DOL:10.13374/.issn1001-053x.2011.05.021 第33卷第5期 北京科技大学学报 Vol.33 No.5 2011年5月 Journal of University of Science and Technology Beijing May 2011 蓄热式有机废气焚烧炉的数值模拟和应用 萧琦区姜泽毅 张欣欣 北京科技大学机械工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:xq720811@sina.com 摘要借助C℉X软件对蓄热式有机废气焚烧炉的稳态流场和化学反应进行了数值模拟，描绘出此类蓄热式焚烧装置的流 动情形，定量揭示出焚烧温度、有机物质量浓度和氧气质量分数等因素影响蓄热式有机废气焚烧炉有机物破坏去除率的程 度.模拟结果显示焚烧温度是影响有机物破坏去除率的根本因素，有机废气入炉温度和有机物质量浓度通过影响焚烧温度间 接影响破坏去除率，氧气质量分数高于0.03时对有机物破坏去除率影响极小.以模拟结果作为参考依据，对蓄热式有机废气 荧烧炉进行设计优化，在应用中取得预期效果. 关键词空气污染控制设备；蓄热式有机废气焚烧炉；挥发性有机化合物：化学反应：数值方法 分类号TF066.1 Numerical simulation and application of a regenerative thermal oxidizer XIAO Qi☒，JIANG Ze-yi,ZHANG Xin-xin School of Mechanical Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:xq720811@sina.com ABSTRACT The steady flow field and chemical reactions in a duel-chamber regenerative thermal oxidizer(RTO)were studied with the CFX software.Flow circumstances in the duel-chamber RTO were described by numerical simulation.Some influencing factors such as combustion temperature,the mass concentration of volatile organic compounds (VOC)and the mass fraction of oxygen,which affect the VOC destruction and removal efficiency of the duel-ehamber RTO,were revealed quantitatively.The simulation results show that combustion temperature is the most important factor which directly affects the destruction and removal efficiency of the duel-chamber RTO,the inlet temperature of waste gas and the mass concentration of VOC influence indirectly by changing the combustion tempera- ture,but the mass fraction of oxygen which is more than 0.03 has little effect on it.Based on the numerical results,a duel-chamber RTO was design,and an anticipated effect was achieved in applications. KEY WORDS air pollution control equipment;regenerative thermal oxidizers:volatile organic compounds:chemical reactions;nu- merical methods 治金工业产品的后续加工工艺不断延长，涂镀 问题. 层板材在冶金产品中的份额逐步增加.挥发性有机 蓄热式有机废气焚烧炉(regenerative thermal 化合物(volatile organic compound,VOC)在彩涂钢板 oxidizer,RTO)最早出现在美国加利福尼亚州一个金 生产线中的使用越来越多，产生大量有机废气.挥 属成品厂的卷材连续涂覆线中)，当时的设备较 发性有机化合物大多数具有特殊的气味，能导致人 简单，处理容量较小，有机物的破坏和去除效率也不 体出现种种不适，并具有毒性、刺激性，有致癌作用： 是很高.RTO系统由于其热回收效率的大幅度提 在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢有机化合物 高，在欧美国家迅速推广应用于工业VOC废气的处 与氧化剂发生光化学反应，生成光化学烟雾，危害人 理-).RT0在我国的研究和应用较少，在提高有 体健康及作物生长，破坏臭氧层口.经济、有效地处 机物破坏去除效率、扩大适用范围和降低运行费用 理含有挥发性有机化合物的废气是迫切需要解决的 等方面还有待探索-). 收稿日期：2010-07-05 基金项目：北京市科委“城市建设新工艺新技术应用”项目(No.Y06050600000701)第 33 卷 第 5 期 2011 年 5 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 5 May 2011 蓄热式有机废气焚烧炉的数值模拟和应用 萧 琦 姜泽毅 张欣欣 北京科技大学机械工程学院，北京 100083 通信作者，E-mail: xq720811@ sina． com 摘 要 借助 CFX 软件对蓄热式有机废气焚烧炉的稳态流场和化学反应进行了数值模拟，描绘出此类蓄热式焚烧装置的流 动情形，定量揭示出焚烧温度、有机物质量浓度和氧气质量分数等因素影响蓄热式有机废气焚烧炉有机物破坏去除率的程 度． 模拟结果显示焚烧温度是影响有机物破坏去除率的根本因素，有机废气入炉温度和有机物质量浓度通过影响焚烧温度间 接影响破坏去除率，氧气质量分数高于 0. 03 时对有机物破坏去除率影响极小． 以模拟结果作为参考依据，对蓄热式有机废气 焚烧炉进行设计优化，在应用中取得预期效果． 关键词 空气污染控制设备; 蓄热式有机废气焚烧炉; 挥发性有机化合物; 化学反应; 数值方法 分类号 TF066. 1 Numerical simulation and application of a regenerative thermal oxidizer XIAO Qi ，JIANG Ze-yi，ZHANG Xin-xin School of Mechanical Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: xq720811@ sina． com ABSTRACT The steady flow field and chemical reactions in a duel-chamber regenerative thermal oxidizer ( RTO) were studied with the CFX software． Flow circumstances in the duel-chamber RTO were described by numerical simulation． Some influencing factors such as combustion temperature，the mass concentration of volatile organic compounds ( VOC) and the mass fraction of oxygen，which affect the VOC destruction and removal efficiency of the duel-chamber RTO，were revealed quantitatively． The simulation results show that combustion temperature is the most important factor which directly affects the destruction and removal efficiency of the duel-chamber RTO，the inlet temperature of waste gas and the mass concentration of VOC influence indirectly by changing the combustion tempera￾ture，but the mass fraction of oxygen which is more than 0. 03 has little effect on it． Based on the numerical results，a duel-chamber RTO was design，and an anticipated effect was achieved in applications． KEY WORDS air pollution control equipment; regenerative thermal oxidizers; volatile organic compounds; chemical reactions; nu￾merical methods 收稿日期: 2010--07--05 基金项目: 北京市科委“城市建设新工艺新技术应用”项目( No． Y06050600000701) 冶金工业产品的后续加工工艺不断延长，涂镀 层板材在冶金产品中的份额逐步增加． 挥发性有机 化合物( volatile organic compound，VOC) 在彩涂钢板 生产线中的使用越来越多，产生大量有机废气． 挥 发性有机化合物大多数具有特殊的气味，能导致人 体出现种种不适，并具有毒性、刺激性，有致癌作用; 在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢有机化合物 与氧化剂发生光化学反应，生成光化学烟雾，危害人 体健康及作物生长，破坏臭氧层［1］． 经济、有效地处 理含有挥发性有机化合物的废气是迫切需要解决的 问题． 蓄热式有机废气焚烧 炉 ( regenerative thermal oxidizer，RTO) 最早出现在美国加利福尼亚州一个金 属成品厂的卷材连续涂覆线中［2--3］，当时的设备较 简单，处理容量较小，有机物的破坏和去除效率也不 是很高． RTO 系统由于其热回收效率的大幅度提 高，在欧美国家迅速推广应用于工业 VOC 废气的处 理［4--7］． RTO 在我国的研究和应用较少，在提高有 机物破坏去除效率、扩大适用范围和降低运行费用 等方面还有待探索［8--9］． DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.021