CN103868081B - 一种挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法及使用该方法的装置，包含将挥发性有机化学废气引入一蓄热再生氧化型废热回收锅炉内，经由预热、高温氧化处理并回收燃烧所产生能源，使得挥发性有机化学废气能被彻底破坏处理，且经由回收其产生的能源使得其巨额设备投资及操作费用能经由能源回收而产生经济效益；其中，所使用的蓄热再生氧化型废热回收锅炉含有至少二个以上的蓄热槽其内均有陶瓷蓄热材料堆积成的陶瓷蓄热床、一高温氧化反应室位于蓄热槽上方并与蓄热槽结合，其内设有高温脉冲波反应器及热交换水管群作为能源回收产生蒸汽之用、一蒸汽鼓位于高温氧化反应室上方，其内具有气液分离装置用于收集热交换水管群所产生的蒸汽及供应蒸汽。
Description
技术领域
本发明是有关于一种挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法及使用该方法的蓄热再生氧化型废热回收锅炉，包含将挥发性有机化学废气引入一蓄热再生氧化型废热回收锅炉内，经由预热、高温氧化处理并回收燃烧所产生能源，使得挥发性有机化学废气能被彻底破坏处理，并通过回收其产生的能源使得其巨额设备投资及操作费用能经由能源回收而产生经济效益。此创新的方法与蓄热再生氧化型废热回收锅炉，可以有效的应用于各种化工、石化、制药、半导体产业等的VOC废气处理。
背景技术
挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是工业界常见空气污染物之一，其主要来源为化工厂、石化工业、印刷业、涂装业、胶带业、电路板业以及近年来新兴的高科技半导体集成电路制造与光电液晶显示器产业。由于VOCs具有毒性以及容易破坏大气臭氧层，所以必须加以控制以避免危害地球环境。
现行已开发及商业化的VOCs污染防制设备技术包含焚化、吸附、吸收、冷凝等方法，其基本上可分为破坏性及非破坏性两种方法。破坏性方法包括焚化、高温与催化剂氧化，在此机制下VOCs将转化为CO2及水或其他惰性等污染性较小的物质；而非破坏性方法则是利用吸附、吸收及冷凝等物理方法，将VOCs自排放废气中以物理方法转移，使其成为干净气体。
目前商业化技术，一般而言，低浓度排气(＜10-20mg/m3)大部分以活性碳吸附处理，中低浓度废气(50-1000mg/m3)使用吸附浓缩/脱附焚化法处理，中浓度废气(500-3,000mg/m3)使用蓄热式焚化法或蓄热型氧化法处理，中高浓度废气(2,000-5,000mg/m3)则大部分以催化剂焚化处理，高浓度废气(＞5,000-10,000mg/m3)则以火焰焚化、冷凝或活性碳吸附回收处理。若含中低浓度硫或氮成分臭气则可以化学洗涤法处理。然而，上述各常用的处理方法中均有其优缺点及适用的场合，尤其对于VOCs浓度较高的情况，目前商业化的处理方法均面对处理操作成本高、容易产生***或火灾风险的困扰。
VOCs的高温氧化或焚化处理技术，一般分为热焚化法及催化剂焚化法二种。依其能源回收方式分类，则VOCs的高温氧化或焚化设施又可分为热回收型氧化器(Recuperative Thermal Oxidizer)及蓄热再生式高温氧化***(Regenerative Thermal Oxidizer)两种主要技术。热回收型氧化器是以热交换器提供含VOCs气体与高温燃烧产物作热交换使用，以回收高温燃烧产物产生的高温排气热量，热回收型氧化器的热回收率通常小于70％；蓄热再生型氧化器则是以陶磁蓄热材料储存回收高温燃烧产物排气热量，交替用于加热含VOCs废气，蓄热型氧化器的热回收率可高达90～95％以上。
一般VOCs废气的热焚化处理，其燃烧室的燃烧机火焰温度虽可达1,350～1500℃，但是混合气体在燃烧室的燃烧温度通常控制在650～820℃，气体滞留时间通常为0.3～0.5秒，在燃烧室内的气流速度通常为3～15m/s。在上述条件下，臭味物质及VOCs的去除率通常即可达99％以上。但是对于特殊难处理的VOCs，燃烧室的操作温度则需高达1000℃，气体停留时间则视需要设计为1.0～2.0秒，气流速度为8～10m/s。
一般蓄热再生式高温氧化***(RTO)至少包括二个蓄热床、进气控制设备、加热及温度控制设备。蓄热床内填充石质或陶瓷蓄热材料，欲处理的气体先进入第一蓄热床(A床)预热至一定温度后，在高温氧化室内进行反应去除其中的VOCs，反应后高温气体通过另一蓄热床(B床)时，气体热能将传入原已冷却的蓄热材，将高温气体的显热储存，气体则以较低的温度排放。待一定时间后，切换阀门，欲处理气体则导入该高温床(B床)预热，反应后高温气体能量则储存于A床，完成一操作循环(operationcycle)。但是两床式的蓄热式高温氧化或焚化***在蓄热床切换时，会有VOCs瞬间排放浓度过高的困扰，导致破坏去除效率较差。
蓄热再生式高温氧化***(RTO)的热回收率，一般定义为：
R＝(Tc-To)/(Tc-Ti)x 100％(1)
其中Tc为蓄热再生式高温氧化***的高温氧化室气体最高温度或操作温度(即最高氧化温度)、To为蓄热再生式高温氧化***(即RTO)出口温度、Ti为欲处理的VOC气体的入口温度。设若Tc、To、Ti分别为800℃、85℃、50℃，则
R＝(800-85)/(800-50)x 100％＝95.3％
由上计算例所代表的意义是RTO本身的能源回收效率达95.3％，也就是仅需将欲处理的含VOCs废气提高35℃(To-Ti＝85-50＝35℃)即可将气体中的VOCs氧化。一般而言，以蓄热再生式高温氧化***处理含VOCs浓度大于1,500mg/m3的废排气(相当于一般VOC约500ppmv)，除了启动时需要辅助燃料以外，正常操作即无需使用辅助燃料或电热。
蓄热再生式高温氧化***能源回收效率高是其优点，但对于高浓度的含VOCs废气而言，传统的蓄热再生式高温氧化***并无法有效回收及利用VOCs氧化燃烧所释放出来的过剩能量，因此，若VOCs浓度较高，过剩能量无法有效排出蓄热再生式高温氧化***，即有温度失控使得RTO焚毁或产生燃爆的风险。近年来，国际上发生多起蓄热再生式高温氧化******或焚毁的案例，主要原因是误将含高浓度VOCs废气导入RTO，在空气供应调节不当的情况下，产生燃爆(Deflagration)或爆轰(Detonation)现象或超温操作导致毁损。因此，改良现有RTO技术，创造一个可以有效回收及利用VOCs燃烧所释放出来的能量的方法及设备即为本发明的目的之一。
爆轰是指可燃性气体与适量的空气或氧气的气体混合物，存在于一容器中，在容器内某一点将气体混合物点燃时，火焰面会非常快速进行称为爆燃(Deflagration)，并与其进行方向前方的压缩波结合生成冲击波(ShockWave)，然后会突然增加燃烧传播速度，使其速度达音速以上并趋于安定，此现象称为爆轰(Detonation)，而此局部经压缩产生冲击波的反应区域称为爆轰冲击波(Detonation Wave)。爆轰冲击波通过后，气体混合物的化学组成即发生快速变化，此爆轰冲击波若撞击到物质，不但在极短时间内给予强烈的冲击压力及高温，同时也会产生机械的破坏作用。在传统的蓄热再生式高温氧化***上，如何避免高浓度VOCs产生无法控制的爆轰现象造成生命财产的损害，甚至进一步有效利用受控制的爆轰技术，应用于高浓度VOCs废气的处理，也是本发明的目的之一。
