一种采用四床式RTO提高有机废气处理效率的方法及四床式RTO

摘要

本发明公开了一种采用四床式RTO提高有机废气处理效率的方法及四床式RTO，属于有机废气净化处理技术领域。本发明只需在原有的三床式RTO基础上再增加一个蓄热室，采用四床式蓄热室后其总体处理净化效率更高，并且不会产生铵盐固废、含氨氮废水等二次污染，能有效的防止各种氯化铵、亚硫酸铵、硫酸铵、三乙胺盐酸盐等物质对蓄热陶瓷体的堵塞，从而进一步提高了含氨、胺、含氯、含硫废气处理系统的稳定性与安全性。本发明四床式RTO蓄热室采用的是先反吹风清扫，再进废气燃烧的方法，其蓄热室底部温度得到了有效的降低，热量散失少，热效率也更高，RTO系统更节能。

说明书

技术领域

本发明属于有机废气净化处理技术领域，具体涉及一种采用四床式RTO提高有机废气处理效率的方法及四床式RTO。

背景技术

蓄热式热力焚烧炉(RTO)，是一种高效的有机废气处理设备，其工作原理是把有机废气加热到760～850℃，废气中的挥发性有机物(VOCs)氧化分解为二氧化碳和水。

氧化过程产生的热量存储在特制的陶瓷蓄热体，使蓄热体升温“蓄热”。陶瓷蓄热体内储存的热量用于预热后续进入的有机废气，该过程为陶瓷蓄热体的“放热”过程，从而节省废气升温过程的燃料消耗。国外在20世纪六七十年代即开始广泛采用两床式、三床式RTO，国内在21世纪初已经开始陆续使用RTO处理有机废气，目前精细化工行业的已经将三床式、五床式、七床式RTO炉作为主流技术，因此RTO的应用技术已较为成熟。但由于精细化工行业废气污染物组成非常复杂，组份众多，外加前期基于对RTO成盐问题的产生机理研究不足，诸多措施如停机人工清理、高温反吹、底部水喷淋等均集中在末端处理环节，且处理后的含氨、氮废水、危废大大增加后续处理成本，导致RTO炉含盐结晶问题已经严重阻碍其在医药、农药、染料等精细化工行业的应用。

目前应用最广泛的是三床式RTO，三床式RTO工作原理如下：

阶段一：废气通过蓄热室A被预热，然后进入燃烧室燃烧，蓄热室C中残留未处理废气被净化后的气体反吹回燃烧室进行焚烧处理(吹扫功能)后的废气经过蓄热床B排出，同时蓄热床B被加热。

阶段二：废气通过蓄热床B被预热，然后进入燃烧室燃烧，蓄热室A中残留未处理废气被净化后的气体反吹回燃烧室进行焚烧处理后经过蓄热室C排出，同时蓄热室C被加热。

阶段三：废气通过蓄热室C被预热，然后进入燃烧室燃烧，蓄热室B中残留废气被空气反吹回燃烧室进行焚烧处理后废气经过蓄热室A排出，同时蓄热床A被加热。

此时如果排放废气中同时含有无机氨或有机胺、含硫或氯、溴等元素，第一阶段A进B出C反吹，第二阶段B进C出A反吹，由于RTO炉焚烧温度高达800℃左右，硫、溴、氯物质燃烧后主要生成SO₂、HBr、HCl等，因此第一阶段经B蓄热室排放的SO₂、HBr、HCl等酸性污染物将在蓄热室底部温度较低区域与第二阶段新进入的含氨废气发生反应产生，生成氯化铵，亚硫酸铵、硫酸铵、三乙胺盐酸盐等固体颗粒物，从而堵塞蓄热陶瓷体，发生如下危害：

(1)蓄热陶瓷体堵塞，造成设备换热效率下降，烟气出口温度升高，运行能耗大幅增加。

(2)蓄热陶瓷体堵塞，造成设备阻力大幅增加，废气实际处理气量减小，甚至完全丧失处理能力。

(3)部分二次污染物如三乙胺盐酸盐本身具有易燃特征，在出口烟气温度较高时易自燃引发火灾、爆炸等安全事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用四床式RTO提高有机废气处理效率的方法，解决目前RTO焚烧法处理含有无机氨或有机胺、含硫或氯、溴等元素有机废气过程中出现的产生二次污染物、炉体堵塞的问题。本发明要解决的另一个技术问题是提供一种提高有机废气处理效率的四床式RTO，既可以有效的防止炉体堵塞，又可以很大程度的降低焚烧过程中产生的氯化氢和二噁英等二次污染物。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种采用四床式RTO提高有机废气处理效率的方法，包括以下步骤：

