來(lái)源:化工進(jìn)展 作者:王波 馬睿
摘要：研究開(kāi)發(fā)節(jié)能、高效的有機(jī)廢氣處理技術(shù)對(duì)環(huán)境保護(hù)有重要意義。本文簡(jiǎn)要介紹了有機(jī)廢氣常見(jiàn)的處理技術(shù)，重點(diǎn)論述了蓄熱式熱氧化技術(shù)(RTO)和蓄熱式催化氧化技術(shù)(RCO)用于處理工業(yè)有機(jī)廢氣的工作原理、適用條件。詳細(xì)分析了關(guān)于蓄熱式熱氧化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，包括蓄熱體的傳熱與流動(dòng)阻力、催化劑的分類(lèi)及各自的優(yōu)缺點(diǎn)、催化劑的制備方法、換向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選用、啟動(dòng)技術(shù)。蓄熱式熱氧化技術(shù)和蓄熱式催化氧化技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都已有很多成功的實(shí)際運(yùn)用案例，將來(lái)也將有更廣闊的應(yīng)用前景。由于企業(yè)有機(jī)廢氣的成分比較多元化、不穩(wěn)定及企業(yè)間歇生產(chǎn)的特點(diǎn)，使得有機(jī)廢氣濃度和廢氣量都有間歇性變化，導(dǎo)致RTO系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，因此如何適應(yīng)入口濃度的波動(dòng)是需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。
隨著世界工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)排放的廢氣所造成的大氣污染越來(lái)越嚴(yán)重。工業(yè)廢氣中污染物包括粉塵、SO2、NOx和揮發(fā)性有機(jī)物(volatileorganic目前，不同國(guó)家關(guān)于揮發(fā)性有機(jī)物的定義不完全相同。在我國(guó)，揮發(fā)性有機(jī)物是指在20℃條件下蒸氣壓大于或等于0.01kPa，或者特定適用條件下具有相應(yīng)揮發(fā)性的全部有機(jī)化合物的統(tǒng)稱(chēng)。工業(yè)有機(jī)廢氣的來(lái)源有：油品、燃?xì)?、有機(jī)溶劑在存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)、配送過(guò)程中溶劑的蒸發(fā);油墨、涂料中有機(jī)物的蒸發(fā);消毒劑、農(nóng)藥、染料等加工過(guò)程中有機(jī)物的泄露和蒸發(fā);此外，還有垃圾焚燒爐中的不完全燃燒等。大多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)化合物對(duì)人體有生理毒性和刺激性，也是PM2.5的關(guān)鍵前驅(qū)物之一。如果這些廢氣未經(jīng)處理就直接排放，會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，影響人們的健康。
早在1990年，聯(lián)合國(guó)就頒布了環(huán)境保護(hù)條例，規(guī)定所有來(lái)自于工業(yè)生產(chǎn)的有機(jī)廢氣排放量必須大幅度減少。美國(guó)和日本等國(guó)家為限制VOCs的排放量也先后制定了與大氣清潔相關(guān)的法律。我國(guó)也頒布了一系列和VOCs排放控制相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，其中，《大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297—2012)規(guī)定了33種大氣污染物的排放限值。為了推動(dòng)VOCs減排，近年來(lái)有很多學(xué)者致力于研究高效、節(jié)能的有機(jī)廢氣處理方法。
用于揮發(fā)性有機(jī)物廢氣的方法有吸附法、吸收法、冷凝法、生物處理法、等離子體破壞法、電暈法和熱氧化法等。其中，熱氧化法處理?yè)]發(fā)性有機(jī)物廢氣具有分解率高和能耗低的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)發(fā)展很快。熱氧化法包括直接燃燒法、蓄熱式氧化法、蓄熱式催化氧化法和轉(zhuǎn)輪濃縮-蓄熱式熱氧化法。本文著重介紹蓄熱式熱氧化技術(shù)和蓄熱式催化氧化技術(shù)。
1典型有機(jī)廢氣熱氧化系統(tǒng)的工作原理
熱氧化法也稱(chēng)為燃燒法，是在高于有機(jī)物燃點(diǎn)的溫度下將廢氣中的有機(jī)物裂解并徹底氧化為二氧化碳和水等物質(zhì)。下面分別介紹熱氧化法的幾種代表性技術(shù)。
1.1直接燃燒技術(shù)
直接燃燒法是將可燃的有機(jī)廢氣當(dāng)作燃料來(lái)直接燃燒處理。直接燃燒法是經(jīng)典的處理有機(jī)廢氣的方法。當(dāng)有機(jī)廢氣的濃度足夠高，即不需要添加輔助燃料也能達(dá)到維持燃燒所需的溫度時(shí)，則首先考慮用直接燃燒法來(lái)處理。該技術(shù)適應(yīng)性廣，操作穩(wěn)定，但綜合熱效率低，僅能回收40%～65%的煙氣熱量，易產(chǎn)生NOx而造成二次污染，設(shè)備復(fù)雜，投資較高。
1.2蓄熱式熱氧化技術(shù)
REECO公司(ReynoldsElectricalAndEngineeringCompany)在20世紀(jì)70年代就推出了處理有機(jī)廢氣的蓄熱氧化裝置(regenerativethermaloxidizer，RTO)。基本的兩室RTO系統(tǒng)由1個(gè)公共燃燒室、2個(gè)蓄熱床、一套換向裝置和相配套的控制系統(tǒng)組成，如圖1所示。