本发明为解决含高浓度VOCs废气处理的安全问题及能源回收问题，提出一种挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法及使用该方法的蓄热再生氧化型废热回收锅炉，其中使用高温脉冲波反应器技术(中国台湾新型专利申请第101208896号)、蓄热氧化技术及废热回收技术，以整合提供一种创新的、经济有效的、且安全的挥发性有机化学废气处理及能源回收方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法及使用该方法的蓄热再生氧化型废热回收锅炉，包含将挥发性有机化学废气引入一蓄热再生氧化型废热回收锅炉内，经由预热、高温氧化处理、回收废气燃烧所产生能源的方式，使得挥发性有机化学废气能被彻底破坏处理，且经由回收其产生的能源使得其巨额设备投资及操作费用能经由能源回收而产生经济效益；其中，所使用的蓄热再生氧化型废热回收锅炉含有：
(1)至少三个以上的蓄热槽，且在每一蓄热槽内均有陶瓷蓄热材料堆积成的陶瓷蓄热床，并在每一个陶瓷蓄热床下方设有一入气阀门、一清理排气阀及一排气阀门；
(2)一高温氧化反应室，位于蓄热槽上方并与蓄热槽结合，其内设有高温脉冲波反应器提供高浓度挥发性有机化学废气破坏处理、多组燃烧机；
(3)一水鼓及一组热交换水管群位于高温氧化反应室内，作为能源回收产生蒸汽之用；
(4)一蒸汽鼓，位于高温氧化反应室上方，其内具有气液分离装置，用于收集热交换水管群所产生的蒸汽及供应蒸汽；
蓄热再生氧化型废热回收锅炉的蓄热槽利用入气阀门、清理排气阀及排气阀门的切换，依次交替作为入气加热槽、净化槽及排气能源回收槽使用，且蓄热槽中至少有一个作为净化槽之用，其余分别作为入气加热槽及排气能源回收槽之用；挥发性有机化学废气先流经入气加热槽，利用已经被加热的陶瓷蓄热床加热提升温度至超过其自燃温度(Auto IgnitionTemperature)，然后进入高温氧化反应室进行氧化反应；挥发性有机化学废气在高温氧化反应室进行氧化反应所产生的燃烧热，利用水鼓及热交换水管群做能源回收产生蒸汽；入气加热槽使用后即转换成为净化槽，利用清理风车抽取高温氧化反应室燃烧后的干净气体，回冲清理作为净化槽的陶瓷蓄热床；净化槽经过清理后，再切换为排气能源回收槽；高温氧化反应室排出的气体在排气能源回收槽进行热能回收，并将热量储存在排气能源回收槽的陶瓷蓄热床内然后排放。
附图说明
图1：蓄热再生型氧化器；
图2：本发明的蓄热再生氧化型蒸汽锅炉的实施例；
图3：发明的蓄热再生氧化型蒸汽锅炉的操作循环实施例；
图4：本发明的蓄热再生氧化型蒸汽锅炉的操作循环实施例；
图5：本发明的蓄热再生氧化型蒸汽锅炉的操作循环实施例；
图6：本发明使用的高温脉冲波反应器；
图7：本发明使用的高温脉冲波反应器作用原理；
图8：本发明的蓄热再生氧化型蒸汽锅炉的实施例能源需求与VOCs浓度关系；
图9：本发明的蓄热再生氧化型蒸汽锅炉的实施例能源需求与操作温度关系；
图10：本发明的蓄热再生氧化型蒸汽锅炉的实施例蒸汽回收量与VOCs浓度关系；
图11：本发明的蓄热再生氧化型蒸汽锅炉的实施例蒸汽回收量与VOCs浓度关系。
【主要元件符号说明】
1-蓄热再生氧化型废热回收锅炉；
2-蓄热再生型氧化器；
10-第一蓄热槽；
11-第一蓄热槽的入气室；
12-第一蓄热槽的陶瓷蓄热床；
13-第一蓄热槽的混气室；
14-第一蓄热槽的耐火炉壁；
20-第二蓄热槽；
21-第二蓄热槽的入气室；
22-第二蓄热槽的陶瓷蓄热床；
23-第二蓄热槽的混气室；
24-第二蓄热槽的耐火炉壁；
30-第三蓄热槽；
31-第三蓄热槽的入气室；
32-第三蓄热槽的陶瓷蓄热床；
33-第三蓄热槽的混气室；
34-第三蓄热槽的耐火炉壁；
40-高温氧化反应室；
41-高温氧化反应室内部；
42-高温氧化反应室的耐火炉壁；
50-辅助燃料；
51-燃料供应设备；
52-燃料控制阀；
53-高温脉冲波反应器；
54-燃烧机；
55-高浓度挥发性有机化学废气；
56-火焰防阻器；
57-可燃性气体安全控制设备；
58-空气流量控制阀；
60-燃烧空气；
61-燃烧空气风车；
62-燃烧空气控制阀；
100-挥发性有机化学废气；
101-挥发性有机化学废气入气管；
102-挥发性有机化学废气旁通阀；
103-挥发性有机化学废气入气遮断阀；
104-火焰防阻器；
105-逆止阀；
106-空气调节阀；
107-清理风车；
108-第一蓄热槽入气阀；
109-第二蓄热槽入气阀；
110-第三蓄热槽入气阀；
111-挥发性有机化学废气旁通排气；
112-助燃空气；
113-诱引排风机；
114-烟囱；
115-第一蓄热槽排气阀；
116-第二蓄热槽排气阀；
117-第三蓄热槽排气阀；
118-第一蓄热槽清理排气阀；
119-第二蓄热槽清理排气阀；
120-第三蓄热槽清理排气阀；
121-挥发性有机化学废气入气管；
122-挥发性有机化学废气入气汇流管；
123-第一蓄热槽入气管；
124-第二蓄热槽入气管；
125-第三蓄热槽入气管；
131-第一蓄热槽排气管；
132-第二蓄热槽排气管；
133-第三蓄热槽排气管；
134-蓄热槽排气汇流管；
135-尾气排气管；
141-第一蓄热槽清理排气管；
142-第二蓄热槽清理排气管；
143-第三蓄热槽清理排气管；
144-蓄热槽清理排气汇流管；
145-清理排气管；
200-去离子水；
201-去离子水供水管线；
202-脱气槽；
203-去离子水给水泵浦；
204-第一预热器给水管；
205-第二预热器给水管；
206-第三预热器给水管；
207-超温冷却给水管；
210-第一去离子水预热器；
211-第二去离子水预热器；
212-第三去离子水预热器；
213-第一去离子水预热器出水管；
214-第二去离子水预热器出水管；
215-第三去离子水预热器出水管；
220-水鼓；
221-热交换水管群；
230-蒸汽鼓；
231-饱和蒸汽；
232-饱和蒸汽管；
250-第一蒸汽过热器；
251-第二蒸汽过热器；
252-第三蒸汽过热器；
255-过热蒸汽；
310-可燃性气体反应物；
312-可燃性气体反应物进料管；
320-化学反应物；
322-化学反应物进料管；
330-空气/氧化剂/助剂；
332-空气/氧化剂/助剂进料管；
350-进料端；
360-高温脉冲波反应器本体；
362-冷却设施；
364-冷却液入口；
365-冷却液出口；
370-爆轰促进器；
380-点火装置组；
390-反应器出口法兰；
400-反应产物；
410-进料步骤；
420-充满步骤；
430-点燃步骤；
440-爆燃步骤；
450-爆燃加速步骤；
460-爆轰步骤；
470-熄焰步骤；
480-反震排出步骤。
具体实施方式
为使对本发明有较好的了解，特就下列图示为例作为本发明的一优选实施例说明如下。
本发明的主要发明目的在于一种挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法及使用该方法的蓄热再生氧化型废热回收锅炉1。如图1及图2所示，蓄热再生氧化型废热回收锅炉1基本上是由改良型的蓄热再生型氧化器2加上高温脉冲波反应器53及去离子水预热器(第一去离子水预热器210、第二去离子水预热器211、第三去离子水预热器212)、水鼓220、热交换器水管群221及蒸汽过热器(第一蒸汽过热器250、第二蒸汽过热器251、第三蒸汽过热器252)所组成。
图1为改良型的蓄热再生型氧化器2***，其中，挥发性有机化学废气100被引入一蓄热再生型氧化器2内，经由预热、高温氧化处理、回收燃烧废气所产生能源的方式，使得挥发性有机化学废气100能被彻底破坏处理，并通过蓄热槽的能源交换，节省其操作经费；其中，所使用的蓄热再生型氧化器2含有：
