单保涛
中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司山东 淄博 250000
摘要：随着环保要求的提高和人们对美好环境的向往，VOCs的治理需求愈发迫切，本文比较了各治理方法的缺点，认为RTO技术才是VOCs处理的方向，介绍了旋转式蓄热氧化炉的结构和工作原理，相较于两室和三室RTO，旋转式RTO技术具有占地面积小、运行压力平稳、关键组件寿命长、蓄热陶瓷填充量小等优点。只要控制好废气进气浓度，在保证安全的条件下旋转式RTO会成为主流的VOCs处理方式。
关键词 VOCs 旋转式 RTO 蓄热氧化炉扇区
经调查VOCs（挥发性有机物）排放量已接近或超过NOx排放量，2020年排放量已达到2600万吨[1]，在未来一段时期内，VOCs肯定是生态环境部门监管和处理重点对象。
目前VOCs废气有多种处理方法，主要包含吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法、生物降解法、直接燃烧、催化燃烧、蓄热式催化燃烧(RCO)、等离子体技术、光催化降解法等，但各项处理方法的缺点如下[2]：
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燃烧法是目前处理有机废气治理比较彻底的方法，当废气中VOCs浓度较低时，燃烧法能耗较大，为降低能耗，蓄热式热氧化焚烧炉（RTO）处理有机废气技术得到了长足的发展。我国RTO设备已经从2室RTO发展到3室RTO，近年国内又发展出具有7-12个腔室、第三代技术的“旋转式RTO”。
第三代RTO炉体分为多个扇区，对每个扇区又进行了功能区的划分即吹扫区、加热区、冷却区、隔离区。炉体自上而下又分为了燃烧室、蓄热层、分配室、进出气室、气体进出管道。废气首先进入进气室，然后依次经过分配室，蓄热层、燃烧室，在燃烧室高温燃烧后，高温废气由上到下冷却区，经过蓄热层时将热量传递并储存在蓄热层中，冷却下来的废气进入分配室、出气室然后进入烟囱，达标排出。待处理废气进入蓄热层时，由于氧化分解后产生的热量存储在蓄热层陶瓷砖内，此时待处理废气自下向上经过加蓄热层换热后温度会急剧上升，然后待处理废气进入燃烧室燃烧，达标的气体自上而下又经过蓄热层，把温度又存储在了陶瓷蓄热砖里为下一次循环废气进入存储热能，达标的气体依次经过冷却区的分配室、出气室最后进入烟囱排入大气[3]。
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以单筒式多阀门RTO为例，分配室和蓄热层分成8个扇区，分别为进气扇区、吹扫扇区、排气扇区和隔离扇区，每个扇区独立配置进气阀、排气阀、吹扫阀，通过开关阀门实现各扇区的功能切换。进气扇区，废气通过进气阀、分配室，经蓄热层预热后进入燃烧室焚烧，同时蓄热层被冷却。吹扫扇区，洁净空气通过吹扫阀进入分配室和蓄热层，把其中残留的废气吹扫进入燃烧室焚烧处理，蓄热层进一步冷却。排气扇区，经过焚烧净化后的高温气体经蓄热层、分配室从排气阀排出RTO，冷却后的蓄热层重新被加热，同时高温气体被冷却。以8扇区RTO为例，123号扇区为进气扇区时，4号扇区为隔离扇区，567号扇区为排气扇区，8号扇区为吹扫扇区，234号扇区为进气扇区时，5号扇区为隔离扇区，678号扇区为排气扇区，1号扇区为吹扫扇区。以此类推，每个扇区依次发挥每个扇区依次发挥进气、吹扫、排气功能。
旋转式RTO的优点：（1）占地面积小、结构紧凑。（2）运行平稳、无压力冲击。旋转式RTO使用废气旋转分配阀改变废气流向。废气旋转分配阀通过电机传动，运行速度缓慢，平均15s切换一个蓄热室，设备压力无波动。（3）设备关键件寿命长，旋转分配阀在驱动电机带动下以7.5min/r的速度旋转，密封面经过研磨具有良好的气密性，制造材料具有高度的耐高温、耐腐蚀特性，设计寿命长达20年。（4）经济性从设备制造的经济性能来看，以50000m3/h的进气风量为例，两床式、三床式和旋转式RTO的蓄热陶瓷填充量分别为45m3、67m3和24m3，旋转式RTO蓄热陶瓷的使用量和制造成本大幅降低。（5）旋转式RTO有着更强的余热利用能力，可以充分将废气燃烧余热储存利用，如果作业不连续造成废气间断的情况，采用闷炉保温技术，12h后炉内温度仍可维持在400℃以上，再次点火开机，30~60min即可使炉内温度达到850℃，节约启炉能耗[4]。
尽管旋转式RTO有诸多优点，但近几年，旋转式RTO也发生过闪爆事故，主要是入口污染物浓度过高，稀释风量不够，VOCs某段时间内浓度超过了其爆炸浓度下限造成了事故。解决办法是入口设置TVOC在线监控设施，确保污染物浓度维持在爆炸下限的20%以下，炉体和收集管道节点处安装爆破膜。
通过三代RTO在先进性、可靠性、达标性、节能性、经济性、实用性等几个方面的性能对比，旋转式RTO比床式RTO在各方面的性能均有较大的优势，旋转式RTO作为VOCs治理新技术，具有环保性、经济性好的特点，将来会得到市场的广泛认可。
[1]曾虹，刍议城市污水处理厂恶臭环境影响及控制对策.《建材与装饰》;2016-12-02.
[2]郭婷，叶代启．试点VOCs排污收费意味着什么．中国环境报，2015-7-20.
[3]一种单筒多阀蓄热式焚烧炉CN202010869509.5北京中航机电研究所;INVENTION_PUBLICATION；2020-08-24.
[4]郭阳，王伟，李明刚.VOCs治理新技术—旋转式RTO.《涂层与防护》;2019-01-01