热回收式热力焚烧系统(TNV)及余热回收利用技术在涂装车间的应用

专利名称：汽车涂装车间RTO二级余热回收系统
专利类型：实用新型专利
发明人：王建勋,董仁瑞,王吉,曾幼明,周旻,徐康,王豪魁申请号：CN201720924036.8
申请日：20170727
公开号：CN207222272U
公开日：
20180413
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种汽车涂装车间RTO二级余热回收系统。

它包括烘干炉、RTO、气‑气换热器、气‑水换热器、锅炉和水槽，所述烘干炉的废气输出端与RTO的燃气入口连通，所述RTO的废气出口与气‑气换热器的热风入口连通，所述气‑气换热器的热风出口与气‑水换热器的热风进口连通，所述气‑气换热器的新风出口与烘干炉的新风入口连通，所述气‑水换热器的热风出口连通烟囱，所述水槽的回水出口分别与气‑水换热器的回水入口和锅炉的回水入口连通，所述气‑水换热器的回水出口连通锅炉的送水入口。

本实用新型充分利用RTO排放的高温废气，一次换热为烘干炉补充新风，二次换热为前处理温水工序加热，充分利用废气余热，节约能量。

申请人：东风本田汽车有限公司
地址：430056 湖北省武汉市武汉经济技术开发区车城东路283号
国籍：CN
代理机构：武汉开元知识产权代理有限公司
代理人：俞鸿
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热能回收技术在工业中的应用在当今的工业领域，能源的高效利用和节约已经成为了企业降低成本、提高竞争力以及实现可持续发展的关键因素。