(1)至少三个以上的蓄热槽(如图1所示的三个蓄热槽模式，包含第一蓄热槽10、第二蓄热槽20、第三蓄热槽30)，且在每一蓄热槽内均有陶瓷蓄热材料堆积成的陶瓷蓄热床(如图1所示的第一蓄热槽的陶瓷蓄热床12、第二蓄热槽的陶瓷蓄热床22、第三蓄热槽的陶瓷蓄热床32)；并在每一陶瓷蓄热床下方设有一入气阀门(如图1所示的第一蓄热槽入气阀108、第二蓄热槽入气阀109、第三蓄热槽入气阀110)、一清理排气阀(如图1所示的第一蓄热槽清理排气阀118、第二蓄热槽清理排气阀119及第三蓄热槽清理排气阀120)及一排气阀门(如图1所示的第一蓄热槽排气阀115、第二蓄热槽排气阀116、第三蓄热槽排气阀117)；
(2)一高温氧化反应室40，位于第一蓄热槽10、第二蓄热槽20及第三蓄热槽30上方并与第一蓄热槽10、第二蓄热槽20及第三蓄热槽30结合，其内设有一或多组高温脉冲波反应器54提供高浓度挥发性有机化学废气破坏处理之用、多组燃烧机54提供稳定的火焰以确保***的安全操作及调节操作温度之用。
蓄热再生型氧化器2的蓄热槽利用入气阀门、排气阀门及清理排气阀的切换，依次交替使用作为入气加热槽、净化槽及排气能源回收槽之用；蓄热槽包含如图-1所示的第一蓄热槽10、第二蓄热槽20、第三蓄热槽30；入气阀门如图1所示的第一蓄热槽入气阀108、第二蓄热槽入气阀109、第三蓄热槽入气阀110；排气阀门如图1所示的第一蓄热槽排气阀115、第二蓄热槽排气阀116、第三蓄热槽排气阀117；清理排气阀如图1所示的第一蓄热槽清理排气阀118、第二蓄热槽清理排气阀119及第三蓄热槽清理排气阀120。
在蓄热再生型氧化器2的操作循环中，至少有一个蓄热槽作为净化槽，其余则平均分配分别作为入气加热槽及排气能源回收槽之用。
蓄热再生型氧化器2的操作循环，基本上是将挥发性有机化学废气100流经一或多个入气加热槽，利用已经被加热的一或多个陶瓷蓄热床(如图1所示的第一蓄热槽的陶瓷蓄热床12或第二蓄热槽的陶瓷蓄热床22或第三蓄热槽的陶瓷蓄热床32)加热提升温度，然后进入高温氧化反应室40进行氧化反应；入气加热槽使用后，会将陶瓷蓄热材料蓄存的能量转换给含有VOCs的挥发性有机化学废气100，使得陶瓷蓄热材料降温，可以在下一操作循环作为排气能源回收槽作为蓄热之用；但是在入气加热槽转换为排气能源回收槽之前，要先转换成为净化槽；净化槽是利用清理风车107将高温氧化反应室内部41燃烧后的干净气体回冲清理作为净化槽的陶瓷蓄热床(如图1所示的第一蓄热槽的陶瓷蓄热床12或第二蓄热槽的陶瓷蓄热床22或第三蓄热槽的陶瓷蓄热床32)。净化槽经过清理后，再切换为排气能源回收槽。
清理风车107用于清理净化槽的气体流量为挥发性有机化学废气100处理流量的20％以下，且以挥发性有机化学废气100处理流量的10％以下最好。
高温氧化反应室40排出的气体在一或多个陶瓷蓄热床(如图1所示的第一蓄热槽的陶瓷蓄热床12或第二蓄热槽的陶瓷蓄热床22或第三蓄热槽的陶瓷蓄热床32)进行热能回收后排放，并将热量储存在陶瓷蓄热床(如图1所示的第一蓄热槽的陶瓷蓄热床12或第二蓄热槽的陶瓷蓄热床22或第三蓄热槽的陶瓷蓄热床32)内，作为下一操作循环挥发性有机化学废气加热使用。
本发明的挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法及使用该方法的蓄热再生氧化型废热回收锅炉1，以三个蓄热槽型式的蓄热再生氧化型废热回收锅炉1为，例如图2所示，包含将挥发性有机化学废气100引入一蓄热再生氧化型废热回收锅炉1内，经由预热、高温氧化处理、回收燃烧所产生能源的方式，使得挥发性有机化学废气100能被彻底破坏处理，且使得其巨额设备投资及操作费用能经由能源回收而产生经济效益；其中，所使用的蓄热再生氧化型废热回收锅炉1以三个蓄热槽型式为例含有：(1)至少两个以上的蓄热槽(如图2以三个蓄热槽型式为例，包含第一蓄热槽10、第二蓄热槽20、第三蓄热槽30)，且在每一蓄热槽内均有陶瓷蓄热材料堆积成的陶瓷蓄热床(如图2所示，以三个蓄热槽型式为例，包含：第一蓄热槽的陶瓷蓄热床12、第二蓄热槽的陶瓷蓄热床22、第三蓄热槽的陶瓷蓄热床32)，在每一蓄热槽的陶瓷蓄热床中设有去离子水预热管(如图2所示，以三个蓄热槽型式为例，包含：第一去离子水预热器210、第二去离子水预热器211、第三去离子水预热器212)，在每一蓄热槽的陶瓷蓄热床上方设有蒸汽过热器(如图2所示，以三个蓄热槽型式为例，包含：第一蒸汽过热器250、第二蒸汽过热器251、第三蒸汽过热器252)；
(2)一高温氧化反应室40，位于第一蓄热槽10、第二蓄热槽20及第三蓄热槽30上方并与第一蓄热槽10、第二蓄热槽20及第三蓄热槽30结合，其内设有一或多个高温脉冲波反应器53(例如，中国台湾新型专利M440814号)提供高浓度挥发性有机化学废气破坏处理、一或多组燃烧机54提供稳定的火焰以确保***的安全操作及调节操作温度之用；
(3)一水鼓220及一组热交换水管群221位于高温氧化反应室40内，作为能源回收产生蒸汽之用；
(4)一蒸汽鼓230，位于高温氧化反应室40上方，其内具有气液分离装置，用于收集热交换水管群所产生的蒸汽及供应蒸汽之用。
蓄热再生氧化型废热回收锅炉1的蓄热槽利用入气阀门、排气阀门及清理排气阀的切换，依次交替使用作为入气加热槽、净化槽及排气能源回收槽之用；其中，蓄热槽如图2所示的第一蓄热槽10、第二蓄热槽20、第三蓄热槽30；入气阀门如图2所示的第一蓄热槽入气阀108、第二蓄热槽入气阀109、第三蓄热槽入气阀110；排气阀门如图2所示的第一蓄热槽排气阀115、第二蓄热槽排气阀116、第三蓄热槽排气阀117；清理排气阀如图2所示的第一蓄热槽清理排气阀118、第二蓄热槽清理排气阀119及第三蓄热槽清理排气阀120；利用入气阀门、排气阀门及清理排气阀的切换，可以将蓄热再生氧化型废热回收锅炉1的操作规划成多个操作循环，通常蓄热槽中至少有一个作为净化槽，其余则平均分配分别作为入气加热槽及排气能源回收槽之用。
规划蓄热再生氧化型废热回收锅炉1的操作循环，基本上是将挥发性有机化学废气100流经一或多个入气加热槽(如图2所示的第一蓄热槽10、第二蓄热槽20、第三蓄热槽30)，利用已经被加热的一或多个陶瓷蓄热床(如图2所示的第一蓄热槽的陶瓷蓄热床12或第二蓄热槽的陶瓷蓄热床22或第三蓄热槽的陶瓷蓄热床32)加热提升温度，然后进入高温氧化反应室40进行氧化反应；挥发性有机化学废气100在高温氧化反应室40进行氧化反应所产生的燃烧热，利用水鼓220及热交换水管群221做能源回收产生蒸汽；入气加热槽使用后，会将陶瓷蓄热材料蓄存的能量转换给含有VOCs的挥发性有机化学废气100，使得陶瓷蓄热材料降温，可以在下一操作循环作为排气能源回收槽作为蓄热之用；但是在入气加热槽转换为排气能源回收槽之前，要先转换成为净化槽；净化槽是利用清理风车107将高温氧化反应室内部41燃烧后的干净气体回冲清理陶瓷蓄热床(如图2所示的第一蓄热槽的陶瓷蓄热床12或第二蓄热槽的陶瓷蓄热床22或第三蓄热槽的陶瓷蓄热床32)；净化槽经过清理后，再切换为排气能源回收槽。
净化槽的目的是将上一个操作循环里的入气加热槽，利用高温氧化反应室内部41燃烧后的干净气体回冲清理，其原因是蓄热槽作为入气加热槽使用时，含有VOCs的挥发性有机化学废气100会残留在蓄热槽中，因此，需要引进高温氧化反应室内部41燃烧后的干净气体回冲清理，将残留的含有VOCs的挥发性有机化学废气100排出，才能在下一操作循环作为排气能源回收槽使用。
挥发性有机化学废气100经过一或多个入气加热槽(如图2所示的第一蓄热槽10、第二蓄热槽20、第三蓄热槽30)加热提升温度，然后进入高温氧化反应室40进行氧化反应释放出燃烧热，并利用一水鼓220及一热交换水管群221做能源回收产生蒸汽时，应同时控制高温氧化反应室40的操作温度，以确保挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55能被彻底破坏处理。
