高濃度排ガス処理−RTO設備−天環浄化

国の省エネ・排出削減政策と今年の新たなより厳格な環境保護法の施行に伴い、多くの企業が環境問題に注目し始めている。ここでは、現在有効な高濃度VOC（Volatile organic compounds）を処理する排ガス処理プロセスについて詳しく説明しますRTO蓄熱式焼却設備。

高濃度排ガス処理RTO装置 蓄熱式焼却プロセス

1.動作原理：

蓄熱式焼却炉（RTO）は、有機排ガスを760℃以上に加熱し、排ガス中の揮発性有機物（VOCs）を酸化分解して二酸化炭素と水に分解する有機排ガス処理装置である。酸化過程で発生した熱は特製のセラミックス蓄熱体に蓄積され、蓄熱体を「蓄熱」させる。セラミックス蓄熱体内に蓄えられた熱は、その後入ってくる有機排ガスを予熱するために用いられ、この過程はセラミックス蓄熱体の「放熱」過程であり、それによって排ガス昇温過程の燃料消費を節約する。

2.RTOのシンプルな発展過程

（1）初代RTO：

初代RTOは2床式構造で、2つのセラミックス蓄熱体充填材床からなり、簡単な1進1出過程で「蓄熱」と「放熱」過程の切り替えを完了した。RTO設備の分解効率は主に反応温度、滞留時間、ガス流速などの要素によって決定される。2床式RTOには2つの蓄熱室があり、動作時には2つの蓄熱室は約1 min-2 minで1回状態（入口-出口）を切り替え、ダンパは切り替え中に約0.3 s-0.6 sの時間で直接高濃度の排気ガスを排出口に排出し、現在の吸気蓄熱室の底部に残っている未分解の排気ガスも直接排出される。大量の工程応用により、2床式RTOのVOCsの分解効率は95%、総合熱効率は90%、輸出入温度差は45℃に達した。バルブ切換時、排気ダクト内の圧力変動範囲は±500 paであり、2床式RTO吸気口VOCs濃度が1 g/m 3より大きい場合、輸出濃度は北京と上海の地方排出基準（50 mg/m³）を上回る。

（2）第2世代RTO

第2世代RTOも同様にバルブ切換式を採用し、3つ以上のセラミック充填床からなり、初代RTOに加えて「パージ」機能を追加し、排ガス分解効率を大幅に向上させた。

三床式RTOを例に：

段階1：排気ガスは蓄熱床Aを通って予熱され、その後燃焼室に入って燃焼し、蓄熱床Cに残った未処理排気ガスは浄化されたガスを燃焼室に逆吹き戻して焼却処理（パージ機能）を行い、分解された排気ガスは蓄熱床Bを通って排出され、同時に蓄熱床Bは加熱される。

段階2：排ガスは蓄熱床Bを通って予熱され、その後燃焼室に入って燃焼し、蓄熱床Aに残った未処理排ガスは浄化されたガスは燃焼室に逆風して焼却処理を行い、分解後排ガスは蓄熱床Cを通って排出され、同時に蓄熱床Cは加熱される。

段階3：排気ガスは蓄熱床Cを通って予熱され、その後人燃焼室に入って燃焼し、蓄熱床Bに残った未処理排気ガスが浄化された後のガスは燃焼室に逆風して焼却処理分解された後の排気ガスは蓄熱床Aを通って排出され、同時に蓄熱床Aは加熱される。

このように周期的に運転され、排気ガスは燃焼室内で酸化分解され、燃焼室内温度は設定温度（一般的に800〜850℃）に維持される。RTO吸気口の排気ガス濃度が一定値に達すると、VOCs酸化により放出される熱はRTO蓄熱と放熱のエネルギー備蓄を維持することができ、その場合RTOは燃料を使用する必要なく燃焼室内の温度を維持することができる。

大量の工事応用により、三床式RTOのVOCsの分解効率は99%に達することができ、総合熱効率は95%に達することができ、輸出入温度差は40℃前後で、バルブ切り替え時、排気ガス配管内の圧力変動は±250 paである。三床式RTOのVOCs処理濃度は5 g/m 3を超えてはならず、北京と上海の地方排出基準を超えることはできない。また、その比表面積が大きいため、自身の運転放熱量が大きく、再利用可能な余熱量が低減されている。

