蓄熱熱力燃燒在熱力燃燒的(de)基礎上增(zēng)加了熱量回收模塊,可從淨化(huà)氣中回收熱量用(yòng)於廢氣的預熱, 降低運行費用、節約能源。最早的蓄熱焚燒爐(regen? erative thermal oxidizer, RTO)出現在 20 世紀 70 年代的美國加利福尼亞州,被用於一家金(jīn)屬成品(pǐn)廠的(de)卷(juàn)材連續(xù)塗覆產線上。發展至今,RTO 已是一種技術成熟、應用廣泛的VOCs 處理裝置,其適用於處理大風量、低濃(nóng)度的VOCs 廢氣(0.1~12 g/m3)。RTO 可在達到(dào) 99% 去除(chú)和破壞效率 (destruction and removal effi? ciency, DRE)的基礎上,實現95% 以上(shàng)的熱能回收效率(thermal recovery efficiency, TRE)。
TRE 是評(píng)價 RTO 性能(néng)的一個重要指標,TRE 每(měi)降低 3%~5%,會 直(zhí)接導致裝置的能耗提(tí)高 2~10 倍[11]。得益於較高的TRE,RTO 在穩定運行後可實現自供熱運行,進(jìn)一步降低燃(rán)料消耗 。Geng 等(děng)[13]將5 000 m3/h(標(biāo)準大氣壓下,下同)的RTO 應用於無機材(cái)料煆燒尾氣的處理(lǐ)中,實驗結果顯示(shì)RTO 長期處於自供熱運行狀態,燃燒器僅在(zài)燃燒室溫度低(dī)於850 ℃時才會啟動,實際天然氣消耗量僅為(wéi) 4.5 m3 /h。另外, RTO 對於處理熱值較(jiào)高的VOCs 廢氣,還可(kě)將多餘熱量利用於生產過程中,進(jìn)一(yī)步(bù)節約能源。Bannai 等 利用RTO 產生的高溫淨化氣以提(tí)高燃氣輪機的蒸汽噴射溫度,運行結果表明該(gāi)套聯用係統使工廠的能源消耗減少23%、CO2 排放(fàng)量減少(shǎo)30.1% 以上。
處理不同濃度的(de)VOCs 廢氣,需要對RTO 進行適當的調整。對於(yú)低濃度VOCs 廢氣,可(kě)在RTO 前增(zēng)設VOCs 吸附濃縮裝置,如活性炭、沸石轉輪吸附(fù)等[7,15]以滿足進氣 VOCs 濃度要求,提(tí)高處理效率。Yang 等對(duì)比了以上2 種吸附濃縮裝置,結果表明沸(fèi)石適用(yòng)VOCs 濃度範圍廣、解吸徹(chè)底、耐熱性更好,更適合(hé)作(zuò)為轉輪的吸(xī)附材料。而對於高濃度VOCs 廢氣,必須(xū)采用空氣預混的方式,保證其濃度不超(chāo)過爆炸(zhà)下限(lower explosive limited,LEL)的 25%,避免爆炸風險[17]。出於安全考(kǎo)慮(lǜ),RTO 均設計有超溫(wēn)排放管路、緊急旁路,尤其是在處理易(yì)燃易爆、含有高(gāo)濃度(dù)VOCs 的(de)廢氣時,這些事故旁路的設計可以確(què)保裝置的安全運行。