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摘要：蓄熱式燃燒爐(RTO)是把生產(chǎn)排出的有機廢氣溫度提升到680-1050℃，在此高溫下直接分解成二氧化碳和水蒸氣，大量熱能從煙氣中轉(zhuǎn)移至蓄熱體，用來加熱下一次循環(huán)的待分解有機廢氣。RTO運行費用省，有機廢氣的處理效率可以達到95%-99%，國際上較先進設(shè)備的VOCS處理多采用這種方法。VOCs有機廢氣氧化燃燒是借助高溫，使有機物氧化分解為二氧化碳、水以及部分化合物，一般氧化處理效率可以達到95%-99%。燃燒法分直接氧化燃燒(TO)和蓄熱式燃燒(RTO)兩種，RTO比TO熱交換效率更高，更節(jié)能。

1 金屬表面處理概述：

隨著科學技術(shù)的進步，工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高，產(chǎn)品和工業(yè)設(shè)備的質(zhì)量也發(fā)生了變化。產(chǎn)品不僅需要耐腐蝕性和耐久性，而且還需要清潔美觀的外觀，美觀大方，具有一定的觀賞價值。因此，目前表面處理技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各種制造業(yè)。
表面處理技術(shù)始終在為金屬材料的保駕護航、增值添彩發(fā)揮著巨大的作用。一方面，它能顯著降低金屬(特別是鋼鐵)的腐蝕速度，為社會節(jié)約大量的財富，并可通過處理使之獲得亮麗的外觀。另一方面，表面處理技術(shù)還能設(shè)法賦予金屬各種與電、磁、光、聲、化學、機械等有關(guān)的新功能。
由于材料的功能多半都體現(xiàn)在其表面層上，因而有可能讓一些低廉的金屬材料經(jīng)過表面處理而獲得耐磨、減摩、磁化、導(dǎo)電、易焊接、化學催化等特殊功能，得以身價倍增。這就是說，金屬表面處理技術(shù)既能為其它加工工藝提供平整、清潔、美觀的表面，又能獨立地形成具有重要價值的新型表面材料。它對制造業(yè)發(fā)展所起到的作用是不容忽視的。
金屬表面處理技術(shù)涉及面廣，涉及面廣，各學科之間的距離很小，很少有人能掌握表面處理技術(shù)的全部內(nèi)容。此外，隨著科學技術(shù)的進步和需求的增長，新技術(shù)將被添加到列表中。然而，這種復(fù)雜而重要的綜合性技術(shù)長期以來一直被學術(shù)界所忽視。

2 蓄熱式燃燒技術(shù)的工作原理：蓄熱式燃燒技術(shù)在蓄熱器中采用熱交換原理。當煙氣排放時，高溫煙氣通過蓄熱器儲存熱量，蓄熱體釋放熱量，將燃燒空氣和氣體預(yù)熱到一定溫度，從而大大降低了加熱爐的燃料消耗。這是一種提高加熱爐熱效率、節(jié)能環(huán)保的新技術(shù)操作。

3 蓄熱式焚燒爐(RTO)工藝原理：兩床RTO 主體結(jié)構(gòu)由高溫氧化室、兩個陶瓷蓄熱體和四個切換閥門組成。當有機廢氣進入蓄熱體1 后， 蓄熱體1放熱，有機廢氣被加熱到800℃左右后在高溫氧化室燃燒燃燒后的高溫潔凈氣體通過蓄熱體2;蓄熱體2 吸熱，高溫氣體則被蓄熱體2 冷卻后，經(jīng)過切換閥排放。經(jīng)過一段時間，閥門切換，有機廢氣從蓄熱體2 進入，蓄熱體2 放熱加熱廢氣，廢氣被氧化燃燒后通過蓄熱體1，蓄熱體1 吸熱，高溫氣體被冷卻后通過切換閥排放。這樣周期性地切換，就可連續(xù)處理有機廢氣，同時無需或少量補充能量，達到節(jié)能效果。
對VOC 排放濃度和排放速率要求較高的情況下，可設(shè)計三個或五個蓄熱床，每個蓄熱床依次進行蓄熱—放熱—清掃的循環(huán)過程。對于高濃度(低于20%LEL)的有機氣體，可對氧化后的熱量進行二次余熱回收，回收方式可以是：加熱導(dǎo)熱油、蒸汽、熱水、熱風、熱風經(jīng)過濾后直接回用等，如圖所示。

3.1 蓄熱式焚燒爐（RTO）工藝流程

4 VOCs 廢氣處理簡介：金屬涂裝廢氣中VOCs 的組分比較復(fù)雜，主要成分有：甲苯、二甲苯、醋酸乙脂、環(huán)己酮、丁酮、異丙醇、丁醇等，針對鋁涂裝含VOCs 廢氣的處理，國內(nèi)不少環(huán)保企業(yè)研發(fā)出多種設(shè)備及工藝，主要工藝方式有幾種。