热能回收技术作为一种有效的节能手段，正逐渐受到广泛的关注和应用。

热能回收技术，简单来说，就是将工业生产过程中原本会被浪费掉的热能进行收集、转化和再利用。

这一技术的应用范围十分广泛，涵盖了众多的工业门类。

在钢铁工业中，热能回收技术发挥着重要作用。

炼钢过程中会产生大量的高温废气，这些废气中蕴含着丰富的热能。

通过安装余热锅炉等设备，可以将这些废气中的热能转化为蒸汽，用于发电或者为其他生产环节提供热能。

这不仅减少了能源的浪费，还降低了企业对外部能源的依赖，从而节省了大量的成本。

化工行业也是热能回收技术的重要应用领域。

例如，在化学反应过程中，常常会产生高温的反应产物或者排放出具有一定温度的尾气。

通过换热器等设备，可以将这些热能传递给需要加热的物料或者工艺流体，实现热能的回收和再利用。

这样既提高了能源的利用效率，又有助于减少温室气体的排放，对环境保护具有积极意义。

在水泥生产中，热能回收同样不可或缺。

水泥窑在运行过程中会产生高温烟气，这些烟气的温度通常在数百度以上。

利用余热发电技术，可以将这部分热能转化为电能，为工厂的生产和运营提供电力支持。

此外，还可以将回收的热能用于烘干原料等环节，进一步提高能源的综合利用率。

除了上述行业，热能回收技术在玻璃制造、有色金属冶炼、造纸等众多工业领域也都有着广泛的应用。

热能回收技术的实现主要依靠一系列的设备和系统。

其中，换热器是最为常见的一种设备。

换热器通过两种不同温度的流体之间的热交换，实现热能的传递和回收。

常见的换热器类型包括板式换热器、管式换热器和螺旋板式换热器等，它们各自具有不同的特点和适用场景。

另外，余热锅炉也是热能回收系统中的重要组成部分。

余热锅炉能够将高温废气中的热能转化为蒸汽，蒸汽可以用于发电、驱动蒸汽轮机或者用于工业加热等用途。

在实际应用中，热能回收技术的实施并非一帆风顺，还面临着一些挑战和问题。

余热回收在工业领域中的应用有哪些？一、余热回收在工业领域中的重要性及优势余热回收是指将工业过程中产生的废热重新利用，以达到能源效益最大化的目的。

在工业领域，废热回收具有重要的意义和巨大的优势。

首先，余热回收可以提高能源利用效率，减少能源的浪费。

工业生产中，许多工艺过程会产生大量的余热，如果直接排放或者散失，将造成能源的巨大浪费。

通过余热回收技术，可以将这些废热重新利用，降低能源消耗，提高生产效率。

其次，余热回收可以减少环境污染和温室气体排放。

工业过程中产生的废热中含有大量的有害物质和污染物，直接排放到大气中会对环境造成严重的污染。

而通过余热回收，可以将废热转化为能源，降低对环境的影响，同时减少温室气体的排放，为可持续发展做出贡献。

最后，余热回收可以降低生产成本，提高企业竞争力。

能源对于很多工业企业来说是一个巨大的开支，通过余热回收可以降低企业的能源消耗，从而减少生产成本。

在竞争激烈的市场环境下，降低成本、提高效益是企业保持竞争力的重要手段。

二、余热回收在工业领域中的具体应用1. 余热回收在钢铁行业中的应用钢铁生产是能源消耗量较大的行业之一，其高温炉膛产生的废热有很大的利用价值。

可以利用余热发电设备将高温炉膛中的废热转换为电能，实现能源的再利用。

此外，余热回收技术还可以用于烟气脱硫和炉渣处理等环节，提高钢铁生产过程中的能源利用效率。

2. 余热回收在化工行业中的应用化工生产中常常伴随着高温反应和能量的大量消耗，因此化工行业对于余热的回收利用非常重视。

通过余热回收技术，可以将化工生产中产生的高温废气中的余热转化为蒸汽或电能，并用于其他生产过程中，提高能源利用效率。

3. 余热回收在电力行业中的应用电力行业是一个高能耗行业，火力发电厂在发电过程中会产生大量的余热。

通过余热回收技术，可以将发电过程中产生的高温废气中的余热转化为蒸汽或电能，用于其他设备或再发电，减少煤炭或其他化石燃料的消耗，降低发电成本。

4. 余热回收在纺织行业中的应用纺织生产中常常伴随着大量的蒸汽消耗，同时也会产生大量的废热。

涂装表面处理行业余热回收利用一、行业现状在涂装表面处理行业，工艺流程一般需设置热水洗、脱脂、磷化等前处理用热工序和烘干、固化等加热工序，前处理、空调送风机组用热源采用热水锅炉或厂区蒸汽供给方式，烘干固化设备采用燃煤、燃油、燃气加热、导热油等方式。

根据工艺要求，常采用间接加热换热方式，生产过程中燃料燃烧后产生的大量高温烟气和烘干室工艺废气,以较高的温度排放到大气中,白白浪费宝贵的能源并污染大气环境。

涂装生产线设备烟气温度约为150~350℃，设备结构不合理、换热效率差的，排烟温度更高；烤漆炉、电泳固化炉、粉末固化炉工艺废气排放温度约为140~200℃。

涂装表面处理环节是企业能耗大户，除采用节能清洁生产工艺和高效能设备外，非常有必要进行综合节能改造，降耗减排、降低生产成本，保护环境。

二、涂装表面处理生产线节能途径1、采用清洁节能生产工艺，如常温磷化、电泳涂装、静电粉末喷涂工艺；2、改造或淘汰高耗能生产线设备；3、提高炉体保温性能，减少炉体散热；4、提高燃烧效率，减少不完全燃烧损失，如采用高效节能燃烧装置；提高助燃新风或补风温度；5、改进控制方式，加强燃烧工况适时监控，合理调节风/气配比、排气量；6、余热回收利用：烟气、工艺废气余热回收综合利用。

三、余热回收综合利用方式采用超导热管技术进行烟气余热回收利用，结合涂装表面处理行业情况，主要方式有：1、回收烘干室烟气/废气余热加热热水.用于前处理工序、空调送风机组冬季加热;.循环热水系统回水加热；.工厂其他车间清洗机等生产用热水.员工浴室、食堂、车间淋浴房等生活用水。

2、回收烘干室烟气/废气余热加热热风.用于烘干室补充新鲜风的加热；.对于低温烘干室，可作为热风循环换热设备；.作为烘干室热风循环换热设备。

四、推荐示范方案（以总需热量为200万kCal/h的燃油加热电泳烘干室为例）改造方案一：采用热管余热回收器，将250℃以上的烟气降到130℃（燃气烟气可降至60℃）左右排放，回收的热量将水加热到约90℃左右作为热水系统回水、前处理槽液加热、工厂浴室、空调机组等场所使用。

