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廣東大辰環境工程有限公司
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rto和rco的區別 RTO RTO（Regenerative Thermal Oxidizer，蓄熱室氧化器）原理是把有機廢氣加熱到760℃以上使廢氣中的VOC氧化分解成CO2和H2O。氧化產生的高溫氣體流經特制的陶瓷蓄熱體，使陶瓷體
RTO
RTO（Regenerative Thermal Oxidizer，蓄熱室氧化器）原理是把有機廢氣加熱到760℃以上使廢氣中的VOC氧化分解成CO2和H2O。氧化產生的高溫氣體流經特制的陶瓷蓄熱體，使陶瓷體升溫而“蓄熱”，此蓄熱用于預熱后續進入的有機廢氣，從而節省廢氣升溫的燃料消耗。RTO技術適用于處理中低濃度（100-3500mg/m3）廢氣，分解效率為95%-99%。
RCO
RCO（Regenerative Catalytic Oxidation）原理是：步是催化劑對VOC分子的吸附，提高了反應物的濃度；第二步是催化氧化階段降低反應的活化能，提高了反應速率。借助催化劑可使有機廢氣在較低的起燃溫度下，發生無氧燃燒，分解成CO2和H2O放出大量的熱，與直接燃燒相比，具有起燃溫度低，能耗小的特點，某些情況下達到起燃溫度后無需外界供熱，反應溫度在250-400℃。
2RTO和RCO性能區別
達標性
RCO常用為堇青石陶瓷蜂窩為載體的貴金屬蜂窩催化劑，貴金屬鈀Pd、鉑Pt為活性成分。由于催化劑對廢氣成分具有選擇性，而化工生產采用多種成分溶劑混合使用，因此任何一種催化劑都不能確保所有成分VOC都能夠*氧化分解。
RCO處理VOC有機廢氣的綜合凈化高97%，在保證非甲烷總烴排放濃度低于50mg/m3條件下，RCO對于濃度高于1.67g/m3的廢氣處理不能達標排放。
節能性
熱效率是指，實際利用的熱量與理論可利用總熱量之比。爐體的表面熱量損失和余熱回用能力是影響其熱效率的兩個重要因素。經測試，RTO熱效率約為97%，RCO熱效率為95%。
測試中RTO蓄熱磚填充量為16 m3，在冷爐啟動工況下，RTO開機升溫至800℃時間為1.5h。RCO蓄熱磚填充量為8 m3，另陶瓷載體的催化劑為2.5 m3，在正常啟動工況下， 陶瓷填充量較少的RCO開機升溫至400℃時間為0.7h。在冷啟動階段RCO消耗的熱量較少。
經濟性
從設備制造的經濟性能來看，RTO和RCO蓄熱陶瓷填充量分別為16 m3和8 m3，但RCO還需填充2.7 m3的催化劑（催化劑的空速按15000 h-1選擇，催化劑用量△=（風量÷空速）×10/12=2.4，考慮催化劑的實際填充情況，實際需要填充的催化劑在2.7m3）。
普通品牌的貴金屬催化劑的價格約17 萬元/m3；RCO與RTO的整體結構和其他配置基本相同，即RCO設備的投資約是RTO設備的1.2倍。
RCO催化劑的使用壽命為8000-10000小時，如生產工況為24h，280天/年，即催化劑的壽命約1.5年，陶瓷蓄熱體的壽命在約8年。RTO因更換陶瓷蓄熱體的維護費用約2.4萬元/年，RCO因更換催化劑和陶瓷蓄熱體需要的維護費用約31.8萬元/年，RCO其他部件的維護和RTO相同。
適用性
RTO適用于連續性排放濃度較高的生產工藝廢氣處理，對于生產工藝中揮發的所有VOCs廢氣都可有效處理。
RCO冷啟動快、成本低，適用于間歇性的生產工況廢氣處理。廢氣中不能有S、P、AS、鹵素等使催化劑中毒的成份，且對于廢氣中的微量粉塵需深度過濾，否則將影響催化劑的效果；含S、CL等腐蝕性的廢氣在RTO、RCO中都不能處理。
采用傳統VOCs蓄熱催化燃燒裝置可以實現蓄換熱、VOCs催化燃燒的目的,但該裝備存在著不能*連續化、電控要求高、制造成本高、占地面積大等缺點。為解決上述問題,研制出連續式催化燃燒裝備。本文先對裝備背景進行講述,重點討論連續催化燃燒裝備原理、結構以及關鍵結構技術。