該系統(tǒng)的工作過(guò)程是：首先啟動(dòng)燃燒器將蓄熱體行預(yù)熱到一定的溫度，然后關(guān)閉燃燒器，將有機(jī)廢氣通入蓄熱氧化裝置。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的第一個(gè)狀態(tài)是有機(jī)廢氣吸收蓄熱體A的熱量而升溫至VOCs的氧化溫度以上，并在燃燒室內(nèi)充分氧化，再流過(guò)蓄熱體B，將熱量傳遞給蓄熱體B后排出，從而去除廢氣中的VOCs并顯著降低尾氣排放的溫度及尾氣帶走的熱量。在此過(guò)程中，蓄熱體A的溫度逐漸降低，蓄熱體B的溫度逐漸升高。經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的時(shí)間后，切換閥門(mén)，系統(tǒng)進(jìn)入第二個(gè)狀態(tài)，即有機(jī)廢氣進(jìn)入蓄熱體B吸熱、升溫和氧化，再通過(guò)蓄熱體A放熱、降溫并排出，再下一個(gè)周期中，系統(tǒng)又切換到第一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)，如此循環(huán)往復(fù)。只要設(shè)備散熱損失和尾氣排放熱損失之和與有機(jī)廢氣氧化放熱量平衡，系統(tǒng)就可以維持反應(yīng)所需的溫度水平，連續(xù)穩(wěn)定地工作。
可見(jiàn)，蓄熱氧化技術(shù)的基本原理是使用蓄熱體從排出燃燒區(qū)的氣體中吸收并且存儲(chǔ)熱量，在流向切換后釋放所蓄積的熱量預(yù)熱進(jìn)入蓄熱氧化裝置的有機(jī)廢氣，使有機(jī)廢氣達(dá)到所需的氧化溫度，在少用或者不用輔助燃料的條件下連續(xù)運(yùn)行，降低系統(tǒng)能耗和運(yùn)行成本。
該技術(shù)一般適用于處理大風(fēng)量、VOCs濃度范圍在2～8g/m3的有機(jī)廢氣，對(duì)于低熱值氣體濃度可達(dá)12g/m3;當(dāng)VOCs濃度在2g/m3以上時(shí)，RTO裝置基本不需添加輔助燃料。它的突出優(yōu)點(diǎn)是可得到高達(dá)99%的處理效率，同時(shí)得到95%以上的熱回收效率，能耗水平低，自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠。
1.3蓄熱式催化氧化技術(shù)
蓄熱式催化氧化系統(tǒng)(regenerativecatalyticoxidation，RCO)結(jié)構(gòu)與蓄熱式熱氧化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大致相同，只是比蓄熱式熱氧化系統(tǒng)的蓄熱床層上面多出了一個(gè)催化床層。它的工作原理是采用催化劑使有機(jī)物質(zhì)吸附在催化劑表面上，從而降低有機(jī)物氧化所需要的活化能，使廢氣可以在更低的溫度下(通常在250～400℃)進(jìn)行氧化分解，也屬于無(wú)火焰燃燒。
蓄熱式催化氧化技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①起燃溫度低，反應(yīng)速率快;②具有更強(qiáng)的自適應(yīng)性;③反應(yīng)溫度低可抑制NOx的產(chǎn)生;④可處理VOCs濃度更低的有機(jī)廢氣，通常VOCs濃度達(dá)到1g/m3以上，系統(tǒng)即可在不加入輔助熱量的條件下穩(wěn)定運(yùn)行。但催化氧化技術(shù)也有自身的局限性，比如催化劑一般都有選擇性，用于復(fù)雜組分有機(jī)廢氣氧化時(shí)難度較大;不同的催化劑對(duì)反應(yīng)溫度區(qū)間有嚴(yán)格的要求;催化劑還有中毒失效的風(fēng)險(xiǎn)，價(jià)格也比較貴。
由上述內(nèi)容可知，RCO相對(duì)于RTO明顯的特征是，RCO的反應(yīng)溫度低，可處理更低濃度的有機(jī)廢氣。而兩種技術(shù)在能耗，投資及熱量回收效率等方面也存在差異。在能耗方面，蓄熱氧化技術(shù)的能耗主要包括風(fēng)機(jī)、水泵及其他電氣設(shè)備的電耗以及輔助燃料的消耗。輔助燃料的消耗與廢氣濃度、蓄熱體的蓄熱能力有直接關(guān)系。顯然，如果廢氣濃度較高且蓄熱體蓄熱能力越強(qiáng)時(shí)，啟動(dòng)階段結(jié)束后，系統(tǒng)完全可以自維持，不需要消耗輔助燃料;反之，廢氣濃度太低則會(huì)顯著增加燃料消耗和運(yùn)行成本。由于RCO系統(tǒng)的運(yùn)行溫度比RTO系統(tǒng)低，系統(tǒng)的散熱損失和尾氣排放熱損失更小，因此在更低的VOCs濃度下達(dá)到自供熱運(yùn)行狀態(tài);如果VOCs濃度較高，RTO系統(tǒng)可以自供熱運(yùn)行時(shí)，甚至還可以部分提取VOCs氧化放出的熱量生產(chǎn)熱水、加熱導(dǎo)熱油，乃至生產(chǎn)蒸汽和發(fā)電，則采用RTO系統(tǒng)更好，由于此時(shí)VOCs氧化放熱量高，對(duì)于RCO系統(tǒng)反而較難把溫度控制催化劑要求的溫度范圍內(nèi)，且RCO內(nèi)煙氣溫度低，不利于煙氣余熱利用。在投資方面，RCO系統(tǒng)中布置蓄熱體一般可以比RTO系統(tǒng)少一些，但催化劑的價(jià)格往往比較昂貴，催化劑的使用壽命和更換頻率也將影響系統(tǒng)的運(yùn)行成本。
1.4沸石轉(zhuǎn)輪濃縮-蓄熱式熱氧化集成技術(shù)
對(duì)于處理低濃度(低于1g/m3)、大流量的廢氣，沸石轉(zhuǎn)輪濃縮-蓄熱式熱氧化系統(tǒng)(rotatingconcentration-regenerativethermaloxidizer，RC-RTO)被廣泛應(yīng)用。它是由旋轉(zhuǎn)式濃縮單元(RC)和蓄熱式氧化單元(RTO)兩部分組成的集成設(shè)備，其中RC單元的作用是使廢氣在進(jìn)入RTO之前先進(jìn)行吸附、濃縮，其工藝流程如圖2所示。