涂装烘干炉废气余热回收利用摘要：汽车生产过程中，涂装是其中重要的一个环节，在涂装环节通常会使用到烘干设备，而烘干系统大多会使用焚烧炉加热的方式，经过加热以后，产生200℃左右的废气，如果将这些废气直接排放到车间外，就会产生大量的能源浪费，同时也会对周围环境产生极大的污染。

因此，在本文中首先简单介绍了汽车涂装废气的主要来源，然后提出了几点废气余热回收利用的有效措施，希望能够进一步提升汽车生产环节的经济效益和社会效益。

关键词：涂装烘干炉；废气；余热回收中图分类号：TQ639 文献标识码：A引言作为汽车生产中的重要环节，汽车涂装过程中，一般都会选择废气焚烧的方式对挥发性有机化合物进行处理，然后再将经过处理后的废气应用到烘干炉加热中，在经过多次的换热以后，将这些废气逐步排放到空气中，但是这时排放出的废气温度仍然较高，其中所蕴含的热量可以具备重复利用的价值，我们将这一部分具备利用价值的废气称之为烘干炉余热。

如果能将这一部分余热进行有效的回收利用，也必然能够有效提升涂装系统的节能效果。

1 涂装废气来源汽车涂装过程中废气的主要来源包括烘干炉废气、喷漆室废气以及晾干间废气，在本文中主要针对烘干炉产生的废气进行研究和分析。

汽车涂装过程中，所使用的烘干炉主要包含电泳烘干炉、PVC烘干炉、中涂烘干炉、面漆烘干炉以及闪干烘干炉，烘干炉使用过程中所产生的废气，主要是指燃料和涂料系统中所产生的废气，在这其中涂料系统中所产生的废气大多数为面漆中所包含的溶剂成分、电泳漆膜、增塑剂、热分解生成物以及化学反应生成物等等，燃料系统所排放的废气大多是燃烧过程中产生的废气，一般为天然气燃烧废气。

在汽车涂装过程中，所产生的废气大部分来自于溶剂型涂料，其主要包含稀释剂、有机溶剂、平流剂等，在成膜的过程中所挥发出的有机物。

目前针对汽车涂装过程中所使用的涂料在烘干中产生的废气会选择以下两种处理措施：第一，进行催化燃烧，第二进行直接焚烧。

催化燃烧主要就是利用更加高效的催化剂，将废气中所包含的有机溶剂蒸汽进行氧化焚烧，由此产生二氧化碳和水，将废气中所包含的有害物质逐渐去除，通常涂料中所产生的废气大部分成分都是有机溶剂，其中还包含催化剂中的颜料、树脂以及可塑剂等等，使用这种方式进行处理，由于催化剂的寿命很难控制，所以在使用过程中应加大管控力度。

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TNV RTO中图分类号：X76文献标识码：BDOI ：10.19710/ki.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 。

2TNV 焚烧系统2.1基本单元2.1.1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。

热回收式热力焚烧系统TO（TNV）介绍
热回收式热力焚烧系统TO 是Thermal Recuperative Oxidizer (德语Thermische Nachverbrennung，TNV)的缩写；德国也称之为TIU，即Thermal
Incineration Unit)是利用燃气或燃油直接燃烧加热含有机溶剂废气，在高温作用下，有机溶剂分子被氧化分解为CO2 和H2O，产生的高温烟气通过配套的换热装置回收利用热能，降低整个系统的能耗。