4.1 催化燃燒法該法的工作原理是：利用廢氣中的VOCs 在催化劑的作用下可以有效降低氧化轉(zhuǎn)化溫度的特點，在設(shè)備內(nèi)增加催化劑作為觸媒來降低VOCs 的氧化轉(zhuǎn)化溫度。首先將廢氣通過外來熱源加熱到催化起燃最低溫度280℃導(dǎo)入到裝有催化劑的催化床層，使得含有VOCs 的廢氣與催化劑充分接觸，并保持足夠的停留時間。被加熱后的VOCs依靠催化劑中的活性成分鉑Pt、鈀Pd 的活性作用，使廢氣中的有機物轉(zhuǎn)化氧化為無害的水和二氧化碳從而達到凈化廢氣的目的。
該方法的缺點是隨著設(shè)備周期的延長，催化劑的性能逐漸降低，處理效果也逐漸降低。同時，兩倍的維護成本較高，非甲烷總烴的殘留量超過了標準。

4.2 熱力燃燒法該法的工作原理是：利用廢氣中的VOCs 在高溫下分子鏈容易被擊破產(chǎn)生氧化轉(zhuǎn)化的原理，直接采用外來熱源將含有VOCs 的廢氣加熱到最低氧化轉(zhuǎn)化溫度750℃。首先把含有VOCs 的廢氣加熱到最低氧化轉(zhuǎn)化溫度750℃，并且停留足夠的分解時間，使廢氣中的VOCs 充分轉(zhuǎn)化氧化為水和二氧化碳，從而達到凈化廢氣的目的。且在合適的條件下可進行余熱利用，不僅凈化廢氣保護環(huán)境，同時余熱利用產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。該方法適用于任何廢氣溫度的場合，廢氣VOCs 濃度在中、高低的場合均能獲得較理想的處理效果，由于廢氣的裂解溫度高，燃料消耗較多，對于熱量不能充分利用的場合，造成運行成本高。

4.3 活性炭(碳纖維)吸附脫附該法的工作原理：利用活性炭(碳纖維)內(nèi)部微孔的物理吸附作用，把廢氣中的VOCs 吸附下來，從而達到凈化廢氣的目的。由于活性炭吸附只是把VOCs 吸附下來，并沒有把VOCs 真正轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)，并且吸附到一定程度會達到飽和，所以必須進行脫附再生。脫附的方法有飽和蒸汽脫附溶劑溶劑回收法、常壓過熱蒸汽脫附催化凈化法和直接催化燃燒熱空氣連續(xù)脫附。

采用活性炭吸附/脫附的方法適用于溫度<50℃且廢氣濃度<1,000mg/m3的場合。若廢氣溫度較高，有機物分子熱運動增強，則活性炭(碳纖維)的吸附效果明顯下降;廢氣濃度較高則活性炭(碳纖維)會迅速飽和，則必須采用連續(xù)脫附的方式。該法的缺點是對酮類物質(zhì)可以吸附但是再生效果很差，活性炭容易飽和，相對凈化效率較底。
4.4 蓄熱式熱力燃燒其廢氣處理的原理和熱力燃燒方法相同。不同的是蓄熱式方法安裝了蓄熱材料代替了熱力燃燒方法的換熱器，由于蓄熱材料具有較大的傳熱面積和熱容量，所以依靠對廢氣進氣/排氣方向的不斷切換，從而使蓄熱材料不斷的吸收熱量和放出熱量，達到節(jié)能效果。該方法的優(yōu)點在于安裝了蓄熱材料有效提高了換熱效率，通常高達95%以上，遠高于普通熱交換器的60%以下的換熱效率，在較低的廢氣濃度時可達到最低的運行費用，廢氣濃度達到2g/m3 即可實現(xiàn)無功運行，是目前國際通用且能源消耗最低的新型處理VCOs 的工藝方法。

5 RTO 節(jié)能減排核心利用RTO 節(jié)能減排的關(guān)鍵是優(yōu)化印刷涂布機和涂裝設(shè)備的進排氣系統(tǒng)，提高有機廢氣的排放濃度，減少總排氣量。因此，設(shè)備的無功損耗降低，設(shè)備投資減少，節(jié)能效果更明顯。
因為，當排出的有機廢氣VOCs 濃度較大時，超出RTO無功運行平衡點(一般濃度在3g/m2)以上的熱量，可回用到印刷涂布烘干箱上，還有從RTO 排出來處理后的氣體(溫度比進氣高60℃以上)，可通過熱交換器預(yù)熱新鮮空氣，再把預(yù)熱后氣體送到烘箱，這樣可大大節(jié)省加熱烘箱的能耗，為企業(yè)創(chuàng)造很大的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)節(jié)能減排，值得大力推廣。
對于鋼桶制造行業(yè)，排放濃度低于2.5g/m2，也可選用轉(zhuǎn)輪或活性碳吸附濃度廢氣，再把濃縮完的氣體適到RTO 燃燒。

6 總結(jié)金屬涂裝線外排廢氣采用蓄熱式焚燒工藝設(shè)備進行環(huán)保處理是非常合適和理想的，不僅處理效果優(yōu)異，能夠完全達標排放，而且運行能耗最省，是金屬涂裝企業(yè)環(huán)保處理的理想選擇。