該系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)是：在RC系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)吸附塊都會(huì)依次經(jīng)過(guò)低溫吸附、高溫脫附和冷卻閑置3個(gè)階段，可見(jiàn)，轉(zhuǎn)輪是濃縮單元的關(guān)鍵部件，下文將對(duì)此作詳細(xì)介紹。此外，為了充分利用過(guò)程中的氣體和熱量，經(jīng)沸石吸附后的潔凈氣體并不完全排入大氣，而是將一部分通入冷卻區(qū)用于冷卻，并且利用RTO排出的煙氣在熱交換器中加熱冷卻區(qū)出來(lái)的潔凈氣體，加熱后的潔凈氣體再用于脫附解析。該設(shè)計(jì)有效降低了裝置的能耗。
濃縮單元將廢氣風(fēng)量減小的同時(shí)還可將VOCs濃度提高5～20倍，廢氣中VOCs去除率達(dá)到95%以上。需要說(shuō)明的是，當(dāng)VOCs濃度低于450mg/m3或裝置啟動(dòng)時(shí)，需要燃用天然氣、潔凈煤氣等輔助燃料。
2工業(yè)有機(jī)廢氣熱氧化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題
2.1蓄熱體的選用
蓄熱體作為熱交換器，其熱工性能至關(guān)重要。蓄熱體的截面積和堆積高度是重要的兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)。這兩個(gè)參數(shù)的確定，需要綜合考慮有機(jī)廢氣流量、VOCs濃度、允許的壓力損失及啟動(dòng)、換向周期等。
蓄熱體在運(yùn)行中要在反復(fù)加熱和冷卻的工況下使用，反復(fù)的熱脹冷縮對(duì)蓄熱體性能提出了較高的要求。蓄熱體的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)主要包括蓄熱體的形狀、當(dāng)量直徑、比表面積、阻力系數(shù)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、堆積穩(wěn)定性、耐熱沖擊性、透熱深度、蓄熱能力和傳熱性能等。蓄熱體性能的好壞直接影響著裝置的尺寸、換熱效率和經(jīng)濟(jì)性。而在現(xiàn)實(shí)中，很難使所有的性能都達(dá)到合適，因此在蓄熱體的設(shè)計(jì)中要綜合考慮各種因素的情況下分清主次。
2.1.1蓄熱體的形狀
蓄熱體的外形結(jié)構(gòu)是首先要考慮的。蓄熱體常見(jiàn)的形狀主要有球狀、管狀、大片狀、矩鞍環(huán)狀、蜂窩狀和短圓柱狀等。目前國(guó)內(nèi)外工業(yè)上廣泛采用的主要有球狀和蜂窩狀。蜂窩狀蓄熱體與球狀蓄熱體相比有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：蜂窩體的比表面積是蓄熱球的4～6倍，蓄、放熱速度快;蜂窩體的通道呈直線，不易發(fā)生粉塵堵塞，壓力損失小(約球狀的1/3)。若從蓄熱體強(qiáng)度、更換清洗和價(jià)格方面考慮，球狀蓄熱體具有明顯的優(yōu)勢(shì)。實(shí)際工程應(yīng)用中，蜂窩體的壁厚一般在0.4～1.0mm之間，邊長(zhǎng)一般小于3mm。球體直徑一般在11～22mm之間。
蜂窩體的通道形式有多種，常見(jiàn)的有圓管通道、三角形通道、方型通道和正六邊形通道。不同通道形式的蜂窩體比表面積不同，傳熱性能也不同。傳熱性能好且流動(dòng)阻力較小的通道結(jié)構(gòu)可以改善和加速蓄熱體和氣體間的傳熱過(guò)程，從而提高熱效率。對(duì)方形、圓管形和六邊形通道的蜂窩體的理論分析和數(shù)值模擬結(jié)果表明，在同一特征尺寸下，方形通道的蜂窩體具有較大的比表面積可獲得較好的蓄熱能力，但其開(kāi)孔率較小，阻力損失比六邊形蜂窩體大。
2.1.2蜂窩狀蓄熱體的材質(zhì)
蓄熱體的材質(zhì)影響著蓄熱體的傳熱性能及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，一般來(lái)說(shuō)，選擇材質(zhì)時(shí)要能夠使蓄熱體蓄熱量大，換熱速度快，還要求其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、性?xún)r(jià)比高等。常用的蓄熱體材質(zhì)有：非金屬質(zhì)氧化硅、氧化鋁、耐火黏土和陶瓷;金屬質(zhì)的有鑄鐵、耐熱鑄鐵、碳鋼、不銹鋼和耐熱鋼。根據(jù)蜂窩狀蓄熱體蓄熱和換熱的工作原理，在選擇蓄熱體材料時(shí)應(yīng)考慮的主要因素有耐熱沖擊性、耐熱氧化性、抗震性、熱導(dǎo)率、比熱容、機(jī)械強(qiáng)度和堆積穩(wěn)定性等。
目前，陶瓷材質(zhì)蜂窩狀蓄熱體的應(yīng)用較多。針對(duì)蜂窩陶瓷蓄熱體，標(biāo)準(zhǔn)(JC/T2135—2012)給出了蜂窩陶瓷蓄熱體的術(shù)語(yǔ)和定義、分類(lèi)和標(biāo)記、技術(shù)要求等。蜂窩陶瓷的材質(zhì)分為剛玉-莫來(lái)石、莫來(lái)石、堇青石-莫來(lái)石、堇青石等，并分別對(duì)這幾種材質(zhì)的壓縮強(qiáng)度、表觀密度、熱膨脹系數(shù)、抗熱沖擊溫度、比熱容等物理性能給出了詳細(xì)的指標(biāo)。其中，堇青石材料熱膨脹系數(shù)小、具有優(yōu)異的抗熱震穩(wěn)定性，但其耐火度不高，使用溫度低，僅為1100℃。相對(duì)堇青石來(lái)說(shuō)，莫來(lái)石的抗熱震穩(wěn)定性能稍差，但高溫性能良好，不易變形，并且比熱容約為堇青石的5倍，蓄熱能力比堇青石質(zhì)強(qiáng)。在實(shí)際的工程應(yīng)用中，一般以堇青石、莫來(lái)石、紅柱石等為主要原料，再按一定比例加入適當(dāng)?shù)奶砑觿?，得到較好綜合性能的蓄熱體。
蓄熱體的制備工藝對(duì)蓄熱體的使用壽命、抗熱震穩(wěn)定性等也有著直接的影響。目前，國(guó)內(nèi)外陶瓷蜂窩體基本采用生產(chǎn)效率高的擠出成型法，但是過(guò)程中易形成殘余內(nèi)應(yīng)力，且使用壽命短。文獻(xiàn)給出了兩方面的改進(jìn)，提出使用模擠壓方法來(lái)制備蓄熱體，即將已經(jīng)捆好的配料在模具內(nèi)靠脹壓法自然成型，同時(shí)改變配料;此外，隨著相變材料研究的不斷發(fā)展，還可在陶瓷配料中混合一定比例的無(wú)機(jī)鹽和添加劑，使用混合燒結(jié)法、自發(fā)熔融浸漬法制備蓄熱體，充分利用無(wú)機(jī)鹽相變蓄熱的優(yōu)點(diǎn)。