清理风车107用于清理净化槽的气体流量为挥发性有机化学废气100处理量的20％以下，且以挥发性有机化学废气100处理量10％以下最好。
高温氧化反应室40排出的气体在一或多个陶瓷蓄热床(如图2所示的第一蓄热槽的陶瓷蓄热床12或第二蓄热槽的陶瓷蓄热床22或第三蓄热槽的陶瓷蓄热床32)进行热能回收后排放，并将热量储存在一或多个陶瓷蓄热床(如图2所示的第一蓄热槽的陶瓷蓄热床12或第二蓄热槽的陶瓷蓄热床22或第三蓄热槽的陶瓷蓄热床32)内作为挥发性有机化学废气加热使用。
本发明的挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法及使用该方法的蓄热再生氧化型废热回收锅炉1的创作目的是将挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55能被彻底破坏处理并有效的回收其产生的能量，而挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55燃烧所释放出来的能量除了少量能量用于提供作为气体加热使用外，将全部用于回收产生蒸汽之用。以含有丙烷的气体为例，当挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55的VOCs(即丙烷)浓度达到最低浓度Cmin＝500ppmv时，在蓄热槽具有95％能源回收效率的蓄热再生型氧化器2中，不需外加辅助燃料就可以将蓄热再生型氧化器2的高温氧化室40操作在800至900℃，将挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55彻底破坏处理。也就是，如果丙烷VOCs浓度达到最低浓度Cmin＝500ppmv以上，其高温氧化燃烧所释放出的能量，就能够提供挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55将温度由气体入口温度Ti提高到尾气排放管135的产物排出温度To(即产物排出温度)所需的能量。因此，若挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55混合物所含VOCs的浓度高于最低浓度Cmin，则挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55混合物中所含VOCs燃烧所释放出的能量对传统的蓄热再生型氧化器2而言，就变成是过剩能量，必须有适当方法加以排除；传统做法是将蓄热再生型氧化器2的产物排出温度To提高，以维持蓄热再生型氧化器2的能量平衡。但是，若由尾气排放管135排出的产物无法有效地将过剩能量排出，则会造成蓄热再生型氧化器2的超温、焚毁或者产生***意外。因此，本发明乃在每一蓄热槽的陶瓷蓄热床内设置去离子水预热器(如图2所示的第一去离子水预热器210、第二去离子水预热器211及第三去离子水预热器212)、在高温反应室内设置一水鼓220及一热交换水管群221、在每一蓄热槽的陶瓷蓄热床上方设置蒸汽过热器(如图2所示的第一蒸汽过热器250、第二蒸汽过热器251及第三蒸汽过热器252)，以便有效的将燃烧所产生的过剩能量转化成蒸汽回收使用。
本发明的挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法及使用该方法的蓄热再生氧化型废热回收锅炉1由冷机启动***时，首先关闭挥发性有机化学废气入气遮断阀103并开启挥发性有机化学废气旁通阀102，使得挥发性有机化学废气100不会进入蓄热再生氧化型废热回收锅炉1；然后开启空气调节阀106使得助燃空气112可以经由挥发性有机化学废气入气汇流管122进入蓄热再生氧化型废热回收锅炉1；然后启动蓄热再生氧化型废热回收锅炉1的入气阀门、清理排气阀、排气阀门序列性开关的操作循环；确定阀门开关序列稳定操作后，点燃高温氧化室40的复数组燃烧机54，将陶瓷蓄热床(如图2所示的第一蓄热槽的陶瓷蓄热床12或第二蓄热槽的陶瓷蓄热床22或第三蓄热槽的陶瓷蓄热床32)升温，直到高温氧化室40的温度达到设定的操作温度Tc；然后，先让高浓度挥发性有机化学废气55进入蓄热再生氧化型废热回收锅炉1的高温脉冲波反应器53，开始建立高温氧化室40的正常操作程序；俟高温脉冲波反应器53稳定操作后，再让挥发性有机化学废气100进入蓄热再生氧化型废热回收锅炉1，进行稳定的VOCs废气处理操作。
以具有三个蓄热槽的蓄热再生氧化型废热回收锅炉1为例，其典型的操作循环可以利用入气阀门、清理排气阀、排气阀门的序列性开关，规划为三个操作循环，如下所示：
循环一 循环二 循环三
第一蓄热槽10 入气加热 净化 能源回收
第二蓄热槽20 净化 能源回收 入气加热
第三蓄热槽30 能源回收 入气加热 净化
在上表中，『入气加热』表示蓄热槽是作为入气加热槽使用，需开启入气阀门、关闭清理排气阀、关闭排气阀门；『净化』表示蓄热槽是作为净化槽使用，需关闭入气阀门、开启清理排气阀、关闭排气阀门；『能源回收』表示蓄热槽是作为排气能源回收槽使用，需关闭入气阀门、关闭清理排气阀、开启排气阀门。
当***在正常操作时，如图2所示，先将挥发性有机化学废气旁通阀102关闭，然后开启挥发性有机化学废气入气遮断阀103，使得挥发性有机化学废气100经挥发性有机化学废气入气管100、火焰防阻器104(例如，中国台湾新型专利M429756号)、挥发性有机化学废气入气管121及逆止阀105，然后由挥发性有机化学废气入气汇流管122进入蓄热再生氧化型废热回收锅炉1。
***在操作循环一模式操作运行时，第一蓄热槽10作为入气加热槽使用、第二蓄热槽20作为净化槽使用、第三蓄热槽30作为排气能源回收槽使用。在操作循环一模式操作运行时，气流的流向如图3所示，其操作方式如下：
1.第一蓄热槽10作为入气加热槽使用，操作时，开启第一蓄热槽入气阀108、关闭第二蓄热槽入气阀109及关闭第三蓄热槽入气阀110，使得含有VOCs的挥发性有机化学废气100由挥发性有机化学废气入气汇流管122，经第一蓄热槽入气阀108，由第一蓄热槽入气管123进入第一蓄热槽10。第一蓄热槽10利用第一蓄热槽的耐火炉壁14隔绝热能的损失。
2.含有VOCs的挥发性有机化学废气100先经第一蓄热槽的入气室11使得含有VOCs的挥发性有机化学废气100能够均匀分布通过第一蓄热槽的陶瓷蓄热床12，利用其内的陶瓷材料所蓄存的能量，将含有VOCs的挥发性有机化学废气100加热，然后，使受热后的气体再经由第一蓄热槽的混气室13混合后，进入高温氧化反应室40。高温氧化反应室40由高温氧化反应室的耐火炉壁42包覆绝热，以确保高温氧化反应室内部41进行燃烧反应所产生的热量不会明显的产生热损耗。
3.对于高浓度挥发性有机化学废气55应用场合，由于直接将高浓度挥发性有机化学废气55引入蓄热槽加热会有自动点燃甚至产生燃爆或爆轰的风险，因此，本发明在高温氧化反应室40内设有高温脉冲波反应器53(例如，中国台湾新型专利M440814号)用于高浓度挥发性有机化学废气55的破坏处理。高浓度挥发性有机化学废气55先经由火焰防阻器56(例如，中国台湾新型专利M429756号)保护，然后经由可燃性气体安全控制设备57调节控制空气流量控制阀58，以提供最适合的空燃比，确保高温脉冲波反应器53的操作安全性。高浓度挥发性有机化学废气55经由高温脉冲波反应器53，利用爆轰技术产生的高温冲击波加以处理，然后再进入高温氧化室40进一步做彻底的破坏处理。
4.在高温氧化反应室40内，利用燃烧机54点燃已经升温的挥发性有机化学废气100及已经部分氧化的高浓度挥发性有机化学废气55，使得挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55能够彻底的被破坏。