（3）第3世代RTO

第3世代RTOは回転式分流ガイドを採用し、炉内に複数の等部のセラミック充填材床を設置し、回転切換弁の回転によって有機排ガスを各蓄熱床に導き、予熱と酸化分解を行う。

回転式RTOは主に燃焼室、セラミック充填材床、回転弁などから構成されている。炉体は12個のセラミック充填材床に分けられ、その機能は5個の吸気室（予熱ゾーン）、5個の排気室（冷却ゾーン）、1個のパージ室、1個の隔離室に分けられる。排気ガス分配弁はモータによって駆動され、連続的、等速回転を行い、分配弁の作用の下で、排気ガスはゆっくりと12室の間を順次通過する。排気ガスは吸気分配器を経て予熱ゾーンに入り、排気ガスを一定の温度に予熱した後、上部の燃焼室に入り、完全に酸化分解する。浄化された高温ガスは燃焼室を出て、冷却ゾーンに入り、セラミックス蓄熱体に熱を伝え、ガスは冷却され、ガス分配器を通じて排出される。冷却ゾーンのセラミックス蓄熱体は吸熱し、大量の熱を「貯蔵」する（次のサイクルで排気ガスを加熱するため）。

このように絶えず交互に行われ、排気ガスは燃焼室内で酸化分解され、排気ガス中のVOCs濃度が一定値を超え、酸化分解放出熱が燃焼室の反応温度を維持するのに十分である場合、燃料で加熱する必要がなく、エネルギーの循環利用を大幅に保証する。

大量の工程応用により、回転式RTOのVOCsの分解効率は99.5%に達することができ、熱効率は97%に達することができ、その輸出入温度差は20℃前後で、RTO運転中の熱損失を大幅に低減し、熱エネルギーの二次回収利用を保証した。回転弁の安定した連続回転は、排気ガス配管の圧力に与える影響は±25 paにすぎず、光学材料を生産するメーカーにとって極めて重要である。高い分解効率を有するため、回転式RTOのVOCs入口排気ガス濃度は10 g/mに達することができる³。

3.プロセスフロー：

切換弁はガス流が蓄熱床に入る方向を変え、蓄熱区と放熱区の交互転換を実現し、焼却炉内の熱を回収することを実現し、高熱エネルギー回収率は燃料の需要を下げ、運行コストを節約した。

システムVOC濃度が矜持濃度（トルエン1200 mg/m 3、キシレン1100 mg/m 3）より大きい場合、RTOは補助燃料を必要とせずにVOC酸化分解前提を維持することができ、同時にシステム余熱を対外出力することができる。

4.長所と短所：

利点：有機化合物を含む排気ガスをほとんど処理することができ、風量が大きく、濃度が低い有機排ガスを処理することができる、有機排ガスを処理する流量の弾性が大きい（名目流量20%〜120%）、有機排ガス中のVOCの組成と濃度の変化、変動に適応することができる、排気ガス中に少量のほこり、固体粒子を挟み込むことに対して敏感ではない、すべての熱燃焼浄化法における熱効率（>95%）、適切な排ガス濃度条件下で補助燃料を添加することなく自己熱供給動作を実現すること、浄化効率が高い（三室>99%）、メンテナンス作業量が少なく、操作が信頼できる、有機沈殿物は周期性があり、蓄熱体は交換可能である、装置全体の圧力損失は小さい、装置の寿命が長い。

短所：セラミックス蓄熱体を用いているため、蓄熱式熱力焼成炉装置の重量が大きい、装置は体積が大きく、屋外に置くしかない。できるだけ連続的に操作することが要求される、1回限りの投資費用は相対的に高い、硫黄含有窒素含有ハロゲン含有有機物を完全に浄化処理することはできない。

5.適用範囲：

高濃度排ガス処理RTO装置塗装技術のオーブン排ガス処理、塗装、プラスチック業界の排ガス、印刷、捺染及び化学工業、電気泳動塗装設備の排ガス処理及び化学工業電子などの業界の同類排ガス処理に適用する。