蓄熱燃燒（RTO）與催（cuī）化燃燒（CO）的異（yì）同點，就看這十個方麵

隨著（zhe）國家對大氣汙染的整治力度加大，工業（yè）VOCs廢氣汙染情況得到了（le）根本性的（de）改變，根據對廢氣（qì）治理裝置運（yùn）行的穩定性、治理效果（guǒ）的可（kě）靠性、廢氣種類的廣適（shì）性、工藝的安全性等要求，大部分地方政府頒發的（de）VOCs治理政策指導意見中廢氣治理（lǐ）工藝（yì）基本上（shàng）是吸附、吸收、熱分解（焚（fén）燒）3種工藝及其組合工藝。
 
（焚燒）熱分解工藝成為VOCs廢氣治理的主流後技術（shù）裝備上得到了很大（dà）發展（zhǎn）提升，但由於很多環保公司的工程設計人員（yuán）與（yǔ）業主單位缺乏在初始設計時深入溝通、裝置運行時及時反饋、事故出現時的有效解決方案，使其不了解（jiě）熱分解工藝特性（xìng）盲目設計，導致各地頻頻出（chū）現裝置爆炸、高能耗停開、裝（zhuāng）置故障（zhàng）率高等現（xiàn）象，嚴重影響了企業的（de）正常生產經營，也（yě）給整個廢氣環（huán）保行（háng）業發展帶來了很多負麵因素。
01熱分解工藝簡（jiǎn）述
熱分解工藝一般分為直燃(TO)、蓄熱燃燒(RTO)、催化燃燒(CO)、蓄熱催化燃燒(RCO)4種，隻是燃燒方式和換熱方式的兩兩不同組合，主要可以用於處理（lǐ）吸附濃縮氣，也可以用（yòng）於直接處理（lǐ）廢氣濃度＞3.5g/m3的中高濃度（dù）廢氣。
1）TO是將高（gāo）濃廢氣送入燃燒室直接（jiē）燃（rán）燒(燃燒室內一般有一股長明火)，廢氣中有機物在750℃以上燃燒（shāo）生成CO₂和水，高溫燃燒氣（qì）通過換熱（rè）器與新進廢氣間接換熱後（hòu）排掉，換熱效率一（yī）般≤60%導致運行成本（běn）很高（gāo），隻（zhī）在少（shǎo）數能有效利用排放餘熱或有副產燃氣的企業中應用。
2）RTO的燃燒方式與TO相同，隻是將換熱器改為蓄熱陶瓷，高溫燃燒氣（qì）與新進廢氣交替進入蓄熱陶瓷直接換熱，熱（rè）量利用率可提高到90%以上，理念（niàn）先進，運（yùn）行成本較（jiào）低，是（shì）目前國家主推的廢氣治理工（gōng）藝。
3）CO是（shì）采用貴重金屬催（cuī）化劑降低廢氣中有機物與O₂的反應活化能，使得（dé）有機物可以在250～350℃較低的溫度就能充分氧化生成CO₂和H₂O，屬無焰燃燒，高溫氧化氣通過換（huàn）熱（rè）器與新進廢氣間接（jiē）換熱後排掉，熱量利用率一般（bān）≤75%，常用於處理吸附劑再生脫附出來的高濃廢氣。
4）RCO燃燒方式與CO相同，換熱（rè）方式與RTO相（xiàng）同（tóng），由於投資堪比RTO，能處理的廢氣種類受催（cuī）化劑影響（xiǎng）又比RTO少，所以很少（shǎo）企業采用RCO工藝。熱分解以RTO和CO的應用例子較多（duō），如果（guǒ）用於處理吸附脫附的濃縮氣，兩者差別不大，但若直接處（chù）理中高濃度廢氣時有（yǒu）很（hěn）大區別，需要企業認真對待。
常見的RTO和CO裝置工藝流程如圖（tú）1、圖2。
 
02RTO與CO在（zài）處理中高濃度廢氣中各方麵的異同
現就廢氣適用種類、廢氣濃度、廢氣流量（liàng）、輔助能源、儀表自控、安全風險、環保風險、動力負荷、主設備投資、運行成本等（děng）方麵進行比較。
2.1 廢氣適用種類