2.1.3蜂窩狀蓄熱體傳熱性能及流動(dòng)阻力
蓄熱體的傳熱性能和流動(dòng)阻力特性是蓄熱體性能的兩個(gè)重要指標(biāo)。蓄熱體在系統(tǒng)換向周期內(nèi)循環(huán)地進(jìn)行吸熱和放熱，是包含對(duì)流、輻射和熱傳導(dǎo)多種方式的非穩(wěn)態(tài)換熱過(guò)程。
為了了解蓄熱式熱氧化系統(tǒng)的溫度波動(dòng)特性，近年來(lái)，人們對(duì)蓄熱體換熱過(guò)程的研究有很多，主要分為實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)值模擬和理論分析三類(lèi)。山東理工大學(xué)牟寶杰利用蜂窩陶瓷蓄熱體綜合性能試驗(yàn)臺(tái)，分別對(duì)蓄熱體阻力特性和傳熱特性進(jìn)行測(cè)試，研究了蓄熱體的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括蓄熱體的長(zhǎng)度、當(dāng)量直徑、孔隙率、孔型等對(duì)蓄熱體阻力特性的影響，及孔隙率、入口流速對(duì)傳熱性能的影響，此外，基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還得到了蜂窩陶瓷蓄熱體摩擦阻力系數(shù)實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。張志誠(chéng)為研究蜂窩陶瓷蓄熱體傳熱特性與流動(dòng)阻力的試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)了一套能夠及時(shí)、可靠地進(jìn)行控制響應(yīng)和數(shù)據(jù)采集的監(jiān)控系統(tǒng)。中國(guó)石油大學(xué)鄭志偉等、重慶大學(xué)高陽(yáng)等針對(duì)不同規(guī)格的蜂窩陶瓷蓄熱體，從傳熱和阻力特性?xún)蓚€(gè)方面進(jìn)行了冷態(tài)和熱態(tài)實(shí)驗(yàn)研究，分析了不同蓄熱室高度、蓄熱體形式以及空速、換向周期等蓄熱室操作參數(shù)對(duì)蓄熱體性能的影響，得出蓄熱體尺寸和操作參數(shù)對(duì)蓄熱體傳熱系數(shù)、阻力損失及溫度效率、和熱效率的規(guī)律，并給出了蓄熱體傳熱系數(shù)、溫度效率及熱效率的計(jì)算公式。需要指出的是，在不同的VOCs濃度水平下，應(yīng)選擇不同的蓄熱體高度、空速和換向周期，以達(dá)到所需要的爐內(nèi)反應(yīng)停留時(shí)間、反應(yīng)溫度和尾氣排放溫度，并把系統(tǒng)流動(dòng)阻力及風(fēng)機(jī)電耗控制在合理的水平。
采用數(shù)值模擬的方法研究蓄熱室內(nèi)的傳熱和流動(dòng)問(wèn)題也是可行的，通過(guò)數(shù)值模擬和結(jié)果分析，能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)研究和產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供參考。目前，已有很多學(xué)者通過(guò)數(shù)值模擬的方法研究了氣體和蓄熱體之間的換熱過(guò)程，研究的思路一般是基于多孔介質(zhì)內(nèi)流動(dòng)和傳熱的基本理論，在合理假設(shè)的基礎(chǔ)上建立典型蓄熱體元件的網(wǎng)格模型、流動(dòng)與傳熱問(wèn)題的邊界條件，利用Fluent軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，分析不同蜂窩體幾何尺寸、氣體流速和溫度下，氣體對(duì)蜂窩陶瓷壁面的對(duì)流放熱系數(shù)、蜂窩陶瓷的綜合傳熱系數(shù)和氣體流經(jīng)蜂窩陶瓷的阻力。
在實(shí)際的廢氣處理過(guò)程中，揮發(fā)性有機(jī)物的化學(xué)反應(yīng)使得蓄熱體內(nèi)部的流動(dòng)和傳熱過(guò)程的更加復(fù)雜，其動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性也是反應(yīng)流體力學(xué)研究的難題之一。劉光臨等將蓄熱體內(nèi)的溫度場(chǎng)與流速場(chǎng)進(jìn)行聯(lián)合分析，將所有的并聯(lián)微通道用一根等效換熱管道表示，建立了蓄熱體流動(dòng)與傳熱的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，并提出通道分離和預(yù)估-修正的迭代求解方法，研究了換向時(shí)間、蓄熱段長(zhǎng)度對(duì)蓄熱體溫度分布及排煙溫度的影響。張振興采用多孔介質(zhì)模型，簡(jiǎn)化反應(yīng)機(jī)理，對(duì)低濃度甲烷在蓄熱體中的流動(dòng)和氧化問(wèn)題進(jìn)行了研究。
研究在蓄熱氧化爐啟動(dòng)加熱、正常運(yùn)行、保溫和停機(jī)等過(guò)程中蓄熱室的動(dòng)態(tài)傳熱特性，對(duì)有機(jī)廢氣蓄熱氧化爐的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用有重要意義。
2.2蓄熱式催化氧化技術(shù)處理工業(yè)有機(jī)廢氣所用催化劑
2.2.1催化劑的種類(lèi)
在蓄熱式催化氧化中，催化劑的作用是提高反應(yīng)速率、降低反應(yīng)溫度、縮小反應(yīng)器的體積。目前，國(guó)內(nèi)外催化氧化法所用的催化劑主要有以下幾個(gè)系列：貴金屬型催化劑，如Pd、Pt、Ru等，其中Ru的催化活性較高;過(guò)渡金屬氧化物型催化劑，如Cu、Mn、Co的氧化物;分子篩催化劑，如ZSM-5、絲光沸石等;此外還有目前催化領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一的金屬?gòu)?fù)合型催化劑，如Cu、Co、Mn復(fù)合氧化物等。
