揮發性有機物（VOCs）作為細顆粒物（PM_2.5）和臭氧（O₃）形成的關鍵前體物，針對其進行管控是打贏藍天保衛戰的關鍵舉措之一。當前在國家和地方政策的推動下，工業源VOCs排放管控受到廣泛重視，圍繞工業企業VOCs管控投入了大量的治理設施和技術手段。蓄熱氧化技術（RTO）主要通過高溫將有機廢氣氧化成CO₂和H₂O，因其對VOCs處理穩定、減排貢獻巨大，當前在國內外得到廣泛應用。

一、RTO裝置簡介

蓄熱氧化技術（Regenerative Thermal Oxidizer，簡稱RTO）：是指將工業有機廢氣進行燃燒凈化處理，并利用蓄熱體對待處理廢氣進行換熱升溫、對凈化后排氣進行換熱降溫的技術。RTO裝置通常由蓄熱室、換向設備、燃燒室和控制系統等組成，主要包括二室RTO、多室RTO、旋轉式RTO等類型。

二室RTO

二室RTO結構主要包括：VOCs引風管、主風機、提升閥、RTO爐體、陶瓷蓄熱體、燃燒室、爐頭、煙囪等。其工作原理為將待處理的低溫廢氣經引風機進入蓄熱室A，陶瓷蓄熱體釋放熱量溫度降低，而有機廢氣升至較高的溫度后進入氧化室，在氧化室中燃燒器燃燒補充熱量，使廢氣升至設定的氧化溫度(760℃)，廢氣中的有機成分被分解成CO₂和H₂O。由于廢氣在蓄熱室內已被預熱，外加燃料的用量較少。凈化后的高溫廢氣離開氧化室，進入蓄熱室B，釋放熱量，溫度降低后由排氣風機經煙囪向空排放。而蓄熱室B的陶瓷蓄熱體吸熱，“貯存”大量的熱量（用于下個循環加熱廢氣）。一個循環完成后，進氣與出氣閥門進行一次切換，改變氣流方向（進入下一循環）。廢氣由蓄熱室B進入，凈化后的氣體由蓄熱室A排放。如此不斷地交替進行。一般兩床式RTO的處理效率可達95%。

圖1 二室RTO工藝流程圖

多室RTO

多室RTO結構主要包括：VOCs引風管、主風機、提升閥、RTO爐體、陶瓷蓄熱體、燃燒室、爐頭、吹掃回風管、煙囪等。以三室RTO為例，其工作原理為將待處理的低溫有機廢氣在入口風機作用下進入蓄熱室A的陶瓷介質層，陶瓷釋放熱量溫度降低，而有機廢氣升至較高的溫度之后進入燃燒室。在燃燒室中，燃燒器燃燒燃料放熱，使廢氣升至設定的氧化溫度760℃，廢氣中的有機物被分解成CO₂和H₂O。由于廢氣經過蓄熱室預熱，廢氣氧化也釋放一定的熱量，所以燃燒器燃料的用量較少。廢氣成為凈化的高溫氣體后離開燃燒室，進入蓄熱室B（上兩個循環陶瓷介質已被冷卻吹掃），釋放熱量，溫度降低后排放，而蓄熱室B的陶瓷吸熱，“儲存”大量的熱量（用于下個循環加熱使用）。蓄熱室C在這個循環中執行吹掃功能。完成后，蓄熱室的進氣與出氣閥門進行一次切換，蓄熱室B進氣，蓄熱室C出氣，蓄熱室A吹掃；再下個循環則是蓄熱室C進氣，蓄熱室A出氣，蓄熱室B吹掃，如此不斷地交替進行。一般三室的去除效率可達98%以上，可兼顧處理效率和經濟性要求。

圖2 三室RTO工藝流程圖

旋轉式RTO

旋轉式RTO主要由燃燒室、陶瓷填料床和旋轉閥等組成。爐體分成多個腔室，常見的為12室，5個室進廢氣、5個室出凈化氣，1個室清掃，1個室起隔離作用。廢氣分配閥由電機帶著連續、勻速轉動，在分配閥的作用下，廢氣緩慢在12個室之間連續切換。其原理是在高溫下將可燃廢氣氧化成對應的氧化物和水，從而凈化廢氣，并回收廢氣分解時所釋放出來的熱量，旋轉式RTO廢氣分解效率可高達99%以上，熱回收效率達到95%以上。

二、RTO系統運行要求

RTO焚燒爐的穩定運行是建立在各個部件都能正常運轉的基礎上的，常見RTO焚燒爐的關鍵部件有燃燒室、蓄熱室、切換閥及燒嘴等。

燃燒溫度

燃燒溫度主要指燃燒室可能達到的溫度，除了和廢氣的成分、性質及其含量相關外，還與廢氣進出燃燒室所帶的熱焓、廢氣污染物的燃燒熱值以及燃燒室內外的傳熱過程等有關，燃燒溫度一般在760℃～1050℃之間，特殊情況下可達1200℃。

停留時間

為保證有機廢氣達到較高的凈化率，通常要求氣體在燃燒室內保持一定的停留時間，原則上若燃燒室溫度越高、停留時間越長，則VOCs的轉化效率也越高。根據經驗，一般停留時間在0.75s左右，即可保證VOCs基本處理殆盡。延長時間可提高凈化率，但燃燒室容積也隨之增加。燃燒室的內襯一般采用陶瓷纖維等耐火絕熱材料，可以承受短時1200℃的高溫。

蓄熱體

蓄熱室中最為重要的組成單元為蓄熱體。一般來說，蓄熱體的材料主要有陶瓷和金屬兩種，RTO裝置的操作溫度較高，因此不能采用金屬材料。而陶瓷材料具有優良的耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等特點以及機械強度好、價廉等優點，性能基本滿足RTO的要求，所以目前RTO普遍采用陶瓷材料作為蓄熱體。蓄熱體是RTO系統的熱量載體，直接影響RTO的熱利用率，技術指標包括蓄熱能力、換熱速度、熱震穩定性、抗腐蝕能力等。目前常用的蓄熱體包括散堆材料（顆粒填料，如矩鞍環）和規整填料（如蜂窩填料和板波紋填料）。為了降低床層阻力，目前在RTO裝置中大多采用規整填料，特別是蜂窩狀陶瓷蓄熱體，蜂窩陶瓷蓄熱體與其它蓄熱體（如陶瓷球等）相比具有比表面積大，阻力損失小，熱脹冷縮系數小，抗熱性能好等特點。為保證較高的熱回收效率，要求蓄熱室進入口溫差不能太高，進出口溫差一般規定不大于60℃。為確保蓄熱體和流經蓄熱體的氣體能夠進行充分的熱交換，同時兼顧蓄熱室體積和系統壓降等因素平衡，蓄熱室的截面風速一般不宜大于2m/s。

切換閥

切換閥是RTO焚燒爐進行循環熱交換的關鍵部件，必須在規定的時間準確地進行切換，其穩定性和可靠性至關重要。切換閥的頻繁動作會造成磨損，積攢到一定程度會出現閥門密封不嚴、動作速度慢等問題，會較大地影響使用性能。

燒嘴

燒嘴的主要目的是不讓氣體與燃料混合地過快，這樣會形成局部高溫；但也不能混合過慢，否則可能導致燃料出現二次燃燒甚至燃燒不充分。為了確保燃料在低氧環境下燃燒，需要考慮到燃料與氣體間的擴散、與爐內廢氣的混合以及射流的角度及深度，這些參數應在設計之初根據實際的工藝需求準確計算，否則會直接影響RTO的焚燒效果。