該化工廠在正常生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生溫度為 20 ~ 50℃、流量為 4 000 ~ 18 000m3/ h 的焦化廢氣,其基本成分及物化數(shù)據(jù)如表 1 所示。按照國家相關(guān)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,若要將有機廢氣凈化達標(biāo),需要由
3 臺蓄熱室組成的大型 RTO 進行凈化。本項目采用的三室 RTO 是在兩室的基礎(chǔ)上增加了 1 臺吹掃用蓄熱室,如圖 1 所示。RTO 正常運行時,廢氣的氣和排氣通過閥門切換來完成。第1 個工作周期中,廢氣
自下而上經(jīng) A 蓄熱室升溫,然后進入燃燒室氧化放熱; 氧化放熱結(jié)束后,自上而下通過 B 蓄熱室,與蓄熱室內(nèi)的填料進行換熱,將熱量傳遞給 B 蓄熱室,再經(jīng)過工藝管路進入煙囪排放; 此時C 蓄熱室處于吹掃狀態(tài),用吹掃風(fēng)機將蓄熱室( 含集氣室) 中的滯留廢氣吹入燃燒室氧化處理,防止因蓄熱室的切換過程影響廢氣處理效率。第 2 個工作周期中,A 蓄熱室處于吹掃狀態(tài),廢氣自下而上進入 B 蓄熱室,與已吸收熱量的填料進行換熱后,進入燃燒室氧化放熱,再自上而下通過C 蓄熱室,并將熱量傳遞給 C 蓄熱室后,進入煙囪。第 3個工作周期中,B 蓄熱室處于吹掃狀態(tài),廢氣由 C 蓄熱室進入,氧化放熱后,通過 A 蓄熱室進入煙囪,完成了 RTO 裝置運行的 1 個大周期,如此交替運行。
本項目以能源高效利用為目的,采用焦?fàn)t煤氣代替輔助燃料,可以節(jié)約成本,提高焦?fàn)t煤氣利用率,同時能夠滿足 RTO 裝置正常運行時的燃料需求。該裝置主要由燃燒室、蓄熱室( 含集氣室) 及切換閥門組成。
從化產(chǎn)區(qū)域各排氣洗凈塔后收集的廢氣進入廢氣總管,經(jīng)過安全水封、捕霧器后進入緩沖罐,由廢氣引風(fēng)機輸送,經(jīng)過阻火器后進入 RTO 進行焚燒。本項目中RTO 收集處理的廢氣有 14 路,各排氣洗凈塔洗滌
后的廢氣通過各自的調(diào)節(jié)閥控制排出壓力,保證廢氣進入廢氣總管。RTO 冷態(tài)啟動后,首先啟動吹掃風(fēng)機,用新鮮空氣對設(shè)備進行吹掃; 吹掃結(jié)束后,燃燒系統(tǒng)進行燃?xì)鈾z漏,確保點火系統(tǒng)安全; 檢漏完成后,啟動燃燒器,通過 9 個閥門的周期切換完成 3 個填料床的預(yù)熱; 預(yù)熱結(jié)束后焦化廢氣進入RTO進行焚燒,燃燒室溫度開始緩慢提升。如果燃燒室溫度持續(xù)上升,說明廢氣濃度過高,當(dāng)溫度達到 1 100℃ 時,打開高溫排放閥,將多余的熱量直接排放至煙囪; 當(dāng)溫度達到 1 180℃ 時,系統(tǒng)自動報警; 當(dāng)溫度達到 1 200℃時,為了確保 RTO 裝置安全,RTO 開啟自動離線程序。RTO 離線時,燃燒系統(tǒng)熄火,廢氣風(fēng)機減速直至停機,新風(fēng)閥打開,引入小風(fēng)量新鮮空氣進入RTO 蓄熱室,開始 RTO 降溫程序。為了降低高溫閥的溫度,在高溫閥設(shè)置了 1 套水冷系統(tǒng),以確保高溫閥的密封性能,水冷系統(tǒng)由軟水槽、軟水循環(huán)泵及軟水冷卻器組成,軟水通過浮球液位計自動補充到軟水槽中,通過軟水循環(huán)泵輸送至高溫閥,再通過軟水冷卻器被循環(huán)水冷卻后回到軟水槽。