兩種工藝都可以用於處理烷烴（tīng）、芳香烴、酮、醇、酯、醚、部分含氮（dàn）化合物等有機廢氣。含硫（liú）磷類廢（fèi）氣會使催化劑中毒，不適合用CO處理，而如果（guǒ）忽（hū）略（luè）含（hán）硫磷廢（fèi）氣燃燒時對設備儀表的少量腐蝕，可以（yǐ）限製性的使用（yòng）RTO處理。
由於處理溫度（dù）均＜1150℃，兩種（zhǒng）工藝都不能用於處理含鹵代烴廢氣以避（bì）免產生二噁英。部分類似矽烷類的廢氣因為燃燒後生成的固體塵灰會堵塞催化劑或（huò）蓄熱陶瓷或切換閥密（mì）封（fēng）麵，所以RTO和CO都不能使用。
含漆霧粉塵類廢氣要預過濾以避免切換（huàn）閥關不緊、蓄熱體阻塞等現象，RTO的預處理要過（guò）濾到至少F6級；而CO處理廢（fèi）氣主（zhǔ）流通（tōng）道（dào）上無切換閥，加（jiā）上可以采用讓廢氣流速較高粉塵不易結存、定（dìng）期給整個係統升溫回火將粉塵剝離分解等方法，因此CO的預（yù）處理隻需簡單過濾到G4級。
此外，因為含易自聚有（yǒu）機物(如丁二烯、丙烯酸酯等)廢氣會影響到切換（huàn）閥的有效開閉（bì），同（tóng）時也可能在位（wèi）於廢氣進口（kǒu）處的蓄熱體上低溫沉積，使用RTO處理該（gāi）類廢（fèi）氣時會有安全（quán）隱患，而（ér）CO則不受影響。
2.2 廢氣濃（nóng）度
由於溫度（dù）的（de）提高會降低（dī）有機物爆炸下限（xiàn）濃度，通（tōng）常要控製（zhì）廢氣進口濃度＜25%LEL，常見（jiàn）有機（jī）物的爆炸下限和25%LEL如表1。
表1常見有（yǒu）機物的爆炸下限濃度和（hé）25%LEL
 
有（yǒu）機物氧化分解會放出大（dà）量熱量使得廢氣溫升（shēng），計算1000mg/m³的常見廢氣有機物（wù）絕熱溫升（shēng）如表2。
 
以CO處理室溫20℃的甲苯廢（fèi）氣為例（lì），為（wéi）避免催化氧（yǎng）化（huà）處理後排放氣“白煙”和冷凝濕氣對設備的腐蝕等情況，排放氣溫度一般取＞105℃，再考慮到換熱效率（lǜ）則常溫廢氣進出裝置後的（de）實際溫升應＞100℃
如（rú）果催化燃燒起始溫度為250℃，那麽廢氣催化氧化後的溫度為350℃，則對應廢氣初始濃度約為3130mg/m³時（shí）可維持係統熱量平（píng）衡而不用額外能源。若廢氣濃度進一步升（shēng）高到25%LEL，廢氣氧化後（hòu）溫度可達587℃，此時催化劑易流失且設備材質要求耐熱鋼，因此除非在催化劑層間安裝換熱管係統及時移走熱量，否則CO處理甲苯廢（fèi）氣佳濃度為3130～9390mg/m³。
廢（fèi）氣如（rú）果進口濃度過（guò）高，可進風稀析，稀析閥與氧化氣溫度連鎖；廢氣進口濃度如果（guǒ）為2130～3130mg/m3，可用電或燃氣提升廢氣進催化劑層的溫（wēn）度達到催化起燃（rán）溫度250℃；廢氣進口濃度如（rú）果＜2130mg/m³，可（kě）吸（xī）附濃縮後再用（yòng）CO處理脫附出的濃縮氣；如果廢氣初始溫度較高，比如很多烘箱廢氣有80℃，此時CO能處理的廢氣濃度可以相應降低到1560mg/m³。
同樣以（yǐ）RTO處理20℃的甲苯廢氣（qì）為例，由於RTO的燃燒爐內要有一個長明火點（diǎn）燃廢氣，而1.672×106kJ的燃燒器長明（míng）火消耗約5m3/h的（de）天然氣提供部分熱源，因此係統維持熱量平衡的廢氣進口濃度低可以到1700～2000mg/m³。如果（guǒ）RTO裝置設計從燃燒室（shì）引出部分高溫氣體另行降溫（wēn）後（hòu）回到燃燒室以避免燃燒溫度＞1000℃的工藝（yì），則可以提高（gāo）RTO處理廢氣的高濃度到25%LEL。