目前，用來(lái)處理工業(yè)VOCs的催化劑以貴金屬催化劑為主，貴金屬催化劑催化活性較高，但因價(jià)格昂貴，人們又開(kāi)發(fā)了一些過(guò)渡金屬氧化物催化劑來(lái)處理部分工業(yè)廢氣，這類(lèi)催化劑的催化活性在一定條件下和貴金屬的催化活性相近。近年來(lái)復(fù)合氧化物催化劑也成為研究熱點(diǎn)，也實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該類(lèi)催化劑催化效果較好，有廣闊的應(yīng)用前景。
2.2.2載體的選擇
對(duì)于負(fù)載型貴金屬催化劑，載體的作用是承載活性組分、增大表面積，載體選擇對(duì)催化反應(yīng)的效果有重要影響。對(duì)載體的選擇有以下幾點(diǎn)要求：應(yīng)能夠提供較大的表面積和孔結(jié)構(gòu);具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性;不含使催化劑中毒和導(dǎo)致副反應(yīng)的物質(zhì);原料易得，制備簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。
載體大致分為三類(lèi)：金屬氧化物載體，如Al2O3、CeO2和TiO2;分子篩載體，如NaY和CuY;其他特殊載體，如采用氣溶膠碳板作為Pt的載體。ZAITAN等[33]研究了疏水性合成沸石ZSM-5作為甲苯去除吸附劑和催化劑，指出甲苯吸附在ZSM-5上有利于甲苯的催化氧化。以γ-Al2O3和SiO2為載體制備的負(fù)載型催化劑，對(duì)甲苯和二甲苯也有較好的去除效果。
2.2.3活性組分的選擇
催化劑中的活性組分是催化氧化反應(yīng)中關(guān)鍵的部分。對(duì)不同類(lèi)別的活性組分的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。
2.2.4催化劑的制備方法
如何選擇適當(dāng)?shù)姆椒▽⒒钚越M分負(fù)載于載體之上，是制備高效、高性能催化劑的重要環(huán)節(jié)。恰當(dāng)?shù)呢?fù)載方法可以使活性組分、活性組分與載體之間的黏結(jié)性均增強(qiáng)。此外，為了簡(jiǎn)化工藝流程，負(fù)載方法還需要操作簡(jiǎn)單。催化劑的制備方法有很多，用于處理工業(yè)有機(jī)廢氣的催化劑的制備方法主要有共沉淀法和浸漬法等。
共沉淀法是制備還有兩種或兩種以上金屬?gòu)?fù)合氧化物超細(xì)粉末的常用方法，即可將不同化學(xué)成分的物質(zhì)混合，加入沉淀劑制備前體沉淀物。CASTANO等采用共沉淀法制備Co-Mn混合氧化物催化劑，證明了兩種金屬氧化物之間在該方法中存在協(xié)同作用，氧化還原性強(qiáng)，有利于VOCs的氧化。近年來(lái)，自動(dòng)燃燒合成方法制備催化劑也引起了人們的關(guān)注，該方法的優(yōu)異性在于良好的結(jié)構(gòu)特性和在短時(shí)間內(nèi)在的氧化物中獲得活性相優(yōu)異的分散性，適合制備單一金屬氧化物催化劑。
浸漬法有濕浸漬法和固相浸漬法兩種。張鵬以γ-Al2O3和SiO2為載體，Cu和Ce為活性組分，用濕浸漬法，即將載體放入到含活性組分的硝酸鹽水溶液中經(jīng)混合、攪拌、浸漬、烘干、焙燒等過(guò)制備出一系列負(fù)載型催化劑來(lái)去除甲苯。該方法工藝流程簡(jiǎn)單，負(fù)載組分一般分布在載體表面，利用率高、用量少且成本低。固體浸漬法，即無(wú)溶劑法，利用該技術(shù)合成的一系列銅氧化鈰催化劑用于氧化一氧化碳反應(yīng)時(shí)，表明比濕浸漬法制備的催化活性更高、節(jié)能。
此外，還有溶膠-凝膠法、檸檬酸低溫固相法、微乳液法等。
2.2.5催化劑的壽命
催化劑使用壽命的長(zhǎng)短直接影響著運(yùn)營(yíng)投資費(fèi)用的高低。系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)的不合理將導(dǎo)致催化劑提前失效，表現(xiàn)形式包括：廢氣中化學(xué)物質(zhì)與催化劑活性組分發(fā)生反應(yīng)造成的催化劑中毒、持續(xù)高溫下造成的表面燒結(jié)、廢氣中的小顆粒雜質(zhì)堆積造成的催化劑微孔堵塞等。因此，在催化劑的生產(chǎn)、運(yùn)輸及使用過(guò)程都進(jìn)行嚴(yán)格控制，在生產(chǎn)中可根據(jù)實(shí)際需要添加合適的成分來(lái)提高催化劑的抗中毒能力，運(yùn)輸、儲(chǔ)存及使用時(shí)盡可能保持催化劑的干燥,此外還要優(yōu)化系統(tǒng)流場(chǎng)，選擇合理的空速，盡量減少對(duì)催化劑表面的沖擊。
2.3濃縮轉(zhuǎn)輪的設(shè)計(jì)
轉(zhuǎn)輪是轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，是由疏水性沸石吸附介質(zhì)與陶瓷纖維加工成波紋狀膜片，再卷制形成蜂巢狀的圓筒形框架結(jié)構(gòu)，如圖3所示。
轉(zhuǎn)輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)通過(guò)鏈輪、鏈條傳到轉(zhuǎn)輪上，同時(shí)為防止鏈條因松動(dòng)或太緊，在鏈條的背面裝有張力彈簧來(lái)吸收彈性的變化使轉(zhuǎn)輪正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，轉(zhuǎn)輪的框架結(jié)構(gòu)上距離轉(zhuǎn)輪表面一定距離處裝有耐VOCs腐蝕、耐高溫的材料制成空氣密封件，防止空氣泄露。
