探讨蓄热式焚烧炉在化工挥发性有机废气处理中的应用

探讨蓄热式焚烧炉在化工挥发性有机废气处理中的应用

蒋澍

江苏齐清环境科技有限公司  江苏南京  210000

摘要；挥发性有机废气是化工企业生产经营中常见的污染物质，针对挥发性有机废气的处理问题，对周边环境造成非常严重的污染现象。生产企业采用各种方法进行处理，目前最多使用的处理设备为蓄热式焚烧炉，能够有效减少有毒物质的生成量。本文通过对蓄热式焚烧炉在化工挥发性有机废气处理中的实际应用进行分析，并对蓄热式焚烧炉的制造设计加以研究。

关键词：蓄热式焚烧炉；化工挥发性；有机废气；废气处理

一、挥发性有机废气概述

挥发性有机废气是指沸点在50—250℃的化合物在常温下以蒸气形式存在于空气中的有机物。有机废气按照各自化学结构的不同，可以分为八类：烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他类。常见挥发性有机废气的主要成分有：烃类、卤代烃、氧烃和氮烃，它包括：苯系物、有机氯化物、氟利昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。大部分挥发性有机废气都具有非常高的毒性，容易对环境和人体造成比较严重的危害，挥发性有机废气主要来自于燃料燃烧和交通运输产生的工业废气、汽车尾气、光化学污染等。燃煤和天然气等燃烧产物、吸烟、采暖和烹调等的烟雾，建筑和装饰材料、家具、家用电器、清洁剂和人体本身的排放也会产生大量的挥发性有机废气。油漆、涂料和胶粘剂中也会产生一定的挥发性有机废气。一般油漆中挥发性有机废气的含量非常高，通常在0.4—1.0mg/m³之间。目前随着我国科技水平和各行业的迅速发展，我国生产行业的企业数量也越来越多，生产经营活动中产生的挥发性有机废气数量也越来越多，针对挥发性有机废气的处理设备和技术也不断问世，针对挥发性有机废气地处理目前市场环境中最常用的方式为挥发性有机废气回收和去除，常见的技术包括燃烧法、生物法、低温等离子法等，不同的处理方法能够针对不同情况下产生的挥发性有机废气，对挥发性有机废气起到良好的控制和处理效果。本文采用蓄热式焚烧炉设备作为挥发性有机废气的处理设备，能够对挥发性有机废气进行有效处理。

二、蓄热式焚烧炉的工作原理

蓄热式焚烧炉的工作原理是将挥发性有机废气集中在蓄热式焚烧炉中，将挥发性有机废气进行氧化，使挥发性有机废气氧化成无污染的二氧化碳和水，从而达到净化处理的效果。蓄热式焚烧炉的优点在于能够将焚烧产生的大量热量进行储蓄，再将热量利用于对将要进行处理的挥发性有机废气进行预热，通过使用储蓄热量的方法来减少实际操作生产的成本，提高经济效益。蓄热式焚烧炉处理系统主要由蓄热室、燃烧室、燃烧器、风机设备、阻火器等组成，工作原理是将挥发性有机废气通过管线引入蓄热式焚烧炉，再通过风机设备将挥发性有机废气推入RTO中，使挥发性有机废气在RTO氧化室中充分燃烧，生成不含有污染物质的气体，从而达到处理效果。当挥发性有机废气到达第一个蓄热室后，蓄热室内的蓄热材料会将储蓄的热量散发出来，对挥发性有机废气进行适当的预热，此阶段能够将挥发性有机废气的实际温度提升到300摄氏度甚至更高。当挥发性有机废气的温度提高后，再通过管线进入到燃烧室内进行充分燃烧，通过高温将挥发性有机废气加热到800摄氏度以上，此时挥发性有机废气自身开始进行氧化反应，生成大量的二氧化碳和水蒸气，等到挥发性有机废气充分反应完成后，已经经过处理、无毒的挥发性有机废气就会进入到第二个蓄热室，将大量的热量储蓄起来以便后期使用。挥发性有机废气的处理流程就形成完整的循环过程。