5.高温氧化反应室40操作温度及滞留时间决定于挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55的组成；一般而言，高温氧化反应室40的操作温度应高于800℃，气体在高温氧化反应室40的滞留时间应高于0.5秒，且滞留时间以高于1.0秒为好。对于环保单位列管的有害废气，高温氧化反应室40的操作温度应高于1000℃，气体在高温氧化反应室40的滞留时间应高于2秒。
6.燃烧机54的辅助燃料50经由具有安全控制的燃料供应设备51控制，由燃料控制阀52调节其供应量；燃烧空气60由燃烧空气风车61供应，经燃烧空气控制阀62调节控制燃烧空气60供应量，并连锁控制燃料控制阀52的开度，以提供最适合的空燃比，确保操作安全性。
7.第三蓄热槽30作为排气能源回收槽，操作时，关闭第一蓄热槽排气阀115、关闭第二蓄热槽排气阀116、开启第三蓄热槽排气阀117，使得挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55的燃烧产物，能流经第三蓄热槽30内的第三蓄热槽的陶瓷蓄热床32，将高温燃烧产物的能量蓄积在第三蓄热槽的陶瓷蓄热床32的陶瓷材料中。
8.挥发性有机化学废气100在高温氧化反应室40进行氧化反应所产生的燃烧热，利用热交换水管群221做能源回收产生蒸汽。热交换水管群221的去离子水200，由去离子水供水管线201提供，经脱气槽202脱气除氧，然后利用去离子水给水泵浦203将去离子水200经由第一预热器给水管204、第二预热器给水管205及第三预热器给水管206打入第一去离子水预热器210、第二去离子水预热器211及第三去离子水预热器212预热，然后进入水鼓220以供应热交换水管群221之需。如需使用过热蒸汽，则可将所产生的饱和蒸汽231经由饱和蒸汽管232送经第一蒸汽过热器250、第二蒸汽过热器251及第三蒸汽过热器252，以产生过热蒸汽255。
9.入气加热槽即第一蓄热槽10使用后，会将陶瓷蓄热材料蓄存的能量转换给含有VOCs的挥发性有机化学废气100，使得陶瓷蓄热材料降温，可以在下一循环先进性净化，然后作为排气能源回收槽作为蓄热之用。
10.第二蓄热槽20作为净化槽使用，操作时，关闭第一蓄热槽清理排气阀118、开启第二蓄热槽清理排气阀119、关闭第三蓄热槽清理排气阀120，启动清理风车107，使得高温氧化反应室40氧化反应所产生的干净燃烧产物，能有部分经第二蓄热槽20，然后经第二蓄热槽清理排气管142、第二蓄热槽清理排气阀119、再经蓄热槽清理排气汇流管144被清理风车107抽引，经清理排气管145送至挥发性有机化学废气入气汇流管122，再经第一蓄热槽入气阀108被送回至第一蓄热槽10进行加热处理。
11.经过以上作业，原来蓄存在第一蓄热槽的陶瓷蓄热床12的能量会被转移给挥发性有机化学废气100，以利处理；第二蓄热槽20会被微量燃烧产物冲洗清理，使得残留其中的VOCs被排出；燃烧产物的能量会被蓄积在第三蓄热槽的陶瓷蓄热床32，使得第三蓄热槽30升温。
12.***在以上操作循环一的模式操作运行达一特定时间τ(通常60≤τ≤300秒)以后，准备进入操作循环二的模式运行。
***在循环一操作运行达一特定时间(通常为60～300秒间)以后，切换为循环二模式操作运行。***在操作循环二模式操作运行时，第一蓄热槽10作为净化槽使用、第二蓄热槽20作为排气能源回收槽使用、第三蓄热槽30作为入气加热槽使用。在操作循环二模式操作运行时，气流的流向如图4所示，其操作如下：
1.第三蓄热槽30作为入气加热槽使用，操作时，关闭第一蓄热槽入气阀108、关闭第二蓄热槽入气阀109、开启第三蓄热槽入气阀110，使得含有VOCs的挥发性有机化学废气100由挥发性有机化学废气入气汇流管122，经第三蓄热槽入气阀110，由第三蓄热槽入气管125进入第三蓄热槽30。第三蓄热槽30利用第三蓄热槽的耐火炉壁34隔绝热能的损失。
2.含有VOCs的挥发性有机化学废气100先经第三蓄热槽的入气室31使得含有VOCs的挥发性有机化学废气100能够均匀分布通过第三蓄热槽的陶瓷蓄热床32，利用其内的陶瓷材料所蓄存的能量，将含有VOCs的挥发性有机化学废气100加热，然后，使受热后的气体再经由第三蓄热槽的混气室33混合后，进入高温氧化反应室40。高温氧化反应室40由高温氧化反应室的耐火炉壁42包覆绝热，以确保高温氧化反应室内部41进行燃烧反应所产生的热量不会明显的产生热损耗。
3.对于氧气浓度相对较低的高浓度挥发性有机化学废气55应用场合，由于直接将高浓度挥发性有机化学废气55引入蓄热槽加热会有自动点燃甚至产生燃爆或爆轰的风险，因此，在高温氧化反应室40内另设有高温脉冲波反应器53(例如，中国台湾新型专利M440814号)加以处理。高浓度挥发性有机化学废气55先经由火焰防阻器56(例如，中国台湾新型专利M429756号)保护，然后经由可燃性气体安全控制设备57调节控制空气流量控制阀58，以提供最适合的空燃比，确保高温脉冲波反应器53的操作安全性。高浓度挥发性有机化学废气55经由高温脉冲波反应器53，利用爆轰技术产生的高温冲击波加以处理，然后再进入高温氧化室40进一步做彻底的破坏处理。
4.在高温氧化反应室40内，利用燃烧机54点燃已经升温的挥发性有机化学废气100及已经部分氧化的高浓度挥发性有机化学废气55，使得挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55能够彻底的被破坏。
5.高温氧化反应室40操作温度及滞留时间决定于挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55的组成；一般而言，高温氧化反应室40的操作温度应高于800℃，气体在高温氧化反应室40的滞留时间应高于0.5秒，且滞留时间以高于1.0秒为好。对于环保单位列管的有害废气，高温氧化反应室40的操作温度应高于1000℃，气体在高温氧化反应室40的滞留时间应高于2秒。
6.燃烧机54的辅助燃料50经由具有安全控制的燃料供应设备51控制，由燃料控制阀52调节其供应量，燃烧空气60由燃烧空气风车61供应，经燃烧空气控制阀62调节控制燃烧空气60供应量，并连锁控制燃料控制阀52的开度，以提供最适合的空燃比，确保操作安全性。
7.第二蓄热槽20作为排气能源回收槽，操作时，关闭第一蓄热槽排气阀115、开启第二蓄热槽排气阀116、及关闭第三蓄热槽排气阀117，使得挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55的燃烧产物，能流经第二蓄热槽20内的第二蓄热槽的陶瓷蓄热床22，将高温燃烧产物的能量蓄积在第二蓄热槽的陶瓷蓄热床22的陶瓷材料中。
8.挥发性有机化学废气100在高温氧化反应室40进行氧化反应所产生的燃烧热，利用热交换水管群221做能源回收产生蒸汽。热交换水管群221的去离子水200，由去离子水供水管线201提供，经脱气槽202脱气除氧，然后利用去离子水给水泵浦203将去离子水200经由第一预热器给水管204、第二预热器给水管205及第三预热器给水管206打入第一去离子水预热器210、第二去离子水预热器211及第三去离子水预热器212预热，然后进入水鼓220以供应热交换水管群221之需。如需使用过热蒸汽，则可将所产生的饱和蒸汽231经由饱和蒸汽管232送经第一蒸汽过热器250、第二蒸汽过热器251及第三蒸汽过热器252，以产生过热蒸汽255。