在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)氣速來(lái)確定吸附器的尺寸，根據(jù)廢氣量來(lái)確定所用沸石分子篩的量和轉(zhuǎn)輪厚度。轉(zhuǎn)速對(duì)吸附性能和RTO氧化效果有著重要的影響，轉(zhuǎn)速過(guò)低或過(guò)高都會(huì)影響吸附劑的吸附性能，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適轉(zhuǎn)速。
2.4控制技術(shù)
2.4.1換向技術(shù)
系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行對(duì)廢氣處理效果至關(guān)重要，所以對(duì)蓄熱式熱氧化系統(tǒng)的控制技術(shù)提出了較高的要求，其中換向技術(shù)是控制系統(tǒng)的重要組成部分。由于在系統(tǒng)運(yùn)行期間需要進(jìn)行頻繁換向，因此換向方式的選擇及換向閥的工作可靠性都將直接影響到系統(tǒng)整體的工作性能。
根據(jù)蓄熱式氧化技術(shù)的形式不同可分為床式RTO和旋轉(zhuǎn)式RTO，因此閥門(mén)的切換方式和換向一次所用的時(shí)間也有所不同。目前用于兩床式RTO有直通式截止閥、三通換向閥、升降開(kāi)閉式四通換向閥、二位五通換向閥、旋轉(zhuǎn)式四通換向閥等。圖1所示的兩室床式RTO中，采用直通式截止閥的開(kāi)閉來(lái)控制廢氣流向，截止閥閥桿的運(yùn)動(dòng)形式有升降閥桿和升降旋轉(zhuǎn)桿式，該換向閥裝置較為可靠，但其缺點(diǎn)是閥體較多，增加了閥位控制回路的復(fù)雜程度，且在系統(tǒng)換向期間少量未經(jīng)焚燒處理廢氣不經(jīng)過(guò)燃燒室而直接進(jìn)入排氣管路，也使RTO系統(tǒng)平均VOCs去除效率有所降低。
20世紀(jì)80年代又出現(xiàn)了三室RTO系統(tǒng)，如圖4所示。
三室RTO系統(tǒng)包括3個(gè)蓄熱室，增加了1個(gè)蓄熱室用于吹掃。在每個(gè)換向周期中，3個(gè)蓄熱室分別處于進(jìn)氣、排氣和吹掃狀態(tài);周期終了時(shí)，排氣室切換為進(jìn)氣室，進(jìn)氣室切換為吹掃室，吹掃室切換為排氣室。此系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是減少了換向期間未經(jīng)焚燒處理的VOCs廢氣的排放量，用排出的煙氣去反吹蓄熱室，使平均VOCs去除效率比兩室RTO系統(tǒng)都有所提高。但由于閥門(mén)數(shù)量增加，系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，在換向時(shí)依然存在壓力波動(dòng)大、流動(dòng)不穩(wěn)定的問(wèn)題。
20世紀(jì)90年代，出現(xiàn)了多蓄熱室旋轉(zhuǎn)換向的RTO系統(tǒng)，因其只有一個(gè)換向閥也稱(chēng)作單閥RTO。該裝置的蓄熱體中設(shè)置分區(qū)隔板，將蓄熱床層分為幾個(gè)獨(dú)立的扇形區(qū)。多個(gè)蓄熱室通過(guò)旋轉(zhuǎn)式分配器連續(xù)地控制氣流流動(dòng)的方向，使各部分交替地處于儲(chǔ)存熱量與釋放熱量的狀態(tài)。北京科技大學(xué)蕭琦等對(duì)現(xiàn)有蓄熱式有機(jī)廢氣焚燒爐進(jìn)行了改進(jìn)，如圖5所示。
該裝置消除了兩室或三室流程換向時(shí)產(chǎn)生的壓力脈沖和波動(dòng)，提高了流動(dòng)的穩(wěn)定性，且旋轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、使用壽命長(zhǎng)。但在處理較高濃度的VOCs時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)換向閥門(mén)的泄露率過(guò)大導(dǎo)致排放濃度仍然偏高，難于達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)提高閥門(mén)的密封性能使泄漏率低于1%。
換向周期對(duì)燃燒室的溫度波動(dòng)、煙氣排放溫度及蓄熱室的整體余熱回收效率有著重要影響。SALOMONS等通過(guò)對(duì)煤礦乏風(fēng)的催化氧化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)通過(guò)周期性的換向，可使低濃度的乏風(fēng)得到的處理效率和熱量回收，其中乏風(fēng)流動(dòng)速度、濃度及換向周期是主要的影響因素。劉慧等通過(guò)分析得出換向時(shí)間最大值如式(1)所示。
從式(1)可以看出，換向時(shí)間主要與出口預(yù)熱空氣溫度、蓄熱室內(nèi)存放預(yù)熱空氣的有效體積和理論空氣量有關(guān)。典型的切換時(shí)間范圍為30～120s。張先珍等通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了方孔蜂窩體的換熱特性，確定了其所選用實(shí)驗(yàn)裝置的換向時(shí)間為40s時(shí)爐內(nèi)溫度波動(dòng)幅度小，爐溫分布均勻，熱效率較高。
鑒于切換式蓄熱燃燒系統(tǒng)在工作中頻繁換向造成的溫度、壓力的波動(dòng)及換向瞬間燃燒不連續(xù)的缺點(diǎn)，有人提出了可實(shí)現(xiàn)蓄熱連續(xù)燃燒的高溫空氣燃燒技術(shù)(HTAC)。張建軍等開(kāi)發(fā)出了由兩對(duì)蓄熱體、一對(duì)四通換向閥的組合的自蓄熱式高溫空氣燃燒器，得到了連續(xù)、穩(wěn)定的高溫空氣，并對(duì)此進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2.4.2蓄熱式氧化裝置啟動(dòng)技術(shù)
