蓄熱燃燒（RTO）與催化燃燒（CO）的異同點，就看這十個方麵

隨著國家（jiā）對（duì）大氣汙染的整治力度（dù）加大，工業VOCs廢氣汙染情況得到了根本性的改變，根據對廢氣治理裝置運（yùn）行的穩定性、治理效果的可靠性、廢氣種（zhǒng）類的廣適性、工藝的（de）安全（quán）性等要求，大部分地方政府頒發的（de）VOCs治理（lǐ）政策指導意見中廢氣治理工藝基本上是吸附、吸收、熱分解（焚（fén）燒）3種工藝及其組合工藝。
 
（焚燒（shāo））熱分解工藝（yì）成為VOCs廢氣治理的主流後技術裝備上得到了很大發展提升，但由於很多環保公司的工程設計人（rén）員與業（yè）主單位缺乏在初始設計時深入溝通（tōng）、裝置運行時（shí）及時反饋、事故出現時（shí）的有效解決（jué）方案，使其不了解熱分解工藝特性盲目設計（jì），導致各地頻頻出現裝置爆炸、高能耗停（tíng）開、裝置故障率高等現象，嚴重影響（xiǎng）了企業的正常生產經營，也給整個廢氣環保行業發展帶來了很多負麵因素。
01熱分解工藝簡述
熱分解工藝一般分為直燃(TO)、蓄熱燃燒(RTO)、催化燃燒（shāo）(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（yào）可以用於處理（lǐ）吸附濃縮氣（qì），也可以用於直接處理廢（fèi）氣濃度＞3.5g/m3的中高濃度廢氣。
1）TO是將（jiāng）高濃廢氣送入燃燒室（shì）直接燃燒(燃燒室內一般有一（yī）股長明火)，廢氣中有機物在750℃以上燃燒生成CO₂和水，高溫燃（rán）燒氣通過（guò）換熱器與新進廢（fèi）氣間接換（huàn）熱後排掉，換熱效（xiào）率一般≤60%導致運行成本很高，隻在少數（shù）能有效利用排放餘熱（rè）或有副產燃氣的企（qǐ）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（rán）燒氣與新進廢氣交替（tì）進入蓄熱陶瓷直接換熱，熱量利用率可提高到90%以上，理念先進，運行成（chéng）本較低（dī），是目前國家主推的廢氣治理工藝。
3）CO是采用貴重金屬催化劑降低廢氣中有機物與O₂的反應活化能，使（shǐ）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（guò）換熱器與新進廢氣間（jiān）接換熱後排掉，熱量利用率一般（bān）≤75%，常用於處理吸（xī）附劑再生脫附出來的高濃廢氣。
4）RCO燃燒方式與CO相同，換熱方式與RTO相同，由於投資堪比RTO，能處理的廢氣（qì）種類受催化劑影響又比RTO少，所（suǒ）以很少企（qǐ）業采（cǎi）用RCO工藝。熱分（fèn）解以RTO和CO的應用例子較多，如（rú）果用於處理吸（xī）附脫（tuō）附的（de）濃縮氣，兩者（zhě）差別不大，但若直接處理中高濃度廢氣（qì）時（shí）有很大區別，需（xū）要企業（yè）認真對待。
常見的（de）RTO和CO裝置工藝流程如圖1、圖2。
 
02RTO與CO在處理中高濃度廢氣中各方麵的異同（tóng）
現就廢氣（qì）適用（yòng）種類、廢（fèi）氣濃度、廢氣流量、輔助能源、儀表自控、安全風險、環保風險、動力（lì）負（fù）荷、主設備投（tóu）資、運行成本等方麵（miàn）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、芳香烴、酮（tóng）、醇、酯、醚、部分含氮（dàn）化合物等有機廢氣。含硫磷類廢氣會使催化劑中毒，不適合用CO處理，而如果忽略含硫磷廢氣燃燒（shāo）時對設備儀表的少量腐蝕，可以限製性的使用RTO處理。
由於處理溫度均＜1150℃，兩種工藝都不能用（yòng）於處理含鹵代（dài）烴廢氣以避免產生二噁英。部分類似（sì）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蓄熱陶（táo）瓷或切換閥（fá）密封麵，所以RTO和（hé）CO都（dōu）不能使用。
含漆霧粉塵（chén）類廢氣要預過濾以避免切換閥（fá）關（guān）不緊、蓄熱體阻塞等現（xiàn）象，RTO的預處理要過濾到（dào）至（zhì）少F6級；而CO處理廢氣主流通道上無切換閥，加上可以采用讓廢氣流速較高粉塵不易結（jié）存、定期給整個係統升溫回火將粉塵剝離分解等（děng）方法，因此CO的預處（chù）理（lǐ）隻（zhī）需簡單（dān）過濾到（dào）G4級。
此（cǐ）外，因為含易（yì）自聚有機物(如（rú）丁二烯、丙烯酸酯等)廢氣會影響到切換閥的有效（xiào）開閉，同時（shí）也可能在位於廢氣進口處的蓄熱體上低溫（wēn）沉積，使用RTO處理該類廢氣（qì）時會有安全隱（yǐn）患，而CO則不受影響。
2.2 廢氣濃度
由於溫度的提高會降低（dī）有機物爆炸下限濃度，通常要控製（zhì）廢氣進口濃度＜25%LEL，常見有機物（wù）的爆炸下限和（hé）25%LEL如表1。
表1常見有機物（wù）的爆炸下限濃度和25%LEL
 