9.入气加热槽即第三蓄热槽30使用后，会将陶瓷蓄热材料蓄存的能量转换给含有VOCs的挥发性有机化学废气100，使得陶瓷蓄热材料降温，可以在下一循环先经净化，然后作为排气能源回收槽作为蓄热之用。
10.第一蓄热槽10作为净化槽使用，操作时，开启第一蓄热槽清理排气阀118、关闭第二蓄热槽清理排气阀119、关闭第三蓄热槽清理排气阀120，启动清理风车107，使得高温氧化反应室40氧化反应所产生的干净燃烧产物，能有部分经第一蓄热槽10，然后经第一蓄热槽清理排气管141、第一蓄热槽清理排气阀118、再经蓄热槽清理排气汇流管144被清理风车107抽引，经清理排气管145送至挥发性有机化学废气入气汇流管122，再经第三蓄热槽入气阀110被送回至第三蓄热槽30进行加热处理。
11.经过以上作业，原来蓄存在第三蓄热槽的陶瓷蓄热床32的能量会被转移给挥发性有机化学废气100，以利处理；第一蓄热槽10会被微量燃烧产物冲洗清理；燃烧产物的能量会被蓄积在第二蓄热槽的陶瓷蓄热床22，使得第二蓄热槽20升温。
12.***在以上操作循环二的模式操作运行达一特定时间τ(通常60＜τ＜300秒)以后，准备进入操作循环三的模式运行。
***在循环二操作运行达一特定时间(通常为60～300秒间)以后，切换为循环三模式操作运行。***在操作循环三模式操作运行时，第一蓄热槽10作为排气能源回收槽使用、第二蓄热槽20作为入气加热槽使用、第三蓄热槽30作为净化槽使用。在操作循环三模式操作运行时，气流的流向如图5所示，其操作如下：
1.第二蓄热槽20作为入气加热槽使用，操作时，关闭第一蓄热槽入气阀108、开启第二蓄热槽入气阀109、关闭第三蓄热槽入气阀110，使得含有VOCs的挥发性有机化学废气100由挥发性有机化学废气入气汇流管122，经第二蓄热槽入气阀109，由第二蓄热槽入气管124进入第二蓄热槽20。第二蓄热槽20利用第二蓄热槽的耐火炉壁24隔绝热能的损失。
2.含有VOCs的挥发性有机化学废气100先经第二蓄热槽的入气室21使得含有VOCs的挥发性有机化学废气100能够均匀分布通过第二蓄热槽的陶瓷蓄热床22，利用其内的陶瓷材料所蓄存的能量，将含有VOCs的挥发性有机化学废气100加热，然后，使受热后的气体再经由第二蓄热槽的混气室23混合后，进入高温氧化反应室40。高温氧化反应室40由高温氧化反应室的耐火炉壁42包覆绝热，以确保高温氧化反应室内部41进行燃烧反应所产生的热量不会明显的产生热损耗。
3.对于高浓度挥发性有机化学废气55应用场合，由于直接将高浓度挥发性有机化学废气55引入蓄热槽加热会有自动点燃甚至产生燃爆或爆轰的风险，因此，在高温氧化反应室40内另设有高温脉冲波反应器53(例如，中国台湾新型专利M440814号)加以处理。高浓度挥发性有机化学废气55先经由火焰防阻器56(例如，中国台湾新型专利M429756号)保护，然后经由可燃性气体安全控制设备57调节控制空气流量控制阀58，以提供最适合的空燃比，确保高温脉冲波反应器53的操作安全性。高浓度挥发性有机化学废气55经由高温脉冲波反应器53，利用爆轰技术产生的高温冲击波加以处理，然后再进入高温氧化室40进一步做彻底的破坏处理。
4.在高温氧化反应室40内，利用燃烧机54点燃已经升温的挥发性有机化学废气100及已经部分氧化的高浓度挥发性有机化学废气55，使得挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55能够彻底的被破坏。
5.高温氧化反应室40操作温度及滞留时间决定于挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55的组成，一般而言，高温氧化反应室40的操作温度应高于800℃，气体在高温氧化反应室40的滞留时间应高于0.5秒，且滞留时间以高于1.0秒为好。对于环保单位列管的有害废气，高温氧化反应室40的操作温度应高于1000℃，气体在高温氧化反应室40的滞留时间应高于2秒。
6.燃烧机54的辅助燃料50经由具有安全控制的燃料供应设备51控制，由燃料控制阀52调节其供应量，燃烧空气60由燃烧空气风车61供应，经燃烧空气控制阀62调节控制燃烧空气60供应量，并连锁控制燃料控制阀52的开度，以提供最适合的空燃比，确保操作安全性。
7.第一蓄热槽10作为排气能源回收槽，操作时，开启第一蓄热槽排气阀115、关闭第二蓄热槽排气阀116、及关闭第三蓄热槽排气阀117，使得挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55的燃烧产物，能流经第一蓄热槽10内的第一蓄热槽的陶瓷蓄热床12，将高温燃烧产物的能量蓄积在第一蓄热槽的陶瓷蓄热床12的陶瓷材料中。
8.挥发性有机化学废气100在高温氧化反应室40进行氧化反应所产生的燃烧热，利用热交换水管群221做能源回收产生蒸汽。热交换水管群221的去离子水200，由去离子水供水管线201提供，经脱气槽202脱气除氧，然后利用去离子水给水泵浦203将去离子水200经由第一预热器给水管204、第二预热器给水管205及第三预热器给水管206打入第一去离子水预热器210、第二去离子水预热器211及第三去离子水预热器212预热，然后进入水鼓220以供应热交换水管群221之需。如需使用过热蒸汽，则可将所产生的饱和蒸汽231经由饱和蒸汽管232送经第一蒸汽过热器250、第二蒸汽过热器251及第三蒸汽过热器252，以产生过热蒸汽255。
9.入气加热槽即第二蓄热槽20使用后，会将陶瓷蓄热材料蓄存的能量转换给含有VOCs的挥发性有机化学废气100，使得陶瓷蓄热材料降温，可以在下一循环先经净化，然后作为排气能源回收槽作为蓄热之用。
10.第三蓄热槽30作为净化槽使用，操作时，关闭第一蓄热槽清理排气阀118、关闭第二蓄热槽清理排气阀119、开启第三蓄热槽清理排气阀120，启动清理风车107，使得高温氧化反应室40氧化反应所产生的干净燃烧产物，能有部分经第三蓄热槽30，然后经第三蓄热槽清理排气管143、第三蓄热槽清理排气阀120、再经蓄热槽清理排气汇流管144被清理风车107抽引，经清理排气管145送至挥发性有机化学废气入气汇流管122，再经第二蓄热槽入气阀109被送回至第二蓄热槽30进行加热处理。
11.经过以上作业，原来蓄存在第二蓄热槽的陶瓷蓄热床22的能量会被转移给挥发性有机化学废气100，以利处理；第三蓄热槽30会被微量燃烧产物冲洗清理；燃烧产物的能量会被蓄积在第一蓄热槽的陶瓷蓄热床12，使得第一蓄热槽10升温。
12.***在以上操作循环三的模式操作运行达一特定时间τ(通常60＜τ＜300秒)以后，准备恢复进入操作循环一的模式运行。
以具有五个蓄热槽的蓄热再生氧化型废热回收锅炉1为例，其典型的操作循环可以利用入气阀门、清理排气阀、排气阀门的序列性开关，规划为五组操作循环如下：
以具有六个蓄热槽的蓄热再生氧化型废热回收锅炉1为例，其典型的操作循环可以利用入气阀门、清理排气阀、排气阀门的序列性开关，规划为三组操作循环如下：
其中净化(1)及净化(2)可以同时进行，或安排在一个操作循环的时间内，分成两段接续进行。
当蓄热再生氧化型废热回收锅炉1的蓄热槽数量为三的倍数(即M＝3N)时，蓄热再生氧化型废热回收锅炉1的入气加热、净化、能源回收操作模式可以简化为三个操作循环；但是当蓄热再生氧化型废热回收锅炉1的蓄热槽数量为二的倍数加一，即M＝2N+1时，蓄热再生氧化型废热回收锅炉1的入气加热、净化、能源回收操作模式则要规划为跟蓄热槽数量(M)一致的操作循环数目。
当蓄热再生氧化型废热回收锅炉1的蓄热槽数量为二的倍数加一，即M＝2N+1时，例如，当N＝1时，M＝2N+1＝3，操作循环数目为3；当N＝2时，M＝2N+1＝5，操作循环数目为5；当N＝3时，M＝2N+1＝7，操作循环数目为7；于此类推。