(1)循环阶段一：蓄热室A进气阀、蓄热室B出气阀、蓄热室C反吹阀、蓄热室D反吹阀打开，其余阀门保持关闭，有机废气通过蓄热室A预热后进入氧化室燃烧，后经蓄热式B出气阀排放，同时吹扫风机将空气经蓄热室C反吹阀、蓄热室D反吹阀反吹进入蓄热室C、蓄热室D，燃烧后的废气通过蓄热室B出气阀排放至出气总管；到设定时间后进入步骤(2)的循环阶段二：

(2)循环阶段二：蓄热室C反吹阀、蓄热室D反吹阀依次关闭，蓄热室D出气阀、蓄热室C进气阀依次打开，蓄热室A进气阀、蓄热室B出气阀依次关闭，蓄热室A反吹阀、蓄热室B反吹阀依次打开，其余阀门保持关闭，有机废气通过蓄热室C预热后进入氧化室燃烧，后经蓄热室D出气阀排放，同时吹扫风机将空气经蓄热室A反吹阀、蓄热室B反吹阀反吹进入蓄热室A、蓄热室B，燃烧后的废气通过蓄热室D出气阀排放至出气总管；到设定时间后进入步骤(3)的循环阶段三；

(3)循环阶段三：蓄热室A反吹阀、蓄热室B反吹阀依次关闭，蓄热室A出气阀、蓄热室B进气阀依次打开，蓄热室C进气阀、蓄热室D出气阀依次关闭，蓄热室C反吹阀、蓄热室D反吹阀依次打开，其余阀门保持关闭，有机废气通过蓄热室B进入氧化室燃烧，后经蓄热室A出气阀排放，同时吹扫风机将空气经蓄热室C反吹阀、蓄热室D反吹阀反吹进入蓄热室C、蓄热室D，燃烧后的废气通过蓄热室A出气阀排放至出气总管；到设定时间后进入步骤(4)的循环阶段四；

(4)循环阶段四：蓄热室C反吹阀、蓄热室D反吹阀依次关闭，蓄热室C出气阀、蓄热室D进气阀依次打开，蓄热室B进气阀、蓄热室A出气阀依次关闭，蓄热室A反吹阀、蓄热室B反吹阀依次打开，其余阀门保持关闭，有机废气通过蓄热室D预热进入氧化室燃烧，后经蓄热室C出气阀排放，同时吹扫风机将空气经蓄热室A反吹阀、蓄热室B反吹阀反吹进入蓄热室A、蓄热室B，燃烧后的废气通过蓄热室C出气阀排放至出气总管；到设定时间后重新回到步骤(1)，开始下一轮循环。

所述的采用四床式RTO提高有机废气处理效率的方法，所述设定时间为废气完全燃烧所需的时间，是根据氧化室的实时温度计算得到的。

一种提高有机废气处理效率的四床式RTO，包括蓄热室A、蓄热室B、蓄热室C、蓄热室D、氧化室、进气总管、清扫总管和出气总管；所述蓄热室A、蓄热室B、蓄热室C、蓄热室D串联设置，且四个蓄热室的顶部与氧化室连通；所述蓄热室A、蓄热室B、蓄热室C、蓄热室D的结构相同，四个蓄热室的均内部填充有蓄热体；

所述蓄热室A的一侧设有蓄热室A进气管道和蓄热室A吹扫管道，另一侧设有蓄热室A出气管道，所述蓄热室A进气管道上设有蓄热室A进气阀1，蓄热室A吹扫管道上设有蓄热室A反吹阀，蓄热室A出气管道上设有蓄热室A出气阀；所述蓄热室A进气管道与进气总管连接；蓄热室A吹扫管道与清扫总管连接；所述蓄热室A出气管道与出气总管连接；

所述蓄热室B、蓄热室C、蓄热室D与进气总管、清扫总管、出气总管之间的连接结构，与所述蓄热室A与进气总管、清扫总管、出气总管之间的连接结构相同。

所述提高有机废气处理效率的四床式RTO，所述蓄热室A、蓄热室B、蓄热室C、蓄热室D的截面为方形或圆形。

所述提高有机废气处理效率的四床式RTO，所述蓄热体为陶瓷材料，最底部一层为散堆填料，中间一层为规整填料，最上面一层为分散堆料。

所述提高有机废气处理效率的四床式RTO，所述散堆填料为陶瓷矩鞍环。

所述提高有机废气处理效率的四床式RTO，所述氧化室中设有辅助燃烧器，可用油或天然气作燃料来燃烧。辅助燃烧器的作用是为了在开始时将蓄热体加热到一定温度，或当废气中可燃物的浓度较低时，需要补充燃料来维持燃烧室所要求达到的反应温度。

