RTO蓄热焚烧炉之UV光解催化氧化技术

对于低浓度大风量的VOCs处理，目前广泛采用UV光催化处理方法，影响其效率的主要因素包括光源、催化剂、温湿度和滞留时间等，解决UV光催化处理VOCs的关键技术必须从相应的光源选择、催化剂优化和设备空间结构改善等开始。 净化设备的制造也存在自动化程度低、检测欠缺、评价不合理等问题，需要重视。 低浓度大风量VOCs的UV光催化氧化技术原理： UV光催化净化原理主要是组合光解和光催化氧化技术。 光解技术利用185nm的短波长紫外光分解废气分子，在切断分子链的同时，解除空气中的水和氧，生成羟基自由基、臭氧等高级氧化剂，氧化去除VOCs。 光催化氧化技术是在设备中添加纳米级活性物质，通过紫外线，产生更强的催化分解功能。

作为催化剂的TiO2廉价、源广、对紫外光的吸收率高、对光腐蚀的稳定性和催化活性高、无毒性，对许多有机物有很强的吸附作用，因此成为各种试验研究中最常用的光催化剂。 光催化反应面临的问题主要有催化失活、反应动力学常数小、不可预测的反应机理等，同时湿度可以控制光催化速度，特别是在有机废气浓度大时，这种影响更为显着，因此限制了光催化技术在湿度大的废气处理中的应用。

(1)排放气体浓度的影响： UV光催化对策VOCs的适用范围主要包括涂装工厂、印刷、电子、制药、食品等行业产生的低浓度有机排放气体，对20-200ppm以下的浓度效果好，随着VOCs浓度的升高，分解效率也降低。

(2)低相对湿度的影响：在一定的湿度条件下，氧吸收了大部分的185nm紫外光，但随着湿度的进一步增加，一部分水蒸气和氧竞争吸收了185nm波长的紫外光，水蒸气吸收了更多的185nm紫外光，同时产生了更多的羟自由基。 由于水蒸气与活性氧反应生成羟自由基，羟自由基的氧化性比臭氧和活性氧强，光解的速度显着加快，促进了每单位时间的废气去除率的增加，在相对湿度为30-65%的范围内光解效率上升，当相对湿度超过70%时。

(3)风速的影响：风速越大，水蒸气出入口的绝对湿度差越小，也就是说风速越大，羟自由基产生量的绝对值也越少，这一点在很多实验中得到了证明。 因此，在风速小的情况下，羟基自由基对挥发性有机物VOCs的贡献大，在风速大的情况下，羟基自由基对有机物分解的作用十分有限。 风速也影响紫外灯的灯管表面温度，灯管表面温度与紫外灯的发光效率直接相关，如果灯管表面温度高于某一值，则直接影响其发光效率。 在设备测试中，风速低于2m/s时，反应效果好。

(4)光源的影响：目前选择了185nm和254nm两个波段的真空紫外灯，但市场上的UV灯质量差。

目前市场上主要的紫外灯都是低压汞灯(液汞或汞排列灯)，发射紫外线的机理是利用汞等离子体态的激发发光，其中185nm和254nm是其特征光谱。 通过比较185nm和254nm的透射率，灯材质一般为合成石英。

(5)合理的设备空间布局和结构：净化设备的制造存在一些问题，目前UV光催化管理VOCs设备的自动化程度低，几乎没有自动检测和监控功能，因此不能有效地评价整个产品的效果。 合理处理催化剂的配置、数量，要正确处理透光性和气体的流速，必须进行合理的能量整合和结构优化。 否则，许多设备的有效去除率是不够的。 由于不同灯配置方式的紫外灯的光功率随距离的不同衰减较快，因此光分解部分的紫外灯不太能分散。 否则，光分解空间的紫外灯功率过低，分解效率急剧下降。 当然太密也不行。 一方面温度太高，另一方面镇流器不好放。 光解紫外灯间距最好在10厘米以下，光催化部分紫外灯间距最好在10厘米以下，从灯到光催化网的间距最好在8厘米以下。

RTO烟气余热中水作为介质的热量效益

企业在生产过程中产生有机废气。通过废气管集中输送到RTO装置中，进行750℃左右的高温焚烧处理;这些废气燃烧后产生的能量，被 RTO 内部的陶瓷蓄热体进行热量回用后，最终排入大气的烟气温度，为200～250 ℃之间。这部分的热量可以采用水作为这部分烟气能量回收的介质，利用这些低温烟气的余热来制备热水，从而实现RTO蓄热焚烧炉设备烟气排放余热回收利用的目的。

以某企业为例，其RTO废气处理量为 7 万 m3/ h，废气处理后排烟温度约为200 ℃。采用换热器回收部分热量，使排烟温度降至 120 ℃后放。其余热回收经济效益计算公式如下：

70 000(m3/h)×1.2×0.24×(200 - 120)×16(h/d)×250(d/a)×0.7(系统综合利用率)/ 8 000(天然气热值)= 5564480(m3/a)

564480(m3/a)×2.86(元 / m3 )= 1614412.8(元 /a)

上面计算中，效益随生产线的实际工作时间(年时基数)变化而变化。也会根据排烟温度、水路的水量、进出口温差的变化而变化。

但是由此可见，利用这些低温烟气的余热来制备热水，可以输送到热水锅炉或其他需要热水的地方充分利用，不但可以提高全厂的热效率，降低总体能耗，还能提高经济益。而且响应了国家节能减排的政策，为社会环境保护作出一定贡献。

RTO设备设备的优点及缺点

随着国家对环保的重视，环保要求越来越严格，越来越多的企业选择RTO设备来处理废气。RTO设备通过多年的运行与实践，发现RTO设备的一些优点和缺点。

其优点主要有：

(1)  RTO设备几乎可以处理所有的VOCS的废气。

(2) RTO设备可以适应废气中VOCS的浓度变化及组成变化。

(3) RTO设备的净化效率高，可以达到95%以上。

(4) RTO设备运行简单，维护工作少，操作安全。

(5) RTO设备使用寿命长

(6) RTO设备对废气中夹带少量灰尘、固体颗粒不敏感；

(7) RTO设备在所有热力燃烧净化法中热效率最高(>90％)；

(8) RTO设备在合适的废气浓度条件下无需添加辅助燃烧而实   现自供热操作；

 

其主要缺点有：

（1）RTO设备装置重量大、容积大；

（2）投资费用相对较高；

（3）对于大风量、低浓度废气而言，运行费用偏高；