但是当蓄热再生氧化型废热回收锅炉1的蓄热槽数量为三的倍数，即M＝3N时，例如当N＝1时，M＝3N＝3，操作循环数目为3；当N＝2时，M＝3N＝6，操作循环数目仍然为3；当N＝3时，M＝3N＝9，操作循环数目仍然为3；于此类推。
对于高浓度挥发性有机化学废气55处理的应用场合，在蓄热再生氧化型废热回收锅炉1的高温氧化反应室40内另设有高温脉冲波反应器53(例如，中国台湾新型专利M440814号)。高温脉冲波反应器53的原理及其运作方式，如图6及图7所示。
首先，可燃性气体反应物310连续经可燃性气体反应物进料管312送入高温脉冲波反应器本体360，需要使用高温反应或破坏的化学反应物320连续经由化学反应物进料管322喷注进高温脉冲波反应器本体360内，同时，将化学反应所需的空气/氧化剂/助剂330经由空气/氧化剂/助剂进料管332连续注入高温脉冲波反应器本体360内。
可燃性气体反应物310、化学反应物320及空气/氧化剂/助剂330应在点火装置组380先行启动后，才可进行进料而不受爆轰冲击波的影响。要停止本发明的高温脉冲波反应器53的操作，则要先将可燃性气体反应物310及化学反应物320停止进料，然后才关闭点火装置组380，以确保***的安全操作。
高温脉冲波反应器53的可燃性气体反应物进料管312可以是单一进料管或是为多个进料管，以利多数种可燃性气体反应物310可以同时连续进料。化学反应物进料管322也可以是单一进料管或是为多个进料管，以利多数种化学反应物320可以同时连续进料。空气/氧化剂/助剂进料管332也可以是单一进料管或是为多个进料管，可以接受空气、惰性气体、氧气、水、催化剂等的同时连续进料。
其次，利用安装在本发明的高温脉冲波反应器53的高温脉冲波反应器本体360内部的爆轰促进器370促进可燃性气体反应物310、化学反应物320及空气/氧化剂/助剂330的混合，使得气体混合物在爆轰反应器本体360内，均匀的由进料端350往反应产物出口400方向流动，如图7进料步骤410至充满步骤420所示。当气体混合物抵达安装于爆轰促进器370下游端的点火装置组380位置时，气体混合物将被点火装置组380点燃，如图7点燃步骤430所示。由于在点火装置组380下游并无可燃性气体，因此，火焰会往高温脉冲波反应器53的进料端350方向回火，产生逆流火焰，如图7爆燃步骤440所示；火焰再经过爆轰促进器370提供良好的混合，使得该可燃性气体混合物快速燃烧、增温、增压、增速，进而产生逆流爆轰(Countercurrent Detonation)，如图7爆燃加速步骤450所示。爆轰冲击波继续压缩可燃性气体混合物进行反应，并继续加速达到CJ冲击波速度，如图7爆轰步骤460所示。当爆轰冲击波抵达高温脉冲波反应器53的进料端350时，利用爆轰冲击波的瞬间压力，使得火焰熄焰，如图7熄焰步骤470所示；由点燃步骤430进行到熄焰步骤470的速度极快，所需时间只需几毫秒到数十毫秒的时间，视爆轰促进器370的设计而定。高温脉冲波反应器53的反应器出口法兰390与高温氧化反应室40连接，操作时利用爆轰冲击波的反震波将反应产物400由反应器出口法兰390排出，如图7反震排出步骤480所示。进行上述过程时，高浓度挥发性有机化学废气55进料均可以稳定的继续进行，并连续重复可燃性气体反应物310、化学反应物320及空气/氧化剂/助剂330的混合、点燃、逆流爆轰、熄焰的程序，使得化学反应物320能在高温脉冲波反应器53内连续利用爆轰冲击波的高温、高压进行反应或被破坏。为了保护高温脉冲波反应器本体360不致过热，高温脉冲波反应器53设有冷却设施362，冷却液由冷却液入口364进入，由冷却液出口365排除，将高温脉冲波反应器本体360维持在100℃以下。
以含有环己烷(Cyclohexane)的废气处理为例，使用本发明的蓄热再生氧化型废热回收锅炉1，操作温度为800℃至1000℃范围时，如图8所示，当挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55的混合VOCs浓度达220至320ppmv以上，蓄热再生氧化型废热回收锅炉1的高温氧化反应室40只要提供燃烧机54维持母火所需的辅助燃料50供应，使得高温氧化室40的燃烧机54维持稳定的火焰，确保挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55的混合VOCs会被点燃，即可顺利操作。
图9显示，操作温度在800℃至900℃范围时，挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55的混合VOCs浓度超过275ppmv，燃烧机54所需的辅助燃料50供应量就达到最低值。挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55的混合VOCs浓度越低、操作温度越高，所需辅助燃料50供应量就越高。
图10及图11显示，利用本发明的方法及蓄热再生氧化型废热回收锅炉1，当挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55的混合VOCs浓度达1000ppmv时，每1000SCMM的挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55的混合物，每小时即可以产生约3公吨的水蒸汽，以水蒸汽市场价格每公吨40元美金，每年操作8400小时计算，则每年的能源回收利益即可达美金一百万元。
当挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55的混合VOCs浓度达2000ppmv时，每1000SCMM的挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55的混合物，每小时即可以产生约7公吨的水蒸汽，以水蒸汽市场价格每公吨40元美金，每年操作8400小时计算，则每年的能源回收利益即可达美金二百四十万元。
若挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55的混合VOCs浓度达10000ppmv时，每1000SCMM的挥发性有机化学废气100及高浓度挥发性有机化学废气55的混合物，每小时即可以产生约39公吨的水蒸汽，以水蒸汽市场价格每公吨40元美金，每年操作8400小时计算，则每年的能源回收利益即可达美金一千三百余万元。
以上说明显示本发明的挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法及使用该方法的蓄热再生氧化型废热回收锅炉1确实具有节能减碳的效用，并能通过本发明的能源回收利用技术，使得原需花费大量辅助能源经费的VOCs处理问题，变成是一项可以借着VOCs处理而回收VOCs燃烧所产生的大量能源，并获得巨大投资效益的再生能源投资机会。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的权利要求可限定的范围之内。
Claims (20)
1.一种挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法，其特征在于，包含将挥发性有机化学废气引入一蓄热再生氧化型废热回收锅炉内，经由预热、高温氧化处理、回收燃烧所产生能源的方式，使得挥发性有机化学废气能被彻底破坏处理；其中，所使用的蓄热再生氧化型废热回收锅炉含有：
二个以上的蓄热槽，且在每一蓄热槽内均有陶瓷蓄热材料堆积成的陶瓷蓄热床，在每一蓄热床内设有一去离子水预热器；