有機物氧（yǎng）化（huà）分解會放出大量熱量使得廢氣溫升，計（jì）算1000mg/m³的（de）常見廢氣有機物絕熱溫升如表2。
 
以CO處理室溫20℃的甲苯廢氣為例，為避免催化氧化處理後（hòu）排放氣“白煙”和冷凝濕（shī）氣對設（shè）備的腐（fǔ）蝕等情況，排放（fàng）氣溫度一般取＞105℃，再考慮到換熱效率則常溫廢氣進出裝置後（hòu）的實際溫升應＞100℃
如果催化燃燒（shāo）起始溫度為250℃，那麽廢氣（qì）催化氧化後的溫度為（wéi）350℃，則對應廢氣初始濃度約為3130mg/m³時可維持係統熱量平衡而不用額外能源。若廢氣濃度進一步升高到25%LEL，廢氣氧化後溫度可（kě）達587℃，此時（shí）催化劑易流失且（qiě）設（shè）備材質要求耐熱（rè）鋼（gāng），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處理甲苯廢氣佳濃度為3130～9390mg/m³。
廢氣如果進口濃度過高，可進風稀析，稀析閥與（yǔ）氧化氣溫度（dù）連鎖；廢氣進口濃度如果為2130～3130mg/m3，可用電或燃氣提升廢氣進催化劑層的溫（wēn）度達到催化起燃溫度250℃；廢氣進口濃度如果＜2130mg/m³，可吸附濃縮後再（zài）用CO處理脫附出（chū）的濃縮氣；如果廢氣初始溫度較（jiào）高，比如很多烘箱廢（fèi）氣有（yǒu）80℃，此（cǐ）時（shí）CO能處理（lǐ）的廢（fèi）氣濃度可以（yǐ）相（xiàng）應降低到1560mg/m³。
同樣以RTO處理20℃的甲苯廢氣為例（lì），由於RTO的燃燒爐內要（yào）有一個長明火點燃廢氣，而1.672×106kJ的燃燒器長明火消（xiāo）耗約5m3/h的天然（rán）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（dào）1700～2000mg/m³。如（rú）果RTO裝（zhuāng）置設計從燃燒室引出部分高（gāo）溫氣體另行降溫後回到燃燒室以避免燃燒溫（wēn）度＞1000℃的工藝，則可以提高（gāo）RTO處理廢氣的高濃度到25%LEL。
2.3 廢氣流量
一般單套RTO處理廢（fèi）氣流量為8000～50000m³/h，處理廢氣流（liú）量＜5000m³/h時的RTO裝置投資費比不合算（suàn），而（ér）處理廢氣流量＞50000m³/h則很容易（yì）出現偏流、局部過熱等現象影響廢氣分解效率。單套CO處理廢氣（qì）流（liú）量為1000～20000m³/h，廢氣（qì）流量再加大，高效換熱器設計困難且（qiě）催化劑層也會出現明顯偏流（liú）局部過熱現象影（yǐng）響廢氣分解效率。
2.4 輔助（zhù）能源
RTO的燃燒室需要一支長明火，加上設備自重大、預（yù）熱時間長，一般使用液（yè）化氣、天然氣、輕柴油等做為輔助能源，不建議使用電熱。
CO同樣可以使用液化（huà）氣（qì）、天然氣、輕柴油等做為輔助能源，由於設備（bèi）自重較RTO輕50%，為了避免增加一個（gè）需監管的危險源，推薦使用電加熱(前提是廢氣濃度＞3500mg/m³)，處（chù）理（lǐ）廢氣流量15000m³/h的CO裝置電加熱係統隻180kW，其預熱時間≤1.5h。
2.5 儀表自控
從流程圖可以看出，除燃氣係統外RTO還需有大量的壓力（lì）溫度檢測和切換閥（fá）門，且對閥（fá）門、儀表、自控等要求較高；而CO的廢氣主流通道管路無閥門，隻有簡單的溫（wēn）度連鎖，自（zì）控要求較低。
2.6 安（ān）全風險
RTO和CO都非（fēi）常適用於（yú）處理如塗布、印刷、製革、化纖（xiān）、注塑等有機物濃度、種類、流量平穩的流水線廢氣，尤（yóu）其（qí）是帶溫度的烘（hōng）幹廢氣若采用吸附法還需要前置降溫到（dào）＜45℃，但如果使用RTO或CO，就可（kě）以充分利用其自身（shēn）餘熱，大大降低廢（fèi）氣（qì）處理成本和整條流水線（xiàn）的總能（néng）耗。可當部分環保企業將RTO用於儲運和化學合成企業的廢氣處理時卻出現很多的爆炸（zhà）事故，爆炸基本（běn）上是廢氣來源係（xì）統遇裝置回火爆炸，主要原因如下:
1)RTO係統在（zài）裝置初運行時（shí）一切順利，但是（shì）運行1～2年後，部分儀表（biǎo）、調節（jiē）閥會出現故障或突發停電、停儀表氣等，導致（zhì）係統安全自控設計失效，係統超溫爆炸。事實上大部分的（de）業主是不具備有儀表自控專業維（wéi）護人員，很難做到預判並及時更換儀表閥門。
例如，廢氣進口濃度需控製在＜25%LEL，若采用氣相色譜型在線檢測（cè）儀，儀器采樣檢測得出結果加上自（zì）控閥響應時間＞30min，失去安全控製意義，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（cì），但是如果廢氣中含有水（shuǐ）汽、粉塵等（děng）將（jiāng）大大降低該檢測頭壽命，而這（zhè）種儀器失靈是突發性（xìng）的。
2)RTO係統（tǒng）盡管采用了一係列安全設計，如廢氣（qì）收集預處（chù）理係統的防靜電、廢氣進口濃度與稀析閥連鎖、廢氣預混緩衝罐、廢氣風機（jī）與負壓連鎖、廢氣水預洗滌等，但是化工廠一定會有事故氣緊（jǐn）急排放或某些高濃廢氣正（zhèng）好集中排放導致的（de）廢氣濃度暴增數倍的小概率事（shì）件，而處理10000m3/h廢氣流量的RTO裝置的緩衝罐容積大也≤20m3，折算緩衝罐內停留時間＜8s，過短的緩衝時間導致裝置的閥（fá）門切換等來不及，廢氣總管（guǎn）和預處理係統出現（xiàn）回火爆炸。這是明火（huǒ）作業的RTO的本性決定（dìng）的（de），是無法（fǎ）根除（chú）的（de）。
CO屬無焰氧化，加上換熱器等金屬結構隔離，就（jiù）是回火廢氣來源也達不到燃點；CO工藝管路上（shàng）無閥門切換，不（bú）存在（zài）儀表失靈安全風險。
2.7 環（huán）保風險（xiǎn）
RTO要（yào）求廢氣來源氣量和濃度穩定，設計操作負荷彈性小，因此隻適合用於連續穩定的流水線廢氣，如果業主有間（jiān）歇短暫高濃廢氣產生，則（zé）會頻繁出現（xiàn）因安全濃度下限要求導致廢氣在進裝置（zhì）前被部分排空，存在環保（bǎo）風險。
RTO裝置設（shè）備繁雜，部件多，易出現設備故障（zhàng）廢氣排空（kōng）事故。而CO要求廢氣流量（liàng）穩定，可以接受間歇的短暫的高（gāo）濃廢氣。CO裝置設備簡單，部件少，設備故（gù）障也（yě）少。此外RTO燃（rán）燒室存在死角，廢氣綜合處理效率95%～97%，而CO廢氣是均勻通過催化劑層（céng），處（chù）理效率（lǜ）＞99%，因（yīn）此CO比RTO更容易環保達（dá）標，尤其是新環保標準甲苯類廢氣從40mg/m³排放標準降低到10mg/m³後，RTO易出（chū）排放不（bú）達（dá）標環保事故。
高溫（wēn）RTO會產生NOx，而CO因處理溫度（dù）低不產生NOx，盡管目前國家對（duì）有機廢氣裝置的NOx尚未規定，但從（cóng）鍋爐廢（fèi）氣治理發展曆史來看，將會（huì）對處理氣量＞10000m³/h的廢氣裝（zhuāng）置提出監管要求。
2.8 動力負荷
RTO通（tōng）過精密過濾、2次總厚約2m的蓄熱陶（táo）瓷，裝置阻力至少3500～4000Pa；CO隻需通過簡單過濾、2次通（tōng）過列管換熱器、總厚（hòu）0.4m催化劑層，裝置阻力＜2500Pa，同樣的10000m³/h處理氣量，RTO風機電機要22kW，CO風機（jī）電機隻需18.5kW，處（chù）理風量越大，風機功率差（chà）別越大。電機功率每減少1kW，每年（nián）電費減少3000元（yuán）。
2.9 主設備投資
不計RTO裝置對業（yè）主要求的廢氣預處理係統投資(通常由（yóu）業主承擔)，10000m³/h處理氣量RTO主設（shè）備投資費用約100萬，而CO主設備投資費用約60萬。
2.10 運行成本
以10000m³/h處（chù）理氣量為例，RTO至少要保證燃氣長明火的基礎消耗，CO隻要廢氣濃度能源；RTO電耗（hào）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（jì）2年1換，失活催化劑返廠回收。
03結論（lùn）
分別從廢氣適用（yòng）種（zhǒng）類、廢氣濃度、廢（fèi）氣流量、輔（fǔ）助（zhù）能源、儀表自（zì）控、安（ān）全風險、環保風險、動力負荷、主設備（bèi）投資、運行成（chéng）本10個方麵分析的RTO與CO的異同（tóng），以期為企業在VOCs廢氣處理裝（zhuāng）置選型時提供參考。