三、蓄热式焚烧炉在处理挥发性有机废气时存在的问题

目前蓄热式焚烧炉是我国各行业常使用的处理设备之一，具有非常好的处理效率和质量，但在实际处理过程中，蓄热式焚烧炉也存在一定的问题急需得到相关研究人员加以完善。在处理时由于蓄热室的温度不均匀，导致经常存在少量没有得到充分氧化的挥发性有机废气，造成处理效率和质量严重下降，而没有经过充分氧化的挥发性有机废气如果直接排入空气环境中，就会对附近的空气环境造成非常严重的污染，因此针对部分挥发性有机废气没有充分氧化的问题，相关研究人员的做法通常是增加反吹室来确保挥发性有机废气得到充分氧化处理。

四、蓄热式焚烧炉的设计工艺

（一）蓄热室的设计工艺

蓄热室是蓄热式焚烧炉的重要组成部分之一，主要在处理过程中起到热量交换、储蓄热量的功能。目前市场环境中根据蓄热室的数量不同，通常分为二室蓄热式焚烧炉、三室蓄热式焚烧炉和五室蓄热式焚烧炉等多种，蓄热室的数量与蓄热式焚烧炉的整体处理效率息息相关，但增加蓄热室的同时，成本费用和蓄热式焚烧炉的运行费用也会随之提高，因此，蓄热式焚烧炉的蓄热室数量需要设计人员严格进行把控。根据生产企业的实际需求量和资金实力进行设计。目前市场环境中，一般选用二室蓄热式焚烧炉和三室蓄热式焚烧炉的企业比较多。蓄热室的热回收效率也需要设计人员进行特殊设计，通常蓄热室的热回收率至少在95%以上，因此需要设计人员对挥发性有机废气的进入温度、排气温度、蓄热室的实际温度等相关参数加以严格把控。热回收效率的计算公式如下；（燃烧室实际温度-排气温度）/（燃烧室实际温度-进入温度）。只有确保热回收效率符合相关规定要求标准，才能确保蓄热式焚烧炉起到良好的处理效果。在设计时设计人员需要确保蓄热室的进出口温度不能差距过大，通常进气口温度和出气口温度之间的温度差保持在60摄氏度左右即可。

（二）燃烧室的设计工艺

通常蓄热式焚烧炉的燃烧室需要将挥发性有机废气加热到至少800摄氏度，因此燃烧室的实际温度需要经过严格把控。挥发性有机废气在燃烧室中加热的时间通常不能低于0.1秒，因此设计人员需要确保燃烧室的温度、体积和型号，防止加热不充分导致氧化反应无法有效进行。燃烧室需要借助助燃物质来提升温度，通常选用的助燃物质包括沼气、天然气、柴油等，不同的助燃物质在实际使用中需要的数量也存在一定的差异，使用人员需要根据实际需求合理控制助燃物质的使用量，防止造成浪费现象。目前随着我国科技水平的不断提升，国家更加重视环境保护，将节能环保作为各行业的发展前提之一，因此在实际使用时，尽量选择清洁能源作为助燃物质，能够有效控制蓄热式焚烧炉对周围空气环境的污染现象。清洁燃料包括天然气、柴油和液化气等。燃烧室在实际使用中温度会非常高，而确保燃烧室的温度消耗速度比较低，是有效控制生产成本的手段之一，因此在设计燃烧室和蓄热室时，设计人员需要选用保温能力强、导热系数比较低、抗震性能良好的材料进行制造。目前市场环境中大部分蓄热式焚烧炉的燃烧室和蓄热室都是使用高耐火性的硅酸铝和纤维材料进行制作，高耐火性硅酸铝材料的耐热性能非常好，可以承受1200摄氏度以上的高温，同时材料的质量大、整体抗震性能良好。因此选用耐火硅酸铝作为蓄热式焚烧炉的主要制造材料。

