蓄热式热氧化器转化效率的研究.pdf

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1、４２化工机械２０１５年蓄热式热氧化器转化效率的研究杨振华*马晓驰蔡鹏山韩润（天华化工机械及自动化研究设计院有限公司）摘要对蓄热式热氧化器的转化效率有影响的各个因素进行了分析，通过建立实验平台、分析实验数据，得出温度对蓄热式热氧化器转化效率起决定作用，含氧量并不影响蓄热式热氧化器转化效率，这为蓄热式热氧化器设备的设计提供了依据，并对其向更广领域推广奠定了基础。关键词蓄热式热氧化器温度转化效率中图分类号ＴＱ０５２．６文献标识码Ａ文章编号０２５４-６０９４（２０１５）０１-００４２-０３挥发性有机废气（

2、ＶＯＣ）主要有碳氢化合物氧化放热，氧化完成后洁净的气体通过填料床Ｂ和含有氮、氧、硫及卤素等的碳氢化合物，ＶＯＣ主冷凝，将热量传递给陶瓷床Ｂ后，洁净的气体排要来源于石化、炼油、工业喷涂、汽车制造、印刷及入大气，此过程为半个周期；半个周期结束后，阀轻工等行业，其对环境的影响很大。大多数ＶＯＣ门切换，含有ＶＯＣ的气体先通过陶瓷床Ｂ预热，有毒且有恶臭味，甚至有些是致癌物质。在光照然后在燃烧室氧化放热，再通过填料床Ａ进行热条件下，ＶＯＣ还会和氮氧化物等发生化学反应，交换放热，放热完成后，洁净的气体排入大气，

3、至［１］形成光雾，严重影响人们的健康。目前处理ＶＯＣ此完成一个周期循环。的方法主要有吸附法、吸收法、水洗、化学洗涤、生物洗涤、生物床及热氧化法等，其中热氧化法又包括直接燃烧法和热力燃烧法、催化燃烧法。蓄热式热氧化器（ＲｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅＴｈｅｒｍａｌＯｘｉｄｉｚｅｒ，ＲＴＯ）就是热力燃烧法的一种，由于ＲＴＯ具有热回收效率高、节能及操作费用低等优点，已被业界逐步认同，成为处理有机废气的主要途径。１蓄热式热氧化器装置简介蓄热式热氧化器在处理有机废气方面显示了独特的优点，其基本工作原理是蓄热氧化，即

4、在一定的温度下将ＶＯＣ氧化成二氧化碳和水，反应方程式为ａＣｘＨｙＯｚ＋ｂＯ２→ｃＣＯ２＋ｄＨ２Ｏ。典型的两床式ＲＴＯ主要由燃烧反应室、两个图１典型两床式ＲＴＯ结构示意图蓄热室和切换阀组成，其结构如图１所示。ＲＴＯ２影响ＲＴＯ转化效率的因素启动前先通过燃烧器对燃烧室和填料床进行预ＲＴＯ性能的好坏主要由ＲＴＯ的运行费用和热，预热完成后，含有ＶＯＣ的尾气先进入填料床ＲＴＯ对ＶＯＣ中有机废气的转化效率来决定。由Ａ预热，然后通过燃烧室，在燃烧室内ＶＯＣ充分于ＲＴＯ装置已经实现了全自动控制，因此设备的*杨振华

5、，男，１９８２年１０月生，工程师。甘肃省兰州市，７３００６０。第４２卷第１期化工机械４３运行费用主要取决于运行的能耗。目前，ＲＴＯ的气体模拟有机废气，检测设备采用综合烟气分析热回收效率都能达到９５％以上，因此设备运行中仪器（英国ＫＡＮＥＱＵＩＮＴＯＸ，编号：８５２０５７８９０）。所需要的能耗完全取决于废气中有机成分的含量。一般如果废气中有机成分的含量达到０．４５０‰以上，ＲＴＯ装置就不需要额外的能耗，维持自己的正常运行。影响ＲＴＯ转化效率的因素主要有废气在反应室的驻留时间、反应室的温度和废气中氧气

6、的含量。２．１废气在反应室的驻留时间对ＲＴＯ转化效率的影响气体驻留时间的长短不但影响到ＲＴＯ装置图２模拟ＲＴＯ实验装置简图的转化效率，也关系ＲＴＯ装置的大小。在一定的３．２实验过程分析反应温度下，气体在燃烧室内驻留的时间越长其为了消除时间对ＲＴＯ转化效率的影响，实验转化效率就越高，同时，ＲＴＯ设备的体积也将越装置必须严格控制气体在反应室的驻留时间，本大。若不增加燃烧室的体积，也可将进气口的气装置通过改变进气量和反应室的体积来共同控制体流速减小，同样可达到增加气体驻留时间的目［２］气体在反应室的驻留

7、时间，其原理如下：的，但这样会降低ＲＴＯ设备的处理量。通常在一Ｔ２ｑ＝ｑ（１）２１Ｔ定的处理气量下，当ＶＯＣ达到其氧化温度时，根１据经验值，驻留时间取１．０～１．３ｓ即可满足排放ＶＴ１Ｖｔ＝＝（２）ｑＴｑ２２１标准。３式中ｑ———进气量，ｍ／ｈ；１２．２废气中氧气含量对ＲＴＯ转化效率的影响３ｑ———排气量，ｍ／ｈ；２ＲＴＯ对ＶＯＣ的处理过程其实就是将其在燃ｔ———气体在反应室停留时间，ｓ；烧室内氧化的过程，因此氧化过程中氧的含量对Ｔ———进气温度，℃；ＲＴＯ装置有着重要的作用。在一般情况下，工业１

8、Ｔ———管壁温度，℃；废气中所含的氧气完全能够满足ＶＯＣ的氧化需２３Ｖ———反应室体积，ｍ。求，但是在个别情况下，工艺尾气中氧气的含量会比较低，如生产对苯二甲酸（ＰＴＡ）的工艺尾气，其在实验开始时，先打压检测实验台的气密性，尾气中氧气的浓度不足５％。确保实验数据的准确性，然后加热炉升温，保持加２．３反应室的温度对ＲＴＯ转化效率的影响热炉温度为８５０℃。检测调节完分析仪后，可根反应室温度也是影响ＶＯＣ氧化效率的主要据检测仪器手动调节氮气、氧气和一氧化碳控制因素之一。在没有催化作用的条