在有機廢氣熱力燃燒淨化過程中會產生大量熱量，即排出淨化氣所（suǒ） 攜帶的熱（rè）量，這些熱（rè）量來自消耗的（de）輔助燃料和廢氣中所含的（de）可燃物質的燃燒。因 此，如何充分利用這部分（fèn）熱量（liàng）為生產過（guò）程所（suǒ）用（如果生產過程需要供（gòng）熱），借以減 少總能耗；以及如何把這部分熱量用於熱力燃燒（shāo）過程本身，例如通過冷卻淨化氣而 使入口廢（fèi）氣或燃燒（shāo）用空氣得到（dào）預熱，來減（jiǎn）少輔助燃料的消耗，甚至免去輔助燃料， 借以節省操作費用和額外（wài）的co2排放等，這些已成為評價熱（rè）力燃燒裝置經濟性的 重要指標。當然，在大多數情況下，回收熱量是要增添（tiān）設備（如換熱器），這方麵 增加的投資也應一起考慮。

在考（kǎo）慮熱量回收係統之前（qián），除了應采用合（hé）適的燃燒係統外，這裏特別要（yào）提出的 是要從源頭（tóu）抓起，即如何確定*合理的排風量，並在確保生產（chǎn）安全、操作人員的身（shēn） 體健康（kāng）的前提下，應采用各種措施使排風（fēng）量達到*小（xiǎo）（例如機器和設備加罩）。因 為處理的（de）風（fēng）量（liàng）愈小，熱力燃燒裝置的投資費也愈少；而且廢氣中有機物的濃（nóng）度（dù）也因 此提高，這樣可大大降低輔助燃料的消耗。

當廢氣中VOC濃（nóng）度低時，回收熱量主要用於預熱廢氣，這時可（kě）用蓄熱式換熱 器或間壁式換熱器；在蓄熱式換（huàn）熱器（qì）的情況下，有機廢氣可達到比一般間壁式換（huàn）熱 器更高的預熱溫度和熱效（xiào）率（lǜ）。如果廢氣中VOC濃（nóng）度較高，則除預熱廢氣外多餘的 熱量可用於加熱（rè）導熱（rè）油、生產熱水或蒸汽。今天主要介紹的（de）是的熱量回收係統，主要是指 帶間壁式換熱器的熱力燃燒（shāo）係統，而蓄熱式換熱器將在以後（hòu）進行講（jiǎng）解。

1.一般的熱力燃燒裝置

圖3. 6表示了無熱量（liàng）回收、經典的（de）熱力燃燒淨化裝置原理圖。燃燒用空氣和輔助燃料按照略為超過化學計量（liàng）係（xì）數方程的比例輸入燃（rán）燒器進行燃燒，然後再通入廢氣。高溫的燃燒煙氣與廢氣的混合，使廢氣 中有（yǒu）機物達到必需的（de）反應溫度而實現轉化。 如果廢氣中（zhōng）主要是碳氫化合（hé）物（wù），則在大多數 情況下燃燒溫度可達800°C左右，因而淨化氣（qì） 完（wán）全能達到排放標準後離開熱力燃燒裝置。因為這（zhè）裏的熱力燃燒，其目的是（shì）為了淨 化有機廢氣，而不是一般概念（niàn）上以產生熱能為宗旨的燃燒裝置，所（suǒ）以基於經濟考慮，在確保（bǎo）有機物完全轉化為無害的物質的前 提下，應將燃燒（shāo）溫度盡可能控製得較低。在熱力燃燒淨化裝置情況下，通（tōng）常是（shì）控製（zhì） 淨化氣的出口溫度保持恒定；較好的辦法是（shì），當廢氣中有機物濃度波動時，應該相 應地調節輔助（zhù）燃料的供給量。圖（tú）中的符號（TC）即表示通過（guò）測定淨化（huà）氣出口溫度 來控（kòng）製輔助（zhù）燃料的輸入量。要回收、利用的熱量就（jiù）是淨化氣離開燃燒室所攜帶的（de）熱量（liàng），其溫度（dù）一般在750°C左右。

2.設置燃（rán）燒空（kōng）氣和廢氣預熱器

為了盡可能降低（dī）輔助燃料的消耗，通常的辦法是利用高溫淨（jìng）化氣來預熱廢氣。 為進一步回收熱量（liàng），還可設置空氣預熱器；這是目前大多數用於有機廢氣淨化的熱 力（lì）燃燒裝置的情況。圖3.7表示了在燃燒室後設置兩（liǎng）個換（huàn）熱器，用來預（yù）熱廢氣和燃 燒用空氣，這（zhè）是方（fāng）案1。

要使有機廢氣達到較高的預熱溫度，高溫淨化氣應先通過廢氣預熱器，然後再 進入空氣預熱器。

  另一種方（fāng）法是燃燒器不（bú）用新鮮空氣來燃燒，而直接用有（yǒu）機廢氣代之（zhī），即隻設廢 氣預熱器。這樣，不但省略一台空氣預熱（rè）器，而且當排出淨化氣還有足夠熱（rè）量可利 用（yòng）時，例如還可再用另一台換熱器來（lái）產生熱水、加（jiā）熱導熱油等，並用於其他需要供

熱的生產過程。當然（rán），這裏的先決條件 是：有機廢氣中（zhōng）的含氧量（liàng）與周圍（wéi）環境空 氣差不多（duō）。對大多數有機廢氣來講，都 有足夠的氧量供給燃料和有機物的氧化 反（fǎn）應。這是方案2,如圖（tú）3. 8所示。