一高温氧化反应室，位于蓄热槽上方并与蓄热槽结合，其内设有燃烧机；
一水鼓及一热交换水管群设置于高温氧化反应室内，作为能源回收产生蒸汽之用；
一蒸汽鼓，位于高温氧化反应室上方，用于收集热交换水管群所产生的蒸汽。
2.根据权利要求1所述的挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法，其特征在于，蓄热再生氧化型废热回收锅炉含有三个以上的蓄热槽，且在每一蓄热槽的陶瓷蓄热床下方设有一入气阀门、一排气阀门及一清理排气阀。
3.根据权利要求2所述的挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法，其特征在于，蓄热再生氧化型废热回收锅炉利用入气阀门、排气阀门及清理排气阀的开关切换，使其蓄热槽依次交替作为入气加热槽、净化槽及排气能源回收槽，且蓄热槽中至少有一个作为净化槽，其余分别作为入气加热槽及排气能源回收槽之用，其操作循环为：
使挥发性有机化学废气流经入气加热槽，利用入气加热槽中已经被加热的陶瓷蓄热床加热提升温度，然后进入高温氧化反应室进行氧化反应，其后燃烧产物再流经排气能源回收槽中，将燃烧产物的能量蓄积在排气能源回收槽的陶瓷蓄热床中，
在净化槽中，利用清理风车抽引高温氧化反应室内部燃烧后的干净气体，回冲清理净化槽的陶瓷蓄热床，并将气体排至入气加热槽进行处理，
每一个操作循环持续一特定时间，然后转换为下一个操作循环，入气加热槽使用后在下一个操作循环转换成净化槽，净化槽经过清理后在下一个操作循环转换为排气能源回收槽，排气能源回收槽在下一个操作循环转换成入气加热槽。
4.根据权利要求3所述的挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法，其特征在于，用于净化槽的清理风车的气体流量为挥发性有机化学废气处理流量的10％以下。
5.根据权利要求3所述的挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法，其特征在于，操作循环持续的特定时间为60秒至300秒。
6.根据权利要求1所述的挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法，其特征在于，蓄热再生氧化型废热回收锅炉的高温氧化反应室设有高温脉冲波反应器。
7.根据权利要求6所述的挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法，其特征在于，蓄热再生氧化型废热回收锅炉含有三个以上的蓄热槽，且在每一蓄热槽的陶瓷蓄热床下方设有一入气阀门、一排气阀门及一清理排气阀。
8.根据权利要求7所述的挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法，其特征在于，蓄热再生氧化型废热回收锅炉利用入气阀门、排气阀门及清理排气阀的开关切换，使其蓄热槽依次交替作为入气加热槽、净化槽及排气能源回收槽，且蓄热槽中至少有一个作为净化槽，其余分别作为入气加热槽及排气能源回收槽之用，其操作循环为：
将挥发性有机化学废气流经入气加热槽，利用入气加热槽中已经被加热的陶瓷蓄热床加热提升温度，然后进入高温氧化反应室进行氧化反应，其后燃烧产物再流经排气能源回收槽中，将燃烧产物的能量蓄积在排气能源回收槽的陶瓷蓄热床中，
在净化槽中，利用清理风车抽引高温氧化反应室内部燃烧后的干净气体，回冲清理净化槽的陶瓷蓄热床，并将气体排至入气加热槽进行处理，
每一个操作循环持续一特定时间，然后转换为下一个操作循环，入气加热槽使用后在下一个操作循环转换成净化槽，净化槽经过清理后在下一个操作循环转换为排气能源回收槽，排气能源回收槽在下一个操作循环转换成入气加热槽。
9.根据权利要求8所述的挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法，其特征在于，用于净化槽的清理风车的气体流量为挥发性有机化学废气处理流量的10％以下。
10.根据权利要求8所述的挥发性有机化学废气处理并回收能源的方法，其特征在于，操作循环持续的特定时间为60秒至300秒。
11.一种蓄热再生氧化型废热回收锅炉，其特征在于，含有：
二个以上的蓄热槽，且在每一蓄热槽内均有陶瓷蓄热材料堆积成的陶瓷蓄热床，在每一蓄热床内设有一去离子水预热器、
一高温氧化反应室，位于蓄热槽上方并与蓄热槽结合，其内设有多组燃烧机；
一水鼓及一热交换水管群设置于高温氧化反应室内，作为能源回收产生蒸汽之用；
一蒸汽鼓，位于高温氧化反应室上方，用于收集热交换水管群所产生的蒸汽。
12.根据权利要求11所述的蓄热再生氧化型废热回收锅炉，其特征在于，含有三个以上的蓄热槽，且在每一蓄热槽的陶瓷蓄热床下方设有一入气阀门、一排气阀门及一清理排气阀。
13.根据权利要求12所述的蓄热再生氧化型废热回收锅炉，其特征在于，其利用入气阀门、排气阀门及清理排气阀的切换，使其蓄热槽依次交替作为入气加热槽、净化槽及排气能源回收槽，且蓄热槽中至少有一个作为净化槽，其余分别作为入气加热槽及排气能源回收槽之用，其操作循环为：
将挥发性有机化学废气流经入气加热槽，利用已经被加热的陶瓷蓄热床加热提升温度，然后进入高温氧化反应室进行氧化反应，其后燃烧产物再流经排气能源回收槽中，将燃烧产物的能量蓄积在排气能源回收槽的陶瓷蓄热床中，
在净化槽中，利用清理风车抽引高温氧化反应室内部燃烧后的干净气体回冲清理净化槽的陶瓷蓄热床，并将气体排至入气加热槽进行处理，
每一个操作循环持续一特定时间，然后转换为下一个操作循环，入气加热槽使用后在下一个操作循环转换成净化槽，净化槽经过清理后在下一个操作循环转换为排气能源回收槽，排气能源回收槽在下一个操作循环转换成入气加热槽。
14.根据权利要求13所述的蓄热再生氧化型废热回收锅炉，其特征在于，用于净化槽的清理风车的气体流量为挥发性有机化学废气处理流量的10％以下。
15.根据权利要求13所述的蓄热再生氧化型废热回收锅炉，其特征在于，操作循环持续的特定时间为60秒至300秒。
16.根据权利要求11所述的蓄热再生氧化型废热回收锅炉，其特征在于，高温氧化反应室装有高温脉冲波反应器。
17.根据权利要求16所述的蓄热再生氧化型废热回收锅炉，其特征在于，含有三个以上的蓄热槽，且在每一蓄热槽的陶瓷蓄热床下方设有一入气阀门、一排气阀门及一清理排气阀。
18.根据权利要求17所述的蓄热再生氧化型废热回收锅炉，其特征在于，利用入气阀门、排气阀门及清理排气阀的切换，使其蓄热槽依次交替作为入气加热槽、净化槽及排气能源回收槽，且蓄热槽中至少有一个作为净化槽，其余分别作为入气加热槽及排气能源回收槽之用，其操作循环为：
将挥发性有机化学废气流经入气加热槽，利用已经被加热的陶瓷蓄热床加热提升温度，然后进入高温氧化反应室进行氧化反应，其后燃烧产物再流经排气能源回收槽中，将燃烧产物的能量蓄积在排气能源回收槽的陶瓷蓄热床中，
在净化槽中，利用清理风车抽引高温氧化反应室内部燃烧后的干净气体回冲清理净化槽的陶瓷蓄热床，并将气体排至入气加热槽进行处理，
每一个操作循环持续一特定时间，然后转换为下一个操作循环，入气加热槽使用后在下一个操作循环转换成净化槽，净化槽经过清理后在下一个操作循环转换为排气能源回收槽，排气能源回收槽在下一个操作循环转换成入气加热槽。
19.根据权利要求18所述的蓄热再生氧化型废热回收锅炉，其特征在于，用于净化槽的清理风车的气体流量为挥发性有机化学废气处理流量的10％以下。
20.根据权利要求18所述的蓄热再生氧化型废热回收锅炉，其特征在于，操作循环持续的特定时间为60秒至300秒。
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