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摘要：介绍了热回收式焚烧系统（TNV ）和蓄热式焚烧系统（RTO ）的工作原理、基本组成及特点，从能源利用率、废气净化率等方面进行了对比，并给出了TNV 、RTO 的选用建议。关键词：涂装
烘干
焚烧系统
电热恒温鼓风干燥机TNV RTO
中图分类号：X76
文献标识码：B
DOI ：10.19710/Jki.1003-8817.20180193
涂装线烘干室热焚烧系统TNV、RTO 的应用
陈帅
高成勇
张馨月
（中国第一汽车股份有限公司发展制造部，长春13011）
作者简介：陈帅（1987—），男，工程师，理学学士，研究方向为涂装工艺设计及管理。
1前言
随着汽车产业的快速发展、环保法规的日趋
严格，节能减排措施已成为涂装车间必须考虑的问题。烘干室作为汽车涂装车间能耗大户，其能耗占涂装车间能耗总量的20%以上。因此，合理选用烘干室的热回收装置是实现涂装车间节能减排的关键环节。
为满足节能减排的要求，欧美汽车厂多使用热回收式热力焚烧系统（Thermische Nachverbren⁃nung ，TNV ）；而日本汽车工厂多选用蓄热式热力焚烧系统（Regenerative Thermal Oxidizer ，RTO ）。国内大多数整车生产线烘干系统则根据不同情况选择
TNV 或RTO 。
2
TNV 焚烧系统
2.1
基本单元
2.1.1金银花绿原酸
废气焚烧系统
废气焚烧集中供热装置（TAR ）是TNV 系统的核心（见图1），它由焚烧炉室体、燃烧室、燃烧机、换热器及主烟道调节阀等组成，在主烟气管道上设置有电动调节阀，用于调节出口的烟气温度，有机废气分解率大于99%，燃烧器的输送管紧急切断阀应在启动后点火不正常、燃气中断、泄漏报警、燃气压力报警时，立即自动切断燃料的供给。 2.1.2
多级加热、换热单元
由废气焚烧系统氧化燃烧后排出的烟气通过
管路在各三元体内进行热交换，过滤后的热空气进入换热器加热烘干室内的循环空气，并根据循环空气出口处温度调节风阀，以控制进入烘干室的清洁空气量。2.1.3
新风换热系统
新风换热系统一般用于加热风幕的新鲜空气。新鲜空气通过热交换器间接与过滤后的烟气换热，一般放置在系统末端，其作用是将系统余热
图1废气焚烧集中供热装置（TAR ）
废气预热换热器废气燃烧机
伺服驱动阀
燃烧室
氧化燃烧后排放废气
进入烘干
室内废气
风机
进行最后回收。管道中带有伺服电动机和限位开关的双调节阀，用于调节新鲜空气的设定温度。2.1.4
温控及电气系统
燃烧系统温度为全自动控制，对外循环燃气焚烧加热系统温度控制通过安装在室内的热电偶和控制柜内的温度控制器完成，热电偶记录下反应温度，将其转换成电压信号送至温度控制器，温度控制器比较实时温度与设定温度，按其偏差调节执行机构。2.2
工作原理
TNV 系统是利用风机将含有溶剂成分的废气
预热至350℃以上后进入火焰区升温，在燃烧机作用下将温度升至反应温度（700~800℃），废气中有机溶剂分子被氧化分解成二氧化碳和水，烟气经排烟风机引至废气预热换热器热交换后，再经循环换热系统、新风换热系统进行换热，换热后废气直接排至大气（见图2）。
3
RTO 焚烧系统
3.1
基本单元
3.1.1
热力焚烧炉蓄热室
蓄热室中的陶瓷介质用于贮存上一循环的热量，在小孔与小孔之间的侧壁上分布不规则的微孔，巨大的微孔表面积吸附了液化气分子，固体颗粒未能完全燃烧的被吸附其中继续燃烧，蓄热室具有单位体积换热面积大、传热快、排气阻力小、抗热冲击性能好、热效率高等优点。3.1.2
废气焚烧系统
