量15 000 Nm‰
2 旋風除霧器1套幣2 500 mmxl0 200lnln
Q23／930—10．9—2．5蒸汽壓力2．5 MPa，蒸
3 余熱鍋爐1套
汽量10．9 t／ll
4 煙囪1套西3 020 minx35 Ooo nlln
表3順酐氧化廢氣治理焚燒處理前后組分情況
處理前廢氣組分含量處理后尾氣組分占比
含量體積百分比
名稱名稱
m∥m3 ％
蓉10 02 lO．93
二甲苯5 C02 4．35
C0 2 008 H20 10．82
順酐42．7 N2 73．52
5廢氣排放濃度及排放標準
RTO焚燒爐燃燒尾氣應滿足GB 16297--2002大氣
污染物綜合排放標準中表2一．--級排放標準圈、GB 9078—
199632業(yè)爐窯大氣污染物排放標準Iq、GB 14554--93惡
臭污染物排放標準同、GB 3095--2012環(huán)境空氣質(zhì)量標
準[8]等相關(guān)要求，因廢氣中順丁烯二酸不具備監(jiān)i見0條
件，改測非甲烷總烴，監(jiān)測結(jié)果顯示，苯和二甲苯已完
全燃燒，無法檢出，非甲烷總烴由焚燒前的130 mg／m3
減少為焚燒后的1．07 mg／m3，去除率達95％以上，CO濃
度由焚燒前的1．83 X 104 m∥m3大幅度降低為焚燒后的
403 m影m3，去除率達99．9％以上，廢氣排放濃度及排放
標準及見表4。
表4廢氣排放濃度及排放標準毫克／立方米
序號污染物名稱排放濃度新擴改建現(xiàn)有
1 袁來檢出o．4 O．5
2 二甲苯耒檢出1．2 1．5
3 非甲烷總烴1．07(達標) 4．0 5．O
4 C0 403
6結(jié)語
通過對順丁烯二酸酐車間氧化廢氣進行焚燒處理，
廢氣中的苯、二甲苯、順酐處理效率達到95％以上，
CO處理效率達至1199％以上。鑒于蓄熱式執(zhí)氧化處理技
術(shù)相對于傳統(tǒng)廢氣處理技術(shù)具有明顯優(yōu)勢，該技術(shù)在
國外已非常成熟，而在國內(nèi)的研究應用尚處于起步階
段，未來，以資源化循環(huán)利用為目的的RTO技術(shù)將是
VOCs@理技術(shù)的發(fā)展趨勢，在節(jié)約能源和減少污染的
情況下，還可獲得可觀的經(jīng)濟效益和社會效益，前景
相當廣闊。
參考文獻：
[1]卞光明．有機廢氣處理方法探討[J]．資源節(jié)約與環(huán)保，2014
(1)：98．
張潔敏．蓄熱式熱氧化系統(tǒng)處理高濃度有機廢氣的案例[J]．
廣東化工，2006，158(6)：90—9】．
張建萍，項菲．淺析蓄熱式熱力氧化技術(shù)處理揮發(fā)性有機
廢氣[J]．浙江化工，2014，45(3)：36—39．
中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會(電除塵委員會)，中鋼集團天澄環(huán)保
科技股份有限公司，武漢科技大學，等．HJ 2000—2010大氣污
染治理工程技術(shù)導則[S]．北京：中國環(huán)境科學出版社，2010．
中華人民共和國環(huán)境保護局．GB 16297--1996大氣污染物綜
合排放標準[S]．北京：中國環(huán)境科學出版社，1996．
中華人民共和國環(huán)境保護局．GB 9078—1996工業(yè)爐窯大氣
污染物排放標準[s]．北京：中國環(huán)境科學出版社，1996．
中華人民共和國環(huán)境保護局．GB 14554--93惡臭污染物排放
標準[S]．北京：中國環(huán)境科學出版社，1993．
中華人民共和國環(huán)境保護部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局．
GB 3095--2012環(huán)境空氣質(zhì)量標準Is]．北京：中國環(huán)境科學
出版社．2012．
(責任編輯：高志鳳)
<>●<>●o●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●o●<>●o●<>●<>●<>●o·<>●<>●—o’．o‘o·o·<>●<>●<>●o●o·o·<>·<>●<>●<>●<>·<>●<>●<>●<>●<>·<>·
(上接98頁)
埋深度大和礦化度高時容易造成土壤鹽漬化。有研究
人員對地下水長期觀測并建立新疆部分地區(qū)鹽堿地改
良分析，研究得出地下水埋深和地下水礦化度是決定
鹽堿地改良難易程度的主要因素，并成正比關(guān)系。所
以，鹽漬化程度越大，對植被生長負面影響也越大。
3結(jié)語
地下水與植被之間關(guān)系十分緊密，主要表現(xiàn)在地
下水水位、鈣化度和鹽漬化對植被影響方面。地下水
水位下降就容易出現(xiàn)荒漠化和沙漠化現(xiàn)象，直接會影
響植被的生長和分布。另外，當?shù)叵滤拟}化度和鹽
·112·
漬化升高時同樣會對植被生長造成危害。所以，要不
斷研究地下水水位下降的有效防控措施，并加強土壤
鈣化和鹽漬化防護，保護自然環(huán)境和促進生態(tài)平衡，
努力把中國建設(shè)成為一個綠色環(huán)保型國家。
參考文獻：
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學報，2013(5)：36—40．
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資源科學，2005(4)：160—167．
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合關(guān)系試驗研究[J]南北水調(diào)與水利科技，2008(6)：100—104．
(責任編輯：季鑫)
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