2.3 廢氣流（liú）量
一（yī）般單套RTO處理廢氣流量（liàng）為8000～50000m³/h，處理廢氣（qì）流量＜5000m³/h時的RTO裝置投資費比不合算，而處理廢氣流（liú）量＞50000m³/h則很容易出現偏流、局（jú）部過熱等現象影響廢氣分解效率。單套CO處理廢氣流量（liàng）為1000～20000m³/h，廢氣流（liú）量再加大，高（gāo）效換熱（rè）器設計困（kùn）難且催（cuī）化劑層也（yě）會出現明顯偏流局（jú）部過熱現（xiàn）象影響廢氣分解效率。
2.4 輔助能源
RTO的燃（rán）燒（shāo）室需要一支長明（míng）火，加上設備自重大、預熱時間（jiān）長，一般使用液化氣、天然氣、輕柴油等做為輔（fǔ）助能源（yuán），不建議使用電熱。
CO同（tóng）樣可以使用液化氣（qì）、天然氣、輕柴油等做為輔助能源，由於設備自重較RTO輕（qīng）50%，為了（le）避免增加一（yī）個需監管的（de）危險源，推（tuī）薦（jiàn）使用電加熱(前提是廢氣濃度＞3500mg/m³)，處理（lǐ）廢氣流（liú）量（liàng）15000m³/h的CO裝置電加熱（rè）係統隻180kW，其預熱時間≤1.5h。
2.5 儀表（biǎo）自控
從流程圖可以看出，除燃氣係統外RTO還需有大量（liàng）的壓力溫度檢測和切換閥門，且對（duì）閥門、儀表、自（zì）控等要求較高；而CO的廢氣主流通道管路無閥門，隻有簡單的溫度連鎖，自控要求較（jiào）低。
2.6 安全風險
RTO和CO都（dōu）非常適用於處理如（rú）塗布、印刷、製革、化纖、注塑等有機物濃度、種類、流量平穩的流水線（xiàn）廢氣，尤其是帶溫度（dù）的烘幹廢氣（qì）若采用吸附法還需要前置降溫到＜45℃，但如果（guǒ）使用RTO或CO，就可以充分利用其自身餘熱，大（dà）大降低（dī）廢氣處（chù）理成本（běn）和整條流水線的總能耗（hào）。可當部分環保企業將（jiāng）RTO用於儲運和化學合成企業的廢氣處（chù）理時卻出現很多的爆炸事故，爆炸基本（běn）上（shàng）是廢氣來源係統遇裝置回火爆炸，主要原（yuán）因如下:
1)RTO係統在裝置初運行時一切順利，但是運行1～2年後（hòu），部分儀表、調節閥會出現故障或突發停（tíng）電、停儀表氣等，導致係統（tǒng）安（ān）全自控設計失效，係統（tǒng）超溫爆炸。事實上大部（bù）分的業主是不具備有儀表（biǎo）自控專業維護人員，很難做到預判（pàn）並及時更換儀表閥門。
例如，廢氣進口濃（nóng）度需（xū）控製（zhì）在＜25%LEL，若采用氣相色譜型在線檢測儀，儀器采樣檢測得出結果加上自控閥響應時間（jiān）＞30min，失（shī）去安全控製（zhì）意（yì）義，因此一般采用較靈敏的光離子型在線可燃探測儀(3選2)，該探測儀半年需強製（zhì）檢驗1次，但（dàn）是如果（guǒ）廢氣中含有水汽、粉塵（chén）等將大（dà）大降低（dī）該檢測頭壽（shòu）命，而這種儀器失靈是突（tū）發（fā）性的。