1 改進VOCs 催化燃燒裝備的原因
揮發性有機物（Volatile Organic Compounds， 簡稱VOCs），是國家大氣污染控制的重要對象，近幾年針對VOCs 排放出臺多項環保標準。國內工業VOCs凈化行業目前處于漸熱狀態，在有機揮發性廢氣催化燃燒裝備中，多數環保企業采用蓄熱式催化燃燒裝置，該技術方法采取兩室、三室及以上的蓄熱催化燃燒器，使VOCs 氣體發生催化氧化反應，產生的熱量存儲于蓄熱載體中，通過頻繁切換閥體（切變氣體流動管路），達到冷、熱流體熱量交換的目的。
蓄熱式催化燃燒裝備可以實現自給供熱，具有比較好的應用效果。然而，裝備本身存在著運行操作不能*連續化、設備制造成本較高、裝備使用時占用體積較大、安裝調試中對電氣控制要求較高等缺點，對此，需要設計一種操作簡單、可實現連續化運作、高效低成本的一體化VOCs 廢氣凈化裝備。
2 改進后的VOCs 連續催化燃燒裝備
本公司結合生產、施工的相關經驗，對過程裝備進行改進，改進后的裝備簡圖如圖1 所示。結構中包括以下幾個部分：①有機廢氣進口管、出口管；②廢氣進口濃度檢測控制器、催化劑床層進口溫度檢測控制器；③廢氣換熱器、電加熱棒、處理器上蓋板、氣流隔板；④催化劑床層、催化劑支撐板。
改進后的催化燃燒器可以進行連續化操作，有機廢氣進（冷氣）和出口（熱氣）均經過廢氣換熱器的進出端，冷側流體與熱側流體在換熱器中進行連續熱交換，利用熱量傳遞性質，熱流體的熱量經過壁傳熱、對流傳熱過程傳遞至冷流體中；廢氣換熱器的冷側出口氣，經過電加熱棒區域，對含VOCs 廢氣進行加熱升溫；經加熱的廢氣順著壓力梯度會越過氣流隔板進入催化劑床層，廢氣在VOCs 催化劑表面發生催化氧化作用，可以實現在較低溫度下廢氣催化燃燒，放出氧化反應熱。氣流順著催化劑宏觀孔道流動，經支撐板后進入廢氣換熱器，與冷流體間接接觸換熱，從廢氣換熱器的熱側出口流出，繼而完成最終排放。
3 新型VOCs 連續催化燃燒裝備技術淺析
3.1 廢氣熱交換器技術分析
廢氣熱交換器的結構設計是裝置的首要關鍵點，直接影響著裝備運行的穩定性和處理效率。在設計和安裝調試中需要考慮到以下幾個因素。
?。?）氣體流動情況與運行成本。氣體流動湍流程度越高，換熱效率就越高。湍流程度增加，意味著操作費用上也會隨之增加。在設計過程中既要考慮到運行效果，也要考慮設備制造成本和操作費用，因此需要對換熱器流體狀態方面進行優化。
?。?）換熱器內部結構與材料的選擇。換熱器管壁兩側均為氣相流體，前后進出口氣量基本接近，根據換熱器傳熱計算公式，為了增加熱交換效率，需要提高兩側氣體的傳熱系數。在實際應用中，在熱交換管內外安裝耐溫翅熱片，換熱效果會明顯增加。另外熱交換進出口兩側分別為高、低溫，氣體溫差較大，對材料抗熱應力性能要求較高，因此生產制造中需要采用抗熱應力材料。
?。?）換熱器的布置與運行的穩定性。對于換熱器的整體布置，一般情況下，立式或者臥式布置。本設計中為節省裝備的占用面積，熱交換器采用相對水平方向45 度排布。但應注意的是，進、出氣流會對換熱器管壁產生沖卸力，兩種沖卸力對換熱器共同作用，形成扭矩，極大的影響了換熱器的穩定運行，因此需要對換熱器四角和側壁進行牢固焊接。
?。?）密封性。進口氣體中含一定濃度的VOCs，出口氣體中基本不含有VOCs，熱交換器不進行密封處理，會出現“串氣”現象，導致設備出口氣體不能達到排放標準。對此，將換熱器冷端進口處與換熱器氣體進口之間、熱端出口與裝備出口之間用金屬直角擋板進行密封焊接。
3.2 電加熱器區域結構技術分析
電加熱器結構的設計會影響后續的催化燃燒工序，是該裝置設計的第二關鍵點。氣體經加熱后進入催化劑床層時，對氣體流動和溫度要求較高，具體如下：其一，氣體溫度需均勻，若溫度存在差異，經加熱的氣體進入催化床層反應后，導致催化床層溫度出現不均勻。催化氧化反應屬于放熱反應，繼而更容易出現床層溫度超出設計溫度的情況，影響催化劑的壽命。其二，氣體流動盡量均勻，對于催化劑，的情況是每個催化劑活性位都能與VOCs 分子同一停留時間接觸反應。若流動狀態不均勻，VOCs 分子停留時間上會出現差異，繼而會影響到催化劑的使用效率和使用成本。
