1蓄熱式熱力焚燒爐的工作原理
蓄熱式熱力焚燒爐（RTO），是一種高效的有機廢氣處理設(shè)備，其工作原理是，把有機廢氣加熱到760攝氏度以上，使廢氣中的揮發(fā)性有機物（VOCs）氧化分解為二氧化碳和水。氧化過程產(chǎn)生的熱量存儲在特制的陶瓷蓄熱體，使蓄熱體升溫“蓄熱”。陶瓷蓄熱體內(nèi)儲存的熱量用于預(yù)熱后續(xù)進入的有機廢氣，該過程為陶瓷蓄熱體的“放熱”過程，從而節(jié)省廢氣升溫過程的燃料消耗。
2 RTO在國內(nèi)的技術(shù)發(fā)展歷程
2.1 第一代RTO
第一代RTO是兩床式結(jié)構(gòu)，由兩個陶瓷蓄熱體填料床組成，以最簡單的一進一出過程完成“蓄熱”和“放熱”過程的切換。
RTO設(shè)備的分解效率主要由反應(yīng)溫度、停留時間、氣體流速等因素決定。兩床式RTO有2個蓄熱室，工作時2個蓄熱室大約1min-2min切換一次狀態(tài)（進口-出口），風(fēng)門在切換過程中大約有0.3s-0.6s的時間直接將高濃度的廢氣排到排放口，且當(dāng)前進氣蓄熱室底部殘留的未分解廢氣也被直接排出。大量工程應(yīng)用表明：兩床式RTO的VOCs的最大分解效率為95%，最大綜合熱效率為90%，進出口溫差高達45攝氏度。在閥切換時，廢氣管道內(nèi)的壓力波動范圍為±500pa，當(dāng)兩床式RTO進氣口VOCs濃度大于1g/m3時，出口濃度會超過北京和上海的地方排放標(biāo)準(zhǔn)（50mg/m3）。
2.2 第二代RTO
第二代RTO同樣是采用閥門切換式，由三個或多個陶瓷填充床組成, 在第一代RTO的基礎(chǔ)上增加了“吹掃”功能，大大的提高了廢氣分解效率。
以三床式RTO為例：
階段一：廢氣通過蓄熱床A被預(yù)熱，然后進入燃燒室燃燒，蓄熱床C中殘留未處理廢氣被凈化后的氣體反吹回燃燒室進行焚燒處理（吹掃功能），分解后的廢氣經(jīng)過蓄熱床B排出，同時蓄熱床B被加熱。
階段二：廢氣通過蓄熱床B被預(yù)熱，然后進入燃燒室燃燒，蓄熱床A中殘留未處理廢氣被凈化后的氣體反吹回燃燒室進行焚燒處理，分解后廢氣經(jīng)過蓄熱床C排出，同時蓄熱床C被加熱。
階段三：廢氣通過蓄熱床C被預(yù)熱，然后進人燃燒室燃燒，蓄熱床B中殘留未處理廢氣被凈化后的氣體反吹回燃燒室進行焚燒處理分解后廢氣經(jīng)過蓄熱床A排出，同時蓄熱床A被加熱。
如此周期性運行，廢氣在燃燒室內(nèi)氧化分解，燃燒室內(nèi)溫度維持在設(shè)定溫度（一般為800-850攝氏度）。當(dāng)RTO進氣口的廢氣濃度達到一定值時，VOCs氧化釋放的熱量能夠維持RTO蓄熱和放熱的能量儲備，則此時RTO不需要使用燃料就能夠維持燃燒室內(nèi)的溫度。
大量工程應(yīng)用表明：三床式RTO的VOCs的最高分解效率可達99%，最大綜合熱效率可達95%，進出口溫差在40攝氏度左右，在閥切換時，廢氣管道內(nèi)的壓力波動在±250pa。三床式RTO的VOCs處理濃度不能超過5g/m3，不然會超過北京和上海的地方排放標(biāo)準(zhǔn)。另外由于其比表面積較大所以自身運行散熱量較大，降低了可供回用的余熱量。
2.3 第三代RTO
第三代RTO采用旋轉(zhuǎn)式分流導(dǎo)向，在爐膛內(nèi)設(shè)置多個等份的陶瓷填料床，通過旋轉(zhuǎn)換向閥的轉(zhuǎn)動把有機廢氣導(dǎo)向各個蓄熱床進行預(yù)熱和氧化分解。