（三）蓄热体的设计工艺

蓄热体是保证蓄热室储蓄热量的关键因素之一，因此需要设计人员格外加以重视和研究。选用的蓄热体材料需要具有非常高的比热容和比重，通常蓄热体材料的比热容至少在750J到800J之间。同时蓄热体材料的气体流通截面积也需要适当加以控制，确保发挥性有机废气能够在蓄热室内均匀受热。当蓄热式焚烧炉正式投入使用时，蓄热式焚烧炉的整体温度通常保持在800摄氏度到950摄氏度之间，因此选用的各项材料设备都需要拥有非常好的耐热性，防止出现受热融化的现象影响后续正常使用，因此一般的处理加工企业选用的蓄热体材料都为陶瓷材料，如蜂窝陶瓷和组合式陶瓷两种，这两种陶瓷材料能够承受1200摄氏度的高温，同时质量非常好，使用寿命都在40000小时甚至更长，同时材料的真实成本价格比较低，能够大批量投入生产使用。

（四）反吹室的设计工艺

反吹室是保障挥发性有机废气得到充分氧化的关键设备，因此需要设计人员加以重视和研究。由于挥发性有机废气具有非常高的毒性和污染性，因此在进行处理时需要保证蓄热式焚烧炉的整体气密性，防止出现泄漏现象污染空气环境。而反吹室内部由于具有大量的加热气体，因此反吹室的整体制造材料必须选用耐热性能良好的材料进行设计制造。挥发性有机废气不仅具有非常强的毒性和污染性，同时也拥有易燃易爆的特点，因此在反吹室内需要设计出防爆孔，确保蓄热式焚烧炉的安全使用。反吹室的功能主要是将没有充分得到氧化的挥发性有机废气集中在一起，吹回燃烧室进行二次燃烧处理，因此在反吹室中需要将没有充分氧化的挥发性有机废气和已经得到充分氧化的废气区分开，同时还要确保整体反吹室内的气体流通速度保持匀速稳定的状态，因此在反吹室内通常需要安装相应的分隔板和导流板设备，确保挥发性有机废气能够有效流通。在反吹室内设计人员需要安装好阀门，通过阀门对挥发性有机废气进行有效控制，确保所有挥发性有机废气得到充分氧化，确保处理效果符合相关要求标准。设计人员可以在蓄热式焚烧炉的反吹室管线部位安装挥发性有机废气的浓度检测表，通过检测表设备对进入反吹室的气体成分进行实时监测，如果挥发性有机废气的浓度过高，就需要操作人员将蓄热式焚烧炉调整为废气反吹模式，通过检测仪表的浓度示数显示来判断挥发性有机废气的实际处理情况，并以此来提高废气的实际处理效果和质量。

（五）安全设计工艺

由于挥发性有机废气具有非常强的危险性，因此设计人员在设计蓄热式焚烧炉时需要做好相应的安全防护措施，以此来保障加工生产的整体安全。蓄热式焚烧炉需要安装好过热保护装置，当蓄热式焚烧炉的整体温度过高时能够自动进行报警和降温处理，防止温度过高而损坏蓄热式焚烧炉。由于挥发性有机废气的高毒性，因此设计人员需要严格把控好蓄热式焚烧炉的气密性和防爆性能，目前我国针对蓄热式焚烧炉的制造工艺已经出台相关规定条文加以约束，如《GB19839》、《GB50160》、《GB50057》等，设计人员在进行设计制造前需要严格按照相关要求规定进行设计，确保蓄热式焚烧炉的整体安全性。在设计完成后，设计人员需要对蓄热式焚烧炉进行性能检测，确保蓄热式焚烧炉的整体性能符合实际使用的要求标准后，才能将蓄热式焚烧炉投入正常生产加工使用。

结束语：

综上所述，蓄热式焚烧炉是目前我国挥发性有机废气处理行业常用的设备之一，能够起到非常好的处理效果。设计人员在进行设计制造时需要严格把控好各项参数，结合使用企业的实际需求和实际情况选择最适合的材料和工艺进行设计制造工作，以此来确保蓄热式焚烧炉能够在处理挥发性有机废气的工作中起到应有的效果，保证处理效果的同时提高经济效益。

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