“着国家对大气污染的治理力度逐步加大,工业VOCs废气的污染情况也得到了国家和环保部门的重视,政治力度逐步加大,污染情况也得到了根本性的改变。”
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认识工业有机废气(VOCs)
VOCs(VolatileOrganicCompounds)是一种挥发性有机化合物,是常见的大气污染物,有害的VOCs主要包括丙酮、甲苯、苯酚、二甲基苯胺、甲醛、正己烷、乙酸乙酯、乙醇等,主要来源于化纤企业、化学涂料、油漆生产、制鞋制革行业、轮胎制造行业、金属涂装、精细化工、电子制造等行业。
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热分解(焚烧)工艺已成为VOCs废气治理的主流技术
随着国家对大气污染的治理力度逐步加大,工业VOCs废气的污染情况也得到了国家和环保部门的重视,政治力度逐步加大,污染情况也得到了根本性的改变。目前根据废气治理装置运行的稳定性、治理效果的可靠性、废气种类的广适性、工艺的安全性等要求,政府颁布的VOCs治理政策指导意见总结起来基本上是吸附、吸收、热分解(焚烧)这三种工艺及其组合工艺。在这三种工艺中,因为(焚烧)热分解工艺处理具有理念先进、处理效率高等特点让其成为治理VOCs废气的主流技术。
但由于我们国内的RTO系统技术起步较晚,很多环保公司的工程设计人员在没有充分了解热分解工艺特性,缺乏跟业主缺乏沟通、不能根据运行时的反馈及时进行调整,在缺少经验的情况下出现事故不能及时提出有效解决方案,导致各地频频出现装置爆炸、高耗能停开、装置故障率高等现象,严重影响企业的正常生产经营,部分还造成了严重的安全事故,造成经济损失和人员伤亡,也给整个环保废气行业发展带来了很多负面因素。
热分解工艺一般分为直燃(TO)、蓄热燃烧(RTO)、催化燃烧(CO)、蓄热催化燃烧(RCO)4种,只是燃烧方式和换热方式的两两不同组合,主要可以用于处理吸附浓缩气,也可以用于直接处理废气浓度3.5g/m3的中高浓度废气。
1、TO是将高浓废气送入燃烧室直接燃烧(燃烧室内一般有一股长明火),废气中有机物在℃以上燃烧生成CO2和水,高温燃烧气通过换热器与新进废气间接换热后排掉,换热效率一般≤60%,导致运行成本很高,只在少数能有效利用排放余热或有副产燃气的企业中应用。
2、RTO的燃烧方式与TO相同,只是将换热器改为蓄热陶瓷,高温燃烧气与新进废气交替进入蓄热陶瓷直接换热,热量利用率可提高到95%以上,理念先进,运行成本较低,是目前国家主推的废气治理工艺。
3、CO是采用贵重金属催化剂降低废气中有机物与O2的反应活化能,使得有机物可以在~℃较低的温度就能充分氧化生成CO2和H2O,属无焰燃烧,高温氧化气通过换热器与新进废气间接换热后排掉,热量利用率一般≤75%,常用于处理吸附剂再生脱附出来的高浓废气。
4、RCO燃烧方式与CO相同,换热方式与RTO相同,由于投资堪比RTO,能处理的废气种类受催化剂影响又比RTO少,所以较少企业采用RCO工艺。
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RTO设备腐蚀问题解析
因RTO设备运行温度高,除蓄热陶瓷之外的大部分材料只能选用钢材,腐蚀性介质对钢材的腐蚀又很严重。
在VOCs废气中,由于废气的成分复杂而多样,因此腐蚀性介质不是单一成分,如氯化氢、丙烯酸、乙酸、二乙胺等废气对系统设备前端具有腐蚀性。同时,它还可能包含二氯甲烷、苯甲酰氯、间苯二甲酰氯等成分,以及在RTO焚化后产生腐蚀性介质的其他成分,由于工艺因此对于设备和管道的防腐工作是RTO系统设计所要面临的长久性问题。
在设备的制造过程中,如果设计合理,选材得当,再加上运行管理较好,RTO蓄热床的出口温度一般不会超过摄氏度。如燃烧尾气出口管道选用了不锈钢材质,会导致腐蚀穿孔从而影响运行;烟囱、洗涤塔选用了PP材质,导致老化;后处理急冷碱洗塔选用了玻璃钢,引起碱对玻璃钢的腐蚀;切换阀门、反吹阀采用不锈钢材质,导致腐蚀泄漏而影响运行。
另外,系统进气预处理不充分,废气进气不分类,如卤素废气企业早期未作处理,无机酸尾气处理不彻底,直接进入RTO。大量的酸气造成焚烧炉设备的腐蚀及配套设施的腐蚀,还造成焚烧后烟囱冒白烟现象。废气焚烧后生成的强酸对RTO焚烧炉会造成比较严重的腐蚀。废气中的有机物焚烧后产生的有机盐冷却后的结晶体,残留在RTO蓄热室底部及排烟管道的管壁上,当废气切换时,还未处理的废气中的水汽、部分有机物(如甲醇等)被有机盐结晶体吸附,在下次排烟时该有机物被烟气带出,积存RTO蓄热室的底部,是造成RTO去除率下降、火灾隐患的原因,影响设备正常运行。燃烧产生的二噁英,导致尾气排放达不到要求。