所述提高有机废气处理效率的四床式RTO，所述蓄热室A、蓄热室B、蓄热室C、蓄热室D和氧化室内设有耐火砖和陶瓷纤维，用于保温。

所述提高有机废气处理效率的四床式RTO，所述蓄热室A、蓄热室B、蓄热室C、蓄热室D和氧化室上设有检查门，为了便于检修。

所述提高有机废气处理效率的四床式RTO，所述进气总管的进气口设有主风机，清扫管道的进气口设有清扫风机。

有益效果：与现有的技术相比，本发明的优点包括：

(1)本发明只需在原有的三床式RTO基础上再增加一个蓄热室，采用四床式蓄热室后其总体处理净化效率达到99％以上，并且不会产生铵盐固废、含氨氮废水等二次污染，能有效的防止各种氯化铵、(亚)硫酸铵、三乙胺盐酸盐等物质对蓄热陶瓷体的堵塞，从而进一步提高了含氨(胺)、含氯、含硫废气处理系统的稳定性与安全性。

(2)本发明RTO蓄热室采用的是先反吹风清扫，再进废气燃烧的方法，其蓄热室底部温度得到了有效的降低，热量散失少，这样系统的热效率也更高，RTO系统更节能。

附图说明

图1为提高有机废气处理效率的四床式RTO装置工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

实施例1

一种提高有机废气处理效率的四床式RTO，如图1所示，包括蓄热室A13、蓄热室B14、蓄热室C15、蓄热室D16、氧化室22、进气总管17、清扫总管18和出气总管19；蓄热室A13、蓄热室B14、蓄热室C15、蓄热室D16串联设置，且四个蓄热室的顶部与氧化室22连通；蓄热室A13、蓄热室B14、蓄热室C15、蓄热室D16的截面为圆形，四个蓄热室内部均填充蓄热体；蓄热体采用陶瓷材料，最底部一层为散堆填料陶瓷矩鞍环，中间一层为规整填料，最上面一层为分散堆料。氧化室22中设有辅助燃烧器，可用油或天然气作燃料来燃烧。辅助燃烧器的作用是为了在开始时将蓄热体加热到一定温度，或当废气中可燃物的浓度较低时，需要补充燃料来维持燃烧室所要求达到的反应温度。蓄热室A、蓄热室B、蓄热室C、蓄热室D和氧化室内设有耐火砖和陶瓷纤维，用于保温；一侧设有检查门，为了便于检修。

蓄热室A13的一侧设有蓄热室A进气管道和蓄热室A吹扫管道，另一侧设有蓄热室A出气管道，蓄热室A进气管道上设有蓄热室A进气阀1，蓄热室A吹扫管道上设有蓄热室A反吹阀9，蓄热室A出气管道上设有蓄热室A出气阀2；蓄热室B14的一侧设有蓄热室B进气管道和蓄热室B吹扫管道，另一侧设有蓄热室B出气管道，蓄热室B进气管道上设有蓄热室B进气阀3，蓄热室B吹扫管道上设有蓄热室B反吹阀10，蓄热室B出气管道上设有蓄热室B出气阀4；蓄热室C15的一侧设有蓄热室C进气管道和蓄热室C吹扫管道，另一侧设有蓄热室C出气管道，蓄热室C进气管道上设有蓄热室C进气阀5，蓄热室C吹扫管道上设有蓄热室C反吹阀11，蓄热室C出气管道上设有蓄热室C出气阀6；蓄热室D16的一侧设有蓄热室D进气管道和蓄热室D吹扫管道，另一侧设有蓄热室D出气管道，蓄热室D进气管道上设有蓄热室D进气阀7，蓄热室D吹扫管道上设有蓄热室D反吹阀12，蓄热室D出气管道上设有蓄热室D出气阀8；该四床式RTO的蓄热陶瓷体支撑件和切换阀门采用2205双相不锈钢、哈氏合金等金属材料，以降低设备腐蚀。进气总管的进气口设有主风机，清扫管道的进气口设有清扫风机。

蓄热室A进气管道、蓄热室B进气管道、蓄热室C进气管道、蓄热室D进气管道与进气总管17连接；蓄热室A吹扫管道、蓄热室B吹扫管道、蓄热室C吹扫管道、蓄热室D吹扫管道与清扫总管18连接；蓄热室A出气管道、蓄热室B出气管道、蓄热室C出气管道、蓄热室D出气管道与出气总管19连接。