废气焚烧系统的作用是：保证废气能达到设定的焚烧温度；保证有足够的停留时间使废气中的挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds ，VOC ）充分氧化。3.1.3
过滤装置
初效过滤器有板式、折叠式、袋式3种样式，为
纯白棉折叠式制作，对于5μm 以上颗粒的去除效率可以达到95%以上。高效过滤器以聚丙烯滤纸为滤材，用铝板间隔，外框为铝合金型材，用环保聚氨酯密封胶密封而成，对于0.5μm 以上颗粒的过滤效率为99.5%。3.1.4
控制系统
采用可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller ，PLC ）对炉膛温度等进行自动监控，系统
具有点火前的预吹扫、超温报警、高压点火、燃烧检测和超温切断燃料供给等控制功能，通道中气流流向采用微负压控制，同时，控制系统还具有监测更换滤网的功能。3.2
工作原理
RTO 系统的原理是把有机废气加热到750℃
以上，废气焚烧氧化分解成二氧化碳和水，产生的高温气体流经特制的陶瓷体升温而“蓄热”，此“蓄热”用于预热后续进入的有机废气，从而节省废气升温的燃料消耗。
RTO 烘干系统通常与四元体直接燃烧系统相
配套使用，如图3所示，烘干炉排放的废气汇总在
一个RTO 设备中焚烧，常用的RTO 设备有两室RTO 、三室RTO 和旋转RTO 。
3.2.1
两室RTO 工作原理后视镜套
两室RTO 设备主体由2个蓄热室、1个燃烧
室和1个过滤箱组成（见图4）。其原理是待处理的有机废气经引风机进入蓄热室1，经吸收陶瓷储存的热量后再进入燃烧器燃烧，有机废气分解成二氧化碳和水，清洁的废气离开燃烧室进入蓄热室2，蓄热陶瓷进行蓄热，随后进气与出气阀门进行切换，废气由蓄热室2进入，此时蓄热陶瓷的热量可用于预热，进而减少燃气消耗，但蓄热室上残留的污染物会被同时带出，使废气净化效率降低。
图2TNV 烘干系统
焚烧炉（TAR ）
三元体
三元体
智慧交通沙盘三元体
三元体
新风换热
图3四元体直接加热系统与RTO 烘干系统
四元体
四元体
四元体
四元体
废气集中
焚烧（RTO 装置）
3.2.2
三室RTO 工作原理
三室RTO 由3个蓄热室、1个燃烧室和1个过
滤箱组成（见图5）。正常工作时，蓄热室1存储了热量，有机废气从底部进入该蓄热室，废气被预热到接近燃烧温度，预热后的废气进入顶部燃烧室，在燃烧室中有机物被氧化分解成二氧化碳和水，高温尾气进入蓄热室2，与陶瓷蓄热体热交换后释放能量，当蓄热室1和蓄热室2轮流蓄热放热时，蓄热室3负责吹扫，此时，净化后的气体则被冷却后排出。循环完成后，进气与出气阀门进行切换，废气始终进入到在上一循环时排出净化气的蓄热室，而原来进入废气的蓄热室则用净化气吹扫，并将残留的废气送回到焚烧室。
3.2.3
旋转式RTO 工作原理
旋转RTO 的原理是通过旋转陶瓷介质将废气
引导至合适的方向，旋转式RTO 内分为12等分，5个介质处于排出模式，5个介质处于排入模式，1个介质处于吹扫模式，1个介质处于关闭等待模式（见图6），第1~5等分为废气从下向上穿过热填料床层，并在此过程中得到预热再进入燃烧室，经过净化处理的废气自上而下通过第7~11等分的热填
料床层，并在此过程中将携带的热量传给蓄热砖，同时，第6、第12等分进行吹扫，当填料床层达到一定温度和最佳蓄热点时，由旋转分配阀门定时
切换气流方向，未经处理的气体自下而上穿过第2~6等分蓄热塔，在燃烧室中氧化，然后作为洁净气体通过第8~12等分蓄热塔离开系统，同时第1、第7等分进行吹扫，循环蓄热层的吸热和放热过程在有机物浓度较高时相当于可燃溶剂，有机物氧化放热温度就可以保持燃烧室温度，进而减少燃气使用，达到节能效果。