由于焦化廢氣中有機成分的沸點較高,易凝結(jié)在蓄熱填料底部,堵塞填料床層,本項目中 RTO 設(shè)置了 1 套反燒程序,當(dāng)床層底部和頂部的壓差達到3k Pa 時,自動啟動反燒程序,將凝結(jié)在蓄熱填料底部的膠狀物質(zhì)氧化,從而達到對蓄熱床層清理的目的。反燒程序與正常運行一樣,只不過是排氣溫度達到 480℃時再進行閥門切換。3 個床層底部溫度依次達到 480℃時,反燒程序自動結(jié)束,反燒程序有自動和手動 2 種方式。手動方式可根據(jù)實際運行情況,點擊反燒按鈕進行清理。為了保證系統(tǒng)安全,風(fēng)機前設(shè)置了 3 套可燃?xì)怏w濃度監(jiān)測儀,其中 1 套為快速反應(yīng)型,響應(yīng)時間小于 1s,用于快速連鎖,當(dāng)廢氣中可燃組分濃度達到爆炸下限的 25% 時,系統(tǒng)自動連鎖停機。同時 RTO設(shè)置了 2 個防爆門,當(dāng)爐內(nèi)壓力達到 11k Pa 時自動泄壓。3RTO 置工藝優(yōu)化及運行結(jié)果分析采用 RTO 裝置處理焦化廢氣,優(yōu)化 RTO 裝置的工藝性能對提高有機廢氣處理效率,實現(xiàn)廢氣達標(biāo)排放至關(guān)重要,本項目在 RTO 工藝設(shè)計等方面做了升級和改進。
1 采用焦?fàn)t煤氣作為輔助燃料本項目采用焦?fàn)t煤氣作為輔助燃料,既節(jié)約了成本,又提高了焦?fàn)t煤氣的利用率。從用戶記錄所得到的輔助燃料使用量表明,RTO 裝置冷啟動時所需焦?fàn)t煤氣為 240m3/ h,能夠滿足 RTO 裝置正常運行時的燃料需求。
2 RTO 前端增加安全水封、捕霧器和阻火器水封的主要作用是防止高溫回火,由于其安全性能好,可用在管道收集前端防止回火; 焦化廢氣中含有少量的水分,為使進入 RTO 內(nèi)部的焦化廢氣更加潔凈,增加了
捕霧器用于氣液分離; 與此同時,由于廢氣中含有易燃?xì)怏w,為了阻止易燃?xì)怏w在RTO內(nèi)燃燒時火焰?zhèn)鞑サ秸麄€管網(wǎng)中,在 RTO 進氣管道前端增加了阻火器。
3 高溫閥水冷系統(tǒng)在大多數(shù)的 RTO 裝置中,高溫閥主要靠自然散熱??紤]到發(fā)生緊急情況時燃燒室的溫度過高,項目采用循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。水冷系統(tǒng)由軟水槽、軟水循環(huán)泵及軟水冷卻器組成,軟水通過浮球液位計自動補充到軟水槽中,通過軟水循環(huán)泵輸送至高溫閥,再通過軟水冷卻器被循環(huán)水冷卻后進入軟水槽。
4 經(jīng)工藝優(yōu)化后的 RTO 裝置運行結(jié)果分析表明:1) 通過多次抽樣測量,RTO 燃燒室表面溫度基本維持在 50 ~ 70℃,滿足最高溫度≤75℃ 的設(shè)計要求。2) 燃燒室溫度始終維持在 850 ~ 1 100℃ ,保證了有機
廢氣中的有機成分充分氧化燃燒。3) 煙囪平均出口溫度 120℃ ,低于 150℃ 的設(shè)計要求。4) 經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門多次抽查,經(jīng)過 RTO 裝置處理的焦化廢氣達到 GB 16171—2012《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求,有機廢氣的凈化率達到了 99% ,CO 的凈化率達到了 97% 。