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蓄热式(催化)燃烧技术逐步替代传统的(催化)燃烧技术

2019-09-15 17:24:27

催化燃烧技术和高温焚烧技术是较为普遍的燃烧VOCs治理技术,也是目前VOCs治理较为有效彻底的治理技术。不需要对废气中的有机物进行回收利用时,通常采用燃烧法进行治理。无论是热力焚烧法还是催化燃烧法都需要将废气加热到相应的燃烧温度。如果废气中有机物的浓度较高,废气燃烧后所产生的热量可以维持有机物分 解所需要的反应温度,光氧废气净化器采用燃烧法是一种经济可行的方法。传统的催化燃烧技术和高温焚烧技术由于换热效率低,当废气中有机物浓度较低时,需要大量能耗,治理设备运行费用高。为了提高热利用效率,降低设备的运行费用,近年来发展了蓄热式热力焚烧技术(RTO )和蓄热式催化燃烧技术(RCO )。蓄热系统是使用具有高热容量的陶瓷蓄热体,采用直接换热的方法将燃烧尾气的热量蓄积在蓄热体中,高温蓄热体直接加热待处理废气,换热效率可达到90%以上,而传统的间接换热器的换热效率一般在50%-v70%蓄热式(催化)燃烧技术的发展大大拓宽了催化燃烧技术和高温焚烧技术的应用范围,可以在较低浓度下使用,近年来得到了广泛应用,并逐步替代了传统的(催化)燃烧技术(特别是低浓度范围的VOCs废气治理)。

低温等离子体净化技术异军突起、乱象纷呈

低温等离子体净化技术是近年来发展起来的废气治理新技术。等离子体被称为物质的其4种形态,由电子、离子、自由基和中性粒子组成。低温等离子体有机气体净化就是利用介质放电所产生的等离子体以极快的速度反复轰击废气中的气体分子,去激活、电离、裂解废气中的各种成分,通过氧化等一系列复杂的化学反应,打开污染物分子内部的化学键,使复杂大分子污染物转变为一些小分子的物质(如二氧化碳和水),或使有毒有害物质转变为无害或低毒低害物质。

低温等离子体通常是通过前沿陡、脉宽窄(纳秒级)的高压脉冲放电在常温常压下获得,其中的高能电子、离子和自由基等活性粒子可与各种污染物如C0, HC, NOX,SOx, H2S, RSH等发生作用,转化为CO2, H2O, N2, S, SO2等无害或低害物质,从而使废气得到净化。其可促使一些在通常条件下不易进行的化学反应得以进行,甚至可在极短时间内完成。

实际上,要将不同的化学键打开,需要的能量不同,如C-H, C-0, C-N, C-S, 0-H,S-H等。当功率较低、放电所产生的活性粒子能量不足时,一些大分子物质只是被击碎后形成一些小分子化合物,并没有被彻底氧化。特别是对于混合气体的净化,有些分子容易被破坏并被彻底氧化,而有些分子则不易被破坏或者只是降解而未被彻底氧化。因此低温等离子体技术通常净化效率较低,一般只有30%-v70%(采用多级等离子体可提高净化效率)。对于某些化合物,如芳香类污染物,由于等离子体产生的能量有限,其净化效率较低。

由于光氧催化废气处理设备技术具有反应器阻力低(系统的动力消耗非常低)、装置简单、易于操作、占地面积小、使用方便等优点,受到了用户的青睐,近年来得到了迅速的发展。目前国内从事该技术的治理企业迅速发展到20~30家。但在实际应用中也存在很多问题,一是作为一项新技术,目前人们对于其作用机理的研究还不够充分,对于不同污染物如何有针对性地进行等离子体发生器的设计,目前还没有形成共识;二是目前很多企业只是在模仿该技术,对技术特点理解不够,甚至很多企业使用的是静电除尘技术,实际上没有达到等离子体的能量级别。造成目前该技术的应用鱼龙混杂,因此应尽快对该技术的应用进行规范。

生物技术的发展不断深入,适用范围逐渐拓宽

生物法较早应用于废气脱臭。近年来随着对有机污染物治理技术研究的不断深人,生物法逐步被应用于有机污染物的治理领域。生物法具有设备简单、投资及运行费用低,无二次污染等优点,但由于生物法对有机污染物的降解速率较低,只是在处理低浓度有机废气时才具经济性。此外,由于生物菌种对有机物的消化具有很强的专一性,只有易生物降解的有机物才可使用生物法进行净化,一般生物菌剂生物法处理有机废气的普适性较差。

由于具有绿色环保和处理费用较低等优点,近年来,生物法处理有机废气的研究工作进展很快,各种生物菌剂和填料的开发不断地取得突破,除了在除臭领域的应用外,近年来逐步拓展到酮类、醛类、脂类等多种类型的有机物的净化(在低浓度情况下使用),生物法在今后将会成为有机废气(特别是恶臭气体)治理的主要技术之一。

异味的产生源包括工业源和生活源。工业源包括炼油、塑料、橡胶、合成纤维、精细化工、日用化工、化学生物农药、化肥、纺织印染、工业污水处理、食品加工、肉产品加工、海产品加工、饲料加工等众多行业;生活源包括垃圾储存与转运、垃圾填埋与焚烧处理、生活污水处理、堆肥、餐饮油烟等等。异味污染物排放浓度低,一般在几十ppm以下,有的甚至在ppb级,治理困难。异味治理涉及到民生问题,影响社会安定,因此近年来各地环保部门明显加大了对异味的治理力度。由于涉及的行业众多,加之之前对异味的治理不重视,因而目前异味治理的市场巨大。

异味的治理技术涉及吸附技术、吸收技术、生物技术、低温等离子体技术、光氧化及光催化技术等,各种治理技术均有所应用,其中以吸附技术、吸收技术、生物技术、低温等离子体技术为主,光氧催化废气净化器及光催化技术近年来也部分得到了应用,但具体、长期的治理效果有待进一步考察与评估。此外,采用植物液掩蔽法去除异味在诸如垃圾转运站等场合也得到了大量的应用。从目前的实际治理情况来看,治理企业普遍缺乏针对不同来源废气特征的认识,废气的成分分析非常困难,在技术选择上存在很大的盲目性,致使很大一部分的治理项目效果不佳,导致重复进行治理的现象频发。