在實(shí)際工程應(yīng)用中，因裝置并非長(zhǎng)期保持運(yùn)行狀態(tài)，啟動(dòng)和停機(jī)次數(shù)較多，因此快速、穩(wěn)定地啟動(dòng)裝置直接影響著系統(tǒng)的穩(wěn)定性和能耗的高低。
蓄熱式氧化裝置的啟動(dòng)方式有電加熱啟動(dòng)和外部燃燒器加熱啟動(dòng)技術(shù)。電加熱啟動(dòng)技術(shù)的設(shè)計(jì)思路是根據(jù)實(shí)際情況分別對(duì)電加熱器、加熱控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)選型，繼而對(duì)加熱系統(tǒng)的配置和配電容量進(jìn)行優(yōu)化，該技術(shù)已成功應(yīng)用于60000m3煤礦乏風(fēng)蓄熱氧化裝置，加熱啟動(dòng)平穩(wěn)。外部燃燒器加熱啟動(dòng)技術(shù)即以石油液化氣和天然氣等作為燃料，對(duì)稱(chēng)設(shè)置外部燃燒加熱系統(tǒng)，根據(jù)裝置內(nèi)部溫度場(chǎng)的情況調(diào)節(jié)各燃燒器功率和鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量來(lái)保持整個(gè)氧化床橫截面同步均勻加熱。
2.4.3濃度調(diào)節(jié)和安全保護(hù)技術(shù)
由于生產(chǎn)工藝上的不穩(wěn)定，有機(jī)廢氣蓄熱氧化裝置可能面臨廢氣流量和廢氣中VOCs濃度波動(dòng)比較大的情況。VOCs濃度的劇烈波動(dòng)會(huì)引起爐內(nèi)溫度的大幅變化，對(duì)系統(tǒng)的安全性有很大威脅。
當(dāng)進(jìn)入RTO裝置的有機(jī)廢氣中VOCs濃度遠(yuǎn)高第于設(shè)計(jì)濃度時(shí)，爐內(nèi)溫度和尾氣排出溫度都會(huì)升高，當(dāng)爐內(nèi)溫度超過(guò)蓄熱體或爐墻材料的使用溫度，或尾氣排出溫度超過(guò)允許的閥門(mén)工作溫度時(shí)，將可能引起這些材料和設(shè)備的損毀;當(dāng)VOCs濃度接近爆炸下限時(shí)，還會(huì)誘發(fā)回火、爆炸等嚴(yán)重事故。當(dāng)進(jìn)入RTO裝置的有機(jī)廢氣中VOCs濃度遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)濃度時(shí)，會(huì)大量消耗輔助燃料，增大運(yùn)行成本，甚至無(wú)法維持爐內(nèi)溫度，導(dǎo)致反應(yīng)終止。
目前，適應(yīng)VOCs濃度波動(dòng)的調(diào)節(jié)技術(shù)主要包括：①設(shè)置旁路系統(tǒng)，即在VOCs濃度升高時(shí)，采用冷旁路系統(tǒng)使部分冷廢氣繞過(guò)蓄熱床直接進(jìn)入燃燒室，或采用熱旁路使燃燒后的廢氣繞過(guò)蓄熱床直接進(jìn)入煙囪，減少蓄熱體的蓄熱量;②采用摻混技術(shù)保持進(jìn)入RTO的VOCs濃度穩(wěn)定，如采用PID算法設(shè)計(jì)預(yù)摻混監(jiān)控系統(tǒng)，并自動(dòng)調(diào)節(jié)摻混風(fēng)量;③設(shè)置輔助加熱系統(tǒng)，即在VOCs濃度偏低時(shí)，啟動(dòng)輔助加熱系統(tǒng)保持爐內(nèi)溫度穩(wěn)定;④在RTO之前緩沖罐，使廢氣流量和VOCs濃度更加平穩(wěn)，有效地減小系統(tǒng)的波動(dòng)。
另外，設(shè)備零部件制造質(zhì)量不合格、安全措施不到位或運(yùn)行操作不規(guī)范也都可能引起安全事故。比如，RTO系統(tǒng)中需要頻繁的換向，若氣動(dòng)換向閥密封性差、換向閥損壞或氣源壓力不足，就可能導(dǎo)致?lián)Q向閥不能正常工作，如果由生產(chǎn)線排出的廢氣不能通過(guò)RTO系統(tǒng)充分凈化并從煙囪順利排出，廢氣聚集在系統(tǒng)中，廢氣壓力和VOCs濃度不斷升高，就可能發(fā)生爆炸事故。
為了保證RTO系統(tǒng)的安全，還應(yīng)在RTO之前設(shè)置阻火器，在RTO上布置防爆門(mén)，并設(shè)置事故旁路;在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)考慮爐膛超壓連鎖保護(hù)及其它安全保護(hù)系統(tǒng)。尤其是在處理成分復(fù)雜、VOCs濃度高、易燃易爆的有機(jī)廢氣時(shí)，要特別注意加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控，設(shè)置系統(tǒng)自鎖和報(bào)警系統(tǒng)來(lái)保證設(shè)備的運(yùn)行安全。
3蓄熱式熱氧化技術(shù)與蓄熱式催化氧化技術(shù)的工程應(yīng)用情況
在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，蓄熱式熱氧化是一種成熟的有機(jī)廢氣治理主流技術(shù)。該技術(shù)在國(guó)內(nèi)起步較晚，天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院在21世紀(jì)初生產(chǎn)第一套國(guó)產(chǎn)RTO以來(lái)，經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，蓄熱式熱氧化技術(shù)與蓄熱式催化氧化技術(shù)已得到較為廣泛且成功的應(yīng)用，涉及的行業(yè)眾多，如石油及化工業(yè)、汽車(chē)涂裝、醫(yī)化行業(yè)等。
3.1蓄熱式熱氧化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例
MEGTEG公司自主研制了VOCSIDIZER裝置，還可根據(jù)客戶(hù)的實(shí)際要求進(jìn)行成套設(shè)計(jì)。澳大利亞BHPBilliton公司研發(fā)的煤礦乏風(fēng)流向變換熱氧化反應(yīng)裝置，用于處理乏風(fēng)濃度為0.9%、流量為62500m3/h的煤礦乏風(fēng)，取得了理想的處理效果。