旋轉(zhuǎn)式RTO主要由燃燒室、陶瓷填料床和旋轉(zhuǎn)閥等組成。爐體分成12個陶瓷填料床，其功能分為5個進氣室（預(yù)熱區(qū)）、5個出氣室（冷卻區(qū)）、1個吹掃室和1個隔離室。廢氣分配閥由電機帶動，作連續(xù)、勻速轉(zhuǎn)動，在分配閥的作用下，廢氣緩慢在12個室之間依次通過。廢氣經(jīng)進氣分配器進入預(yù)熱區(qū)，使廢氣預(yù)熱到一定溫度后進入頂部的燃燒室，并完全氧化分解。凈化后的高溫氣體離開燃燒室，進入冷卻區(qū)，將熱量傳給陶瓷蓄熱體，而氣體被冷卻，并通過氣體分配器排出。冷卻區(qū)的陶瓷蓄熱體吸熱，“儲存”大量的熱量（用于下個循環(huán)加熱廢氣）。
如此不斷地交替進行，廢氣在燃燒室內(nèi)氧化分解，當(dāng)廢氣中VOCs濃度超過一定值，氧化分解釋放熱量足以維持燃燒室的反應(yīng)溫度時，則不需要用燃料進行加熱，最大限度的保證能量循環(huán)利用。
大量工程應(yīng)用表明：旋轉(zhuǎn)式RTO的VOCs的最高分解效率可達99.5%，熱效率可達97%，其進出口溫差20攝氏度左右，最大限度的降低了RTO運行中的熱損失，保證了熱能的二次回收利用。旋轉(zhuǎn)閥的平穩(wěn)連續(xù)轉(zhuǎn)動，對廢氣管道的壓力影響僅為±25pa，對于生產(chǎn)光學(xué)材料的廠家來說極其重要。由于具有很高的分解效率，旋轉(zhuǎn)式RTO的VOCs入口廢氣濃度可高達10g/m3。
2.4 不同類型RTO性能對比
以30000m3/h為參考，各類RTO的性能情況表
從以上表格可以看出，在保證VOCs達標(biāo)排放的前提下，旋轉(zhuǎn)式RTO的基本性能都優(yōu)于三床式RTO。
3結(jié)語
自2016年北京《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/501-2017）的頒布實施后，北京率先實施地標(biāo)50mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)，目前已有19個省份陸續(xù)執(zhí)行50mg/m3標(biāo)準(zhǔn)。世界主要發(fā)達國家VOCs廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，美國是180mg/m3，歐盟是150mg/m3，日本是300mg/m3，中國國標(biāo)是120mg/m3；全世界RTO設(shè)備制造商2016年起才開始研發(fā)生產(chǎn)高標(biāo)準(zhǔn)要求的RTO，高標(biāo)準(zhǔn)RTO最長運行時間只有2.5年。國內(nèi)外高排放標(biāo)準(zhǔn)的RTO技術(shù)研發(fā)基本站在了同一起跑線上。
綜上，為了滿足環(huán)境治理的達標(biāo)排放以及控制企業(yè)投資成本的高要求，提高設(shè)備運行效益，減排降耗，蓄熱式熱力焚燒爐（RTO）也在不斷的技術(shù)改進。隨著國家環(huán)保及企業(yè)對廢氣處理設(shè)備的要求逐漸提高，兩床式RTO已逐漸被淘汰。三床式RTO較早進入我國市場，所以目前市場占有比例較大。由于旋轉(zhuǎn)式RTO的綜合性能要比三床式RTO更好，所以考慮到環(huán)保要求和成本控制，旋轉(zhuǎn)式RTO正在擴大市場占有率。