对于不同的腐蚀部位,我们可以选择相应的耐腐蚀钢或合金,但其成本较高。如需要在考虑废气处理效果的同时考虑投入成本,防腐涂料是RTO系统中防腐措施的首选。
当前RTO系统经常伴随着两种腐蚀,即高温腐蚀和露点腐蚀。
(1)、露点腐蚀:露点是工艺气体降温过程中达到相变点产生液态结露,即气体凝结成液体时的温度,气液混合可产生水露点和酸露点烟气腐蚀。含腐蚀性介质的水蒸汽中含有的H+、CO2、SO2、SO3、NOX等会对设备及管道造成酸腐蚀,以及水蒸气中含有的CI-、Br-、I-、F-等卤族元素离子会对设备和管道造成点腐蚀。
(2)、高温腐蚀:金属材料与环境介质在高温下发生不可逆转的化学反应而退化的过程称为高温腐蚀,按与介质发生反应的形式,可分为氧化、硫化、氯化、氮化、碳化、钒蚀和热腐蚀,即高温腐蚀是金属材料在高温下与沉积在其表面的盐类(Na2S04、V、NaCl、K、Mg、Ga等)与氧化膜的交互作用而促使氧化加速的过程。金属材料在此类苛刻环境中发生多种固—气、固—气—液之间的化学和电化学反应,形成多种多样的腐蚀性产物,这些腐蚀反应导致材料使用寿命显著降低,增加安全隐患。
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KNM22高分子陶瓷聚合物材料在RTO系统中的应用
我们在RTO系统设计的过程中,除了不与腐蚀性气体直接接触以及做内保温的区域外,其他所有的管道和设备内部都应该考虑做相应的防腐措施。
目前高温防腐漆应用在RTO治理体系中的整体数据不算乐观,直接/间接原因多样,例如涂装时未按照实际要求规范涂装、漆膜实际干膜厚度不达标、涂装前金属表面处理等级不达标等都影响最终高温防腐漆的整体使用效果。
KNM22高分子陶瓷聚合物材料为什么说比较适用于RTO系统
KNM22高分子陶瓷聚合物材料是双组份、可以实现常温固化的高分子液体陶瓷涂料。它具有很强的耐酸碱腐蚀性能、高结合强度、高粘结性、强湿附着力的特点,可与金属、玻璃、木材、橡胶等材料牢固地结合;机械强度高,耐高温不易燃等特性。
现场使用时,只要将两组份按一定配比充分均匀地混合后进行涂装,短时间即可固化,使用方便。
①、耐高温性能,还具有很好的耐温差性,不易燃
KNM22高分子陶瓷聚合物材料可在℃温度下工作,在℃左右的温度下长期工作,除能满足RTO系统常规设备工况下的防腐要求,还能满足系统中产生高温的区域如高温管道、高低温烟气混合处、后端管道、引风机、排气筒以及反烧系统等需要长期高温防腐的需要。
材料没有挥发性气体,涂层固化后不易燃且具有一定的阻燃性能;较好的耐温差性让涂层在冷热交替等温差较大的环境下也不会形成开裂和剥落,仍能满足防护需要。
②、耐酸碱强度高,致密性好,适用性好,可用于多种复杂恶劣的重防腐环境
KNM22高分子陶瓷聚合物防腐涂料按照国标《GB/T-甲法》将盐酸、硫酸、氢氧化钠溶液溶液提升四倍至20%仍能符合技术要求;材料分子致密性高,施工后的涂膜密实光滑,能隔绝气、液相形态下的酸碱介质腐蚀,对于硫酸根离子、亚硫酸根离子尤其是氯离子这种渗透性强、较为活泼的酸根离子能很好的阻断其渗透,对设备基体进行有效防护;
③、结合强度高,湿附着力强,机械强度高且具有一定的韧性,不易开裂剥落
KNM22高分子陶瓷聚合物防腐材料固化后结合强度会比常规防腐涂料高出数倍,可达17MPa以上;分子之间的粘结强度更是能达到35MPa以上;湿附着力强,耐阴极剥离性能强,不易剥落;材料固化后形成的涂层机械强度高且具有一定的韧性,不易开裂,具有的耐磨性能可应对液体、粉尘、颗粒冲刷等机械磨损,能满足高耐久性要求的设备构件防护要求。
④、常温环境下即可实现涂层固化,环境性要求低,施工要求和程序简单,施工周期短;
对防护构件进行前期处理,满足施工的技术要求后,根据比例将KNM22高分子陶瓷涂料搅拌均匀后即可施工,材料无需加热即可自然固化成膜;不需要像玻璃鳞片材料要求一定的环境温度和湿度,施工环境要求较低;施工程序中不需要进行底涂和面涂,能大大缩减施工周期。
⑤、硬度高,耐磨、无挥发性气体环保无异味
KNM22高分子陶瓷聚合物材料固化后涂膜表面光滑,能起到减小阻力的作用,同时涂膜具有很强的疏水性,对于酸露点凝结的酸性溶液和粉尘具有很强的自洁性,能防垢耐污;材料无异味,无挥发物质,高温环境下也不会产生有害气体,是一款对环境友好的防腐涂料。
喷涂/刷涂KNM22高分子陶瓷聚合物材料的要求
①、KNM22涂层干膜厚度区间在μm-0μm;
②、使用前要对金属表面做除油、除尘、除锈及处理脆化层异物等,保证涂刷表面清洁干燥无污染;
③、涂装前应对金属表面进行打磨、拉毛处理、喷砂处理达到Sa2.5需求级别,以提高涂层的附着力,保证涂装效果和防腐效果。
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