隨著我國(guó)醫(yī)藥行業(yè)的迅速發(fā)展，醫(yī)藥化工行業(yè)產(chǎn)生的廢氣造成的污染也日益嚴(yán)重。蓄熱式熱氧化技術(shù)在該行業(yè)的應(yīng)用已有不少成功的案例。浙江省環(huán)境保護(hù)科學(xué)設(shè)計(jì)研究院針對(duì)總風(fēng)量為20000m3/h、濃度波動(dòng)大的醫(yī)化廢氣，設(shè)計(jì)了一臺(tái)RTO裝置，使得廢氣得到有效去除，達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)。浙江某藥業(yè)公司通過(guò)分析對(duì)比各種處理技術(shù)，也選擇了對(duì)廢氣選擇性小的RTO裝置用于末端治理，取得了理想的處理效果。
對(duì)塑膠、橡膠業(yè)產(chǎn)生的有機(jī)廢氣，天津樂(lè)金渤天化學(xué)有限公司對(duì)其SBS生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的廢氣采用RTO技術(shù)進(jìn)行凈化處理，該廢氣流量為74000m3/h、VOCs濃度為1.7g/m3，得到了98%的處理效率。在造紙業(yè)，鎮(zhèn)江某公司采用三室RTO對(duì)羧基丁苯膠乳(XSBRL)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣量為4700m3/h、VOCs濃度小于20kg/h、風(fēng)量為10000m3/h的有機(jī)廢氣進(jìn)行凈化處理，結(jié)果表明，凈化效率高達(dá)99%，做到了節(jié)能、環(huán)保。
在順酐行業(yè)中，應(yīng)用RTO處理廢氣也取得了理想的處理效果，天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司針對(duì)常州某公司對(duì)30000t/h順酐尾氣進(jìn)行凈化處理，VOCs凈化率達(dá)到了99%。
此外，對(duì)于濃度低、風(fēng)量大的有機(jī)廢氣，不少企業(yè)采用沸石轉(zhuǎn)輪濃縮和蓄熱式熱氧化集成技術(shù)對(duì)該類(lèi)型廢氣進(jìn)行處理，如文獻(xiàn)給出，當(dāng)VOCs平均濃度在0.8g/m3、風(fēng)量為20000m3/h時(shí)，可將廢氣在進(jìn)入RTO裝置之前，先通過(guò)濃縮轉(zhuǎn)輪進(jìn)行濃縮，從而提高了VOCs廢氣在RTO裝置中的去除效率。
3.2蓄熱式催化氧化技術(shù)的工程應(yīng)用實(shí)例
蓄熱式催化氧化法集合了蓄熱式熱氧化與催化氧化兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，目前在國(guó)內(nèi)有機(jī)廢氣的處理方面也得到了廣泛應(yīng)用。
在涂裝業(yè)，因表面涂裝后，油漆經(jīng)過(guò)烘房固化過(guò)程中會(huì)使大量有機(jī)溶劑將揮發(fā)到空氣中，使廢氣排放量嚴(yán)重超標(biāo)。廈門(mén)某集裝箱生產(chǎn)公司對(duì)表面涂裝所產(chǎn)生廢氣，采用RCO裝置進(jìn)行處理，該廢氣風(fēng)量為4000m3/h、VOCs濃度約為3g/m3，達(dá)到了98%的VOCs去除效率。
在石油化工行業(yè)，吉林某公司對(duì)丁苯橡膠生產(chǎn)所產(chǎn)生的低濃度(260～520mg/m3)、大風(fēng)量(約30000m3/h)的有機(jī)廢氣采用RCO技術(shù)進(jìn)行了有效的凈化處理。同樣，沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮-催化燃燒集成新工藝對(duì)于處理大風(fēng)量、低濃度的有機(jī)廢氣也得到了顯著處理效果，其可處理的廢氣量范圍很大(幾千到十幾萬(wàn)m3/h)，有很好的應(yīng)用前景。
4結(jié)語(yǔ)
蓄熱式熱氧化技術(shù)將是有機(jī)廢氣處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一。該技術(shù)的推廣應(yīng)用將可創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)，但對(duì)于一些問(wèn)題也存值得進(jìn)一步深入探討。
(1)蓄熱體的堵塞和使用壽命問(wèn)題。蓄熱體為蓄熱技術(shù)中的關(guān)鍵部件，在運(yùn)行中它的破損形式總體可歸納為：高溫側(cè)蓄熱體變形、堵塞、通孔破裂和剝落、孔壁熔蝕、蓄熱體崩塌、錯(cuò)位等。因此不僅要在材料及結(jié)構(gòu)上改進(jìn)，還應(yīng)在致力于研究開(kāi)發(fā)新的制作工藝，從根本上解決堵塞問(wèn)題。
(2)由于企業(yè)有機(jī)廢氣的成分比較多元化、不穩(wěn)定，以及企業(yè)間歇生產(chǎn)的特點(diǎn)，使得有機(jī)廢氣濃度和廢氣量都有間歇性變化，因此導(dǎo)致RTO系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，因此如何使系統(tǒng)能夠更好地適應(yīng)濃度的波動(dòng)以及如何選取合適的蓄熱體尺寸、換向周期等來(lái)使系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)能耗降到一定低位，還需要學(xué)者們進(jìn)一步的深入研究。
總之，蓄熱式氧化技術(shù)處理效率高、熱回收率高，降低了系統(tǒng)能耗，可達(dá)到污染排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，將是有機(jī)廢氣處理領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。