本方案中加熱區域位于熱交換器、隔離板之間，形成“梯形”結構，換熱器出口氣流會與器壁存在碰撞，會損失部分能量，氣體流動也不均勻，對此保證氣體能夠均通、均勻加熱是設計中必須要考慮到的。
為了達到以上目的，本方案在“梯形”區域下部加熱區域要求加熱功率要低并設置非均一孔金屬網，靠近設備壁處設置小孔（孔徑接近整體式催化劑孔徑），目的是增加部分阻力，抵擋住拐角氣流的沖力，均勻氣流。在靠近擋板處網孔設置大孔，方便氣流的正常通過。另外在加熱棒之間參插大孔徑的金屬網塊，一方面加熱棒表面會產生高溫熱輻射，輻射至金屬網塊表面，加速了金屬網塊的加熱過程，除此之外，金屬網塊會進行快速熱傳導，擴大了加熱范圍，提高了氣- 固傳熱接觸面積。但在實際制造中還需要對加熱棒和網塊之間進行絕緣處理，或者在加熱棒外部套入隔網，防止觸碰導電。經過試驗測試，在氣量3000m3/h，氣體出口溫度測量截面點溫度相差5%，整體加熱區域氣體阻力大約30~50Pa，氣流均勻性較好。
3.3 催化燃燒催化劑技術分析
對于氣流在催化劑中的相關狀態和要求，在上述（二）中已部分介紹。除前述外，對催化劑設計和改造上還需要考慮以下重要的環節。
?。?）處理廢氣量應減少。廢氣量增大，若要達到規定去除率，在催化劑去除能力不變的情況下，需要增加催化劑的用量，但目前市場來看，效果較好的催化燃燒催化劑單價（元/m3）均在十幾萬元，會增加設備的成本。在實際操作中，可以先對廢氣的VOCs 進行濃縮預處理（濃縮操作需要低于爆炸極限），再通過脫附操作將VOCs 脫附出來（脫附濃度也需要低于爆炸極限），以降低裝置的使用投資成本和操作。
?。?）在催化劑用量計算上，需要綜合考慮到催化劑的類型、VOCs 的組成、反應溫度等因素，不能只參照某一因素考慮。
?。?）催化劑選擇應嚴謹。比如催化劑對含鹵素氣體要求較高，需優先對該種廢氣進行預處理，然而這樣會大大增加處理成本，因此要在工藝優化、成本綜合計算之后才能確定催化劑。對于可能會導致催化劑中毒的物質，需要對中毒物質進行預先去除。
?。?）催化劑使用過程中，需要保持表面潔凈，即定期對催化劑進行清洗工作?？梢圆捎脡嚎s空氣、過熱蒸汽、洗滌劑等方式進行清洗。對于廢氣中含有少量的有機顆粒，在低于設計溫度下運行操作時，不*燃燒易導致催化劑表面結碳，堵塞催化劑活性位，降低了催化劑使用效率，此時通入高溫蒸汽可以通過重整反應，去除積碳，可以還原催化劑的活性。
?。?）在催化劑材質上，選用導熱性能高的材料，比如整體式催化劑采用鋁金屬基（如圖2 所示），由于鋁金屬材料本身導熱性能高，加熱后的氣體經過金屬催化劑床層，催化劑活性組分可以迅速被起燃，催化效率很高。經測試，在裝置實際調試運行期間，催化劑被起燃的時間可以縮短50%~60%（與堇青石整體式蜂窩催化劑進行對比），另外金屬材質蓄熱能力低，這樣催化劑出口氣體的溫度會得到一定的提升，在一定的程度上熱量可以得到更好的回收利用。
?。?）催化劑的裝填也會對氣體的流動分布和催化劑床層溫度分布產生影響。在裝填中需要考慮到催化劑的密實性，裝填中要求均勻裝填，緊密一致，無空隙，催化劑床層邊壁保溫。在整體式催化劑層與層間以及催化劑床層邊緣處可以適當的添入多孔耐高溫綿，既可以避免由于層間孔道的錯位、邊緣空隙導致的氣流上的不均勻性和壁效應導致的氣體溝流、短流等現象，同時邊壁添入耐高溫綿之后會對設備起到一定的保溫效果。另外整體催化劑裝填前需要檢測，檢測結果上需要符合相關檢測標準。
蜂窩孔道截面形狀、孔徑、孔密度等參數的設計也很重要，這關系到氣阻，氣流均布性、氣體的停留時間、轉化效率等重要參數?？讖竭x擇越小，氣阻越大，停留時間越短，轉化效率較低，但廢氣處理量大。
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