4
实例分享
4.1
TNV 和RTO 的系统使用
分别调研使用TNV 焚烧系统和RTO 焚烧系统
的两家整车厂。用TNV 系统的轿车A 厂有电泳、中涂、面漆3条烘干线；用RTO 系统的轿车B 厂有电泳、PVC 、面漆3条烘干线，电泳烘干采用直燃加热方式。对电泳、面漆两条烘干线运行参数进行对比分析，结果如表1所示。
图4两室RTO
蓄热室1蓄热室2
燃烧室
废气
清洁
气体
图5三室RTO
废气
蓄热室1
燃烧室
清洁
气体
蓄热室2
蓄热室3
吹扫气
图6旋转式RTO
燃烧炉镗蓄热砖
燃烧器
旋转分配阀
排气口
吹扫口
进气口
排气口
吹扫口
进气口单位
轿车A 厂轿车B 厂
电泳烘干废气浓度一般为500~1000mg/m 3，面漆烘干废气浓度一般在2500mg/m 3左右。因为烘干排
气一般都含有油烟，且属于中高浓度、高温废气，不适合使用转轮吸附（KPR ）浓缩再焚烧的方法。从表1中可以看出，在满足漆膜质量要求的前提下，烘干炉选择四元体直燃形式加热，废气处理选择三室或旋转式RTO 可减少燃气消耗，经济性较高。4.2
RTO 系统余热利用
为减少能源消耗，RTO 焚烧系统多单独设置废气余热回收装置，通常辅以新鲜风换热改造来回收余热（见图7），经济型较高。四川某厂RTO 新风换热改造后，可实现年节约天然气用量123000m 3
，节约金额35.6万元；长春某厂RTO 新风换热改造后，年节能10.8kJ ，减少天然气使用49800m 3，节约金额87.22万元。
使用汽水换热系统同样能达到节能效果。长春某厂RTO 汽水换热改造后，换热器安装在排烟管路附近，通过换热加热前处理液体，回收利用高温烟气，节约能耗1082kW/h ，每小时节省费用约300.8元。
节约能耗计算方法为：
Q =V (T 1-T 2)·C /(860×4.18)
（1）
式中，C 为废气比热；V 为RTO 废气量；T 1为RTO 烟气排放温度；T 2为汽水换热后烟气温度。
5
TNV 和RTO 的选用分析
5.1
RTO 系统设备选用
各整车厂涂装生产线RTO 焚烧系统设备多使
用两室RTO 、三室RTO 或旋转RTO ，3种形式的
5.2TNV 和RTO 能源利用率分析
TNV 为集中供热系统，把废气处理和烘干室
供热作为整体系统考虑节能，废气以700~750℃
进入燃气预热换热器中，以350~500℃的温度排出废气，净化设备用于新鲜风风幕换热或在燃气预热器中传导给燃气预热，废气排放温度在130~160℃左右。
RTO 循环风供热系统与四元体直接燃烧系统
配套使用，适用性强、相互影响较小，为适应不同的生产纲领可增设或关停一区，但独立的燃烧系统必须考虑正常最大能耗的生产纲领。RTO 设备的燃烧温度一般设置在800℃以下，废气浓度较高时无需燃气供热，排放温度在220℃左右，如无余热回收系统则能源利用率较低，TNV 优于RTO 。5.3
TNV 和RTO 废气净化率分析
TNV 烘干系统废气处理稳定性好、效率高，废
气处理效率高达99%；RTO 烘干系统有机废气处理量一般大于10000m 3/h ，三室RTO 和旋转RTO 的废气处理效率与TNV 大体相同，二室RTO 和三室RTO 随着使用时间的延长，处理效率会有不同程度的衰减，整体范围为90%~97%。同时，由于蓄热陶瓷需周期更换使用，进气与出气阀门实时切换，
图7RTO 新鲜风换热改造
新鲜风（成都年平均常温15.7℃）
排放至大气（约122℃）热交换器RTO 焚烧
气封
升温区
保
持区
气封
集气罩
冷却区
热交换后热风
（约126℃）
炉流程图
废气处理效率/%
自运行浓度（标准状
态）/g·m -3占地面积