這種完全用有機廢氣代替（tì）新鮮空氣來燃燒的方案，是借助於"Combustor-燃燒係統”來實（shí）現的。在 該燃（rán）燒係統中，燃燒（shāo）器和反應空間是一（yī）個不可分（fèn）割（gē）的功能單元（yuán）。對上述兩種方案作（zuò）比較：在相同（tóng）條件下（反應（yīng）溫度800°C ；廢 氣預熱溫度500°C；廢氣中可燃物（溶劑）濃度6g/m3、熱值30000kJ/kg）,如果 方案1的燃（rán）料消耗以（yǐ）方案2為基準，則當空氣溫度為20°C和400°C時，方案1比方 案（àn）2多消耗燃料分別為90%和50%；而且廢氣（qì）中可燃物的濃度（dù）越高，對方案2更 為（wéi）有利。

3.熱量回收係統（tǒng）的經濟（jì）性（xìng）如何

在考（kǎo）察有機廢（fèi）氣熱力淨化裝（zhuāng）置的經濟（jì）性（xìng）時，需要對裝（zhuāng）置的（de）投資（zī）進行估算。由於（yú） 經濟核算隨時間、地（dì）點而變，而且各（gè）個國家、各（gè）個企業都有其相應的計算方法和規 範，所以沒有統一的計算標準。例如：對（duì）廢氣處理量在7800〜78000Nm3/h範圍內給出了一套熱力焚燒爐（間壁換熱式）投資費（fèi）用（yòng）的計算公（gōng）式， 並按不同的熱量回收率（回收熱量：0%、50%和70%）給出了相應的（de）係數和指 數，但未計及熱量回收係統帶（dài）來（lái）的（de）收益。在美國環境（jìng）保護署的“費用控製（zhì）手冊” （EPA UOAQPS Control Cost Manual"）中，對熱力焚燒爐費用估（gū）算都有一定規 範，例如按壓（yā）降大小估算（suàn）電耗：假定燃燒室壓降（jiàng）為IkPa；換熱器和其他壓降總共 為1〜3. 7kPa （相應於熱量回收率35%〜70%）等口。

為求取（qǔ）投資（zī）回收期（qī）限（xiàn），對熱力燃燒（shāo）裝置的熱量回收係統總投（tóu）資費和總節省費用的各個單項作了詳 細的分析計算。基於對燃料的消耗、風機電耗的計算，以及分析熱效率 與燃燒室溫度、廢（fèi）氣入口溫度的關係，提出了選擇熱力氧（yǎng）化器*好的熱（rè）量回收方案，這些都可參考（kǎo）和借鑒（jiàn）。為此下麵介紹其中有關熱量回收係統經濟分析的主（zhǔ）要 思路。 

（1）投資回收期限（分（fèn）期（qī）償還時間）

熱量（liàng）回收係統的總投資費主要是換熱器等費用；通過熱量回收每年（nián）節省的（de）費用 包括廢氣預熱所節省的燃料費和（hé）通過（guò）加熱導（dǎo）熱油、熱水或蒸（zhēng）汽節約的能量費用等（děng）。 在有機廢氣熱力（lì）燃燒條件（jiàn）下，一般投資回收期限為1〜2年

（2）換熱器的投資（zī）費PA換熱器的（de）投資費（fèi）可按不同換熱（rè）器的單位傳熱（rè）麵的造 價P來計算。

眾所周知，計算換熱器的基本公式為Q=A以△品）；先求出傳遞的熱流量，然 而根據給定（dìng）或求得的兩種流體進/出口溫度（dù），求出對（duì）數平均溫差△如（rú）；廢氣預（yù）熱的 傳熱係（xì）數為一（yī）般按經驗取25〜3OW/（m2・K）；如加熱導熱（rè）油（yóu）、產生蒸汽或熱水， 則取50〜60W/（m2.K）。這樣即可求出（chū）所需的換熱麵積若已知單位傳熱麵的（de） 造價則用於換熱器（qì）的投資費FA可如下求出：

（3）通過熱量回收每年節省的費用K通過熱量回收（shōu）每年可節省的費用包括（kuò） 如下幾項。

（4）應用舉例

① 廢氣預熱器投資回收期限

廢氣流（liú）量 10000Nm3/h

廢氣溫度 100°C

廢氣（qì）中VOC濃度 10g/m3（主要是丁酮MEK）

MEK在空氣中（zhōng）的溫度升高 24K • m3/g

全年（nián）操作小時數 2000h/a

燃燒室（shì）溫（wēn）度 800°C

*高可能的（de）預熱溫度 800-10X24 = 560°C

根據上述思路計算投資（zī）回（huí）收期限為L 2年。

②處理塗層產品幹燥過程（chéng）產（chǎn）生的VOC廢氣 圖3.10為處理某產品噴（pēn）漆過程 產生的VOC廢氣的流程。排風機（jī）將新鮮空（kōng）氣吸入箱式噴塗隧道（dào），由箱式隧（suì）道出來 的有機廢氣先後經過預熱器H、 I後（hòu）進入燃燒室燃燒氧化；反應後淨化氣先經（jīng）廢氣 預熱（rè）器I ,接著進入導熱油加熱（rè）器，*後（hòu）經廢氣預熱器後排出；加熱後的導熱油進（jìn） 入箱式隧道（dào）作為產品幹燥的熱源，並循環流（liú）動。根據工藝過程特點，正確選擇導熱 油進出口溫差，並把導熱油換熱器放在兩個廢氣預熱器之間（jiān），使餘熱係統達到*優 設計。整個廢氣餘熱係統的熱效率可（kě）達80%〜90%。