2)RTO係統盡管采用了（le）一係列安全設計（jì），如廢氣收集預處理係統的防靜電、廢氣（qì）進（jìn）口濃度與稀析閥連鎖、廢氣預混緩衝罐、廢氣風機與負（fù）壓連（lián）鎖（suǒ）、廢氣水預洗滌（dí）等（děng），但是化工廠一定（dìng）會有（yǒu）事故氣緊急排放（fàng）或某些高濃廢氣正好集中排放導致的廢氣濃度暴（bào）增數倍的小概率事件，而處理10000m3/h廢氣流量的RTO裝置的緩衝罐容積大也≤20m3，折算緩衝（chōng）罐內停（tíng）留時間＜8s，過短的緩（huǎn）衝時間（jiān）導致（zhì）裝置的閥門切（qiē）換（huàn）等來不及，廢氣（qì）總（zǒng）管和預處理係統出現回火爆炸。這是明火作業的RTO的本性決定的，是（shì）無法根除的。
CO屬無（wú）焰氧化，加上換熱（rè）器等金屬結構隔離，就（jiù）是（shì）回火廢氣來源也達不到燃（rán）點；CO工藝管路上無閥門切換，不存在（zài）儀表失靈安全風險。
2.7 環保風險
RTO要求廢氣來源氣量和濃（nóng）度穩定，設計操作負荷彈性小，因此隻（zhī）適合用於連續穩定的（de）流水線廢氣，如果業主有間歇短暫高濃廢氣（qì）產生，則會頻繁出現因（yīn）安全濃度下限要求導致廢（fèi）氣在進裝置前（qián）被部分排空，存在環保風險（xiǎn）。
RTO裝置（zhì）設備繁雜，部件多，易出現設備故（gù）障廢氣排空事故。而CO要求（qiú）廢氣流量穩定（dìng），可（kě）以接受間歇的短暫的高濃廢氣。CO裝置設備簡單，部件少，設備故（gù）障（zhàng）也少。此外RTO燃燒室存在死角，廢氣綜合處理效率95%～97%，而CO廢氣是均勻通過（guò）催（cuī）化劑層，處理效（xiào）率＞99%，因此CO比RTO更容易環保（bǎo）達標，尤其是新環保標準甲（jiǎ）苯類廢氣（qì）從40mg/m³排放標準降低到10mg/m³後，RTO易出排放不（bú）達標環保事故。
高溫RTO會產生NOx，而CO因處理溫度（dù）低不（bú）產生NOx，盡管（guǎn）目前（qián）國家對有機廢氣裝置的NOx尚未規定，但（dàn）從鍋爐廢氣治理發展曆史來看（kàn），將會對處理氣量＞10000m³/h的廢氣裝置提出監管要求。
2.8 動（dòng）力負荷
RTO通（tōng）過精密過濾、2次總（zǒng）厚約2m的蓄（xù）熱陶瓷，裝置阻力至少3500～4000Pa；CO隻需通過簡單過濾、2次通過（guò）列管換熱器、總厚0.4m催（cuī）化劑層（céng），裝置阻力＜2500Pa，同樣的10000m³/h處理氣（qì）量，RTO風機電（diàn）機要22kW，CO風機電機隻需18.5kW，處理（lǐ）風量越大，風機功率差別越大。電機（jī）功率（lǜ）每減少1kW，每年電費減少3000元。
2.9 主設備投資
不計（jì）RTO裝置對業主要求的廢（fèi）氣預處理係統投資(通常由業主承擔)，10000m³/h處理氣量RTO主設備投資費用約100萬，而（ér）CO主設（shè）備投資費（fèi）用約60萬。
2.10 運行成（chéng）本
以10000m³/h處理氣（qì）量為例，RTO至（zhì）少要保證燃氣長（zhǎng）明火的基礎消耗，CO隻要廢氣濃度能源；RTO電耗比CO高5kWh；5年1換，其二次廢料要做危廢處理，CO的750kg催化劑2年1換，失活催化劑返廠回收。
03結論
分別從廢氣適用種類、廢氣濃度、廢氣（qì）流量、輔助能源、儀表自控、安全風險、環（huán）保（bǎo）風險、動力負荷、主設備投資、運行成本10個方麵分析的RTO與CO的異同，以期為企業在VOCs廢氣處理裝置選型時提供參考。