上述装置中没有金属暴露在高温区内，而与高温气体接触的切换阀、闸板等均有隔热措施。基于耐火材料具有高的蓄热容量，因而即使当废气组成或可燃物的热值有波动时，也能使燃烧室保持均匀的温度分布。

一种采用四床式RTO提高有机废气处理效率的方法，包括以下步骤：

(1)循环阶段一：蓄热室A进气阀1、蓄热室B出气阀4、蓄热室C反吹阀11、蓄热室D反吹阀12打开，其余阀门保持关闭，有机废气从主风机20经蓄热室A进气阀1经蓄热室A预热后进入氧化室22燃烧，后经蓄热室B出气阀4排放，同时吹扫风机将空气经蓄热室C反吹阀11、蓄热室D反吹阀12反吹进入蓄热室C15、蓄热室D16，燃烧后的废气通过蓄热室B出气阀4排放至出气总管19；到设定时间后进入步骤(2)的循环阶段二；

(2)循环阶段二：蓄热室C反吹阀11、蓄热室D反吹阀12依次关闭，蓄热室D出气阀8、蓄热室C进气阀5依次打开，蓄热室A进气阀1、蓄热室B出气阀4依次关闭，蓄热室A反吹阀9、蓄热室B反吹阀10依次打开，其余阀门保持关闭，有机废气从主风机20经蓄热室C进气阀5进入蓄热室C15预热后进入氧化室22燃烧，后经蓄热室D出气阀8排放，同时清扫风机21将空气经蓄热室A反吹阀9、蓄热室B反吹阀10反吹进入蓄热室A13、蓄热室B14，燃烧后的废气通过蓄热室D出气阀8排放至出气总管19；到设定时间后进入步骤(3)的循环阶段三：

(3)循环阶段三：蓄热室A反吹阀9、蓄热室B反吹阀10依次关闭，蓄热室A出气阀2、蓄热室B进气阀3依次打开，蓄热室C进气阀5、蓄热室D出气阀8依次关闭，蓄热室C反吹阀11、蓄热室D反吹阀12依次打开，其余阀门保持关闭，有机废气从主风机20经蓄热室B进气阀3进入蓄热室B14进入氧化室22燃烧，后经蓄热室A出气阀2排放，同时清扫风机21将空气经蓄热室C反吹阀11、蓄热室D反吹阀12反吹进入蓄热室C15、蓄热室D16，燃烧后的废气通过蓄热室A出气阀2排放至出气总管19；到设定时间后进入步骤(4)的循环阶段四：

(4)循环阶段四：蓄热室C反吹阀11、蓄热室D反吹阀12依次关闭，蓄热室C出气阀6、蓄热室D进气阀7依次打开，蓄热室B进气阀3、蓄热室A出气阀2依次关闭，蓄热室A反吹阀9、蓄热室B反吹阀10依次打开，其余阀门保持关闭，有机废气从主风机20经蓄热室D进气阀7进入蓄热室D16进入氧化室22燃烧，后经蓄热室C出气阀6排放，同时清扫风机21将空气经蓄热室A反吹阀9、蓄热室B反吹阀10反吹进入蓄热室A、蓄热室B，燃烧后的废气通过蓄热室C出气阀6排放至出气总管19；到设定时间后回到步骤(1)，开始新一轮循环。

在以上处理过程中，PLC程序会提前设定每个循环的时间，到达时间后会自动转下一阶段，该时间是根据氧化室温度监测的实时温度，通过系统计算得出废气完全燃烧所需的时间。

如此循环往复，由于焚烧炉底部出气口残留的SO₂、HCl等酸性污染物经过反吹风机反吹进入氧化室，避免与含氨(胺)的待处理废气发生接触，从而有效解决了RTO炉底部各种有机胺盐、无机铵盐结晶堵塞问题。而且由于反吹风机把燃烧后的废气附带的热量又吹回炉膛，使得蓄热室底部温度降低，热量散失少，这样系统的热效率也得到了提高，RTO也更节能。

本发明只需在原有的三床式RTO基础上再增加一个蓄热室，采用四床式蓄热室后其总体处理净化效率达到99％以上，并且不会产生铵盐固废、含氨氮废水等二次污染，能有效的防止各种氯化铵、(亚)硫酸铵、三乙胺盐酸盐等物质对蓄热陶瓷体的堵塞，从而进一步提高了含氨(胺)、含氯、含硫废气处理系统的稳定性与安全性。本发明RTO蓄热室采用的是先反吹风清扫，再进废气燃烧的方法，其蓄热室底部温度得到了有效的降低，热量散失少，这样系统的热效率也更高，RTO系统更节能。