设备重量处理效率持续性/%最大风量（标准状态）/
m 3·h -1相对投资
相对优点相对缺点
两室>922
小（100%）小（100%）95~90
90000小结构简单投资较少废气处理率低三室>982.5
大（130%）大（150%）97~90
90000大效率高占地大投资高单箱旋转式
>991.2
较小（65%）较小（80%）＞9980000较大效率高易维护风量有限
（下转第63页）
措施。对于多轮抽检变差的零件供应商则需启动惩处机制，以确保主机厂的入口零件质量，从而稳固整车气味的改进成果。
4结论
经实践验证，运用“洋葱分析法”进行批量整车气味优化的方案切实有效，规避了笼统溯源分析的不全面及不彻底性，有效解决了批量整车的气味质量波动和恶化的难题。应用该优化方案，可通过整车拆解至重点零件的分析和优化后再到整车验证的过程，借助从材料、零部件到整车的气味评价标准，实现主机厂、零部件供应商和原材料供应商等行业上下游企业合作，优化或研发低气味原材料、改进零部件生产工艺、提升整车和零件部的生产车间环境，实现全产业链的气味管控，从而有效提升批量整车车内空气质量。通过上述方案的实施，可实现批量阶段整车气味的提升并有效稳定优化车内空气质量，本文可为主机厂某批量车型整车气味优化控制方案提供参考。
参考文献：
[1]王新新，杨德锋.基于线索利用理论的感知质量研究[J].经济研究导刊,2007(4):97-102.[2]李中兵，史荣波.车内空气质量控制思路.汽车内外饰产
品及新材料国际研讨会论文集[C].2009,5:61-62. [3]李俊贤，满似伟，袁磊磊，王如德，李向东.车内环境品
质正向设计方法研究[J].汽车工艺与材料,2015(11): 55-58+61.
[4]K,Persaud,G,Dodd.Analysis of discrimination mecha⁃nisms in the mammalian olfactory system using a model nose[J].Nature,1982,299(5881):352-5.
[5]贾丙林，浅谈汽车内空气气味检测标准和技术研究新
进展[J].汽车实用技术,2017(21)：24-28.
[6]涂灿时.低含量挥发性有机化合物的天然皮革[J].西部
皮革,2011,33(06):48-52.
[7]孙琦，过学迅.汽车内有害气体检测现状与发展趋势[J].上海汽车,2008(07):41-43.
[8]杨超.汽车车内空气质量标准法规现状[J].客车技术与
研究,2010,32(01):48-51.
[9]刘庆，游锦璋，郭创奇.汽车室内VOC法规及测试方法
介绍[J].汽车零部件,2013(10):91-93+96. [10]国家环境保护总局.车内挥发性有机物和醛酮类物质
三维数据采集采样测定方法：HJ/T400/2007[s].北京：中国环境科学出版社，
2008.
并对排气通道残留的废气进行吹扫，在废气处理效率的稳定性和持续性方面，TNV优于RTO。5.4选用方法
5.4.1RTO选用条件
RTO的选用条件为：废气处理量较大；投资费用相对较少；室外有布置场地，满足噪声、废气排放要求；工艺不需要回收热量或考虑其他方式热量回收。
5.4.2TNV选用条件
TNV的选用条件为：废气处理量较小；投资费用相对宽松；满足节能减排要求，热量直接回收利用；要求废气处理稳定性好、效率高；车间内烘干区域有布置空间。
6结论
应该综合考虑涂装工艺、车间布局、投资成本和环保指标等因素选择最佳的废气处理方案，满
足车间节能环保要求。
（上接第58页）
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