因此，TNV 系统是生产过程需要额外热量时，处理有机废气高效、理想的处理方式。

焚烧系统由废气焚烧炉、高温废气换热器、组合式换热器及相应的辅助设备、工艺系统管道、热工控制、电气设备等组成。

焚烧系统的焚烧炉为卧式结构，采用水平燃烧，在焚烧炉侧壁设置有天然气燃烧器。

风机将含有溶剂成分的废气送到废气换热器，废气经预热后再由燃烧器将温度升至反应温度750℃，并滞留1.0s。

有机污染物经燃烧生成CO2和H2O。

燃烧后的洁净气体通过废气换热器降温，剩余的热量转化为空气热量，最后将洁净气体通过烟囱排至大气中。

废气焚烧炉先启动废气风机在换热器内通入冷流体，点火系统点燃，使炉内温度缓慢升高，当控制柜上的炉温显示仪显示700℃时，此时逐步加大废气流量。

废气在炉内被加热到750℃，排出炉体，烟气经过与废气和空气换热降温到120℃左右排入大气。

废气经过加热，加热到550℃后进入焚烧炉，有机物在炉内热分解。

回收热量可用于加热热风、导热油、蒸汽、热水等，再把热量送回到生产线。

181中国设备工程 2020.05 （下）中国设备工程Engineer ing hina C P l ant上汽通用五菱青岛分公司涂装车间B 线烘炉采用TCU 焚烧炉+独立燃烧器方式供热，采用3C1B 工艺，主要烘干炉包括电泳烘炉和面漆烘炉，分别用于整车电泳后与面漆后烘烤，它们的排烟温度在200～250℃，主要成分为二氧化碳和水，两个烘炉设计标况排放量为32000Nm ³/h，烟气热量具有非常高的回收价值。

青岛涂装车间B 线工艺空调的温湿度调控采用热水加热新风方式，热水由厂区减温减压站统一供应，春秋季尤其冬季需要大量热水对外界新风进行升温，夏季因为需要调湿，仍然对热水有一定需求，且空调区域距离烘炉排烟位置较近，适合进行余热回收利用。

项目总体思路是把电泳和面漆烘炉的高温排烟，通过余热回用器设备进行热量回收，然后，把回收的热量用于空调温湿度调控需求。

2018年经过系列筹措，公司在10月启动了青岛分公司涂装车间B 线烘炉烟气余热回收利用项目。

1 余热回用器1.1 余热回用器类型选择高温烟气可以采用气-气换热和气-水换热两种方式进行回收，对于本案，气-气换热可以通过厂房屋顶，直接把废气引入空调采风口；气-水换热可以通过布局热水管道，把余热引入空调回水系统。

对两种换热方式进行比较，见表1。

最终选择气-水换热方式的热管式余热回用器，并且加热的是涂装B 线空调的工艺回水，这样做的好处有两个：一是加热回水，不影响工艺控制和关键参数，二是工艺回水被加热后，统一回到换热站的工艺回水集水器，换热站再根据回水温度自动控制供水温度，供水可以供给到全车间用热点。

1.2 热管式余热回用器工作原理及优点余热回用器的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1.3×（10-1～10-4）Pa 的负压后，充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后进行密封。

管的一端为蒸发段（加热段），高温烟气余热回用技术在涂装车间的应用王磊，李梁（上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司，山东 青岛 266555）摘要：烘炉是涂装车间的主要设备之一，它的工作过程中涉及气体燃烧，燃烧需要废烟气排放，烘炉最终的排烟温度较高，一般在200～250℃，直接排放，造成了能源的浪费，同时，对环境也有不好的影响。

汽车涂装线烘干炉废气余热回收利用浙江天冠机电工程有限公司引言涂装车间是汽车整车制造过程中能耗大户，其中用于烘干漆膜的烘干炉是它主要耗能设备之一，占整个涂装车间能耗近30%甚至更高。

因此，烘干炉节能环保技术的推广应用成为众多汽车制造厂家关注和实施的重点课题。

烘干炉作用主要是保证涂装漆膜在一定时间内被烘烤固化；在烘烤过程中，一部分高温烟气需排放，如果直接排放就会造成大量热能浪费。

因此，通过余热回收设备将烟囱排放的高温烟气余热回收再利用，近年来在许多新建或改造的涂装线上得到规划应用。

应用形式主要有利用高温烟气来预热烘干炉所需要的新鲜空气，加热空调送风机组，加热前处理线槽液以及车间供暧等。

下面以神龙汽车二厂涂装车间烘干炉改造新增余热回收设备加热前处理槽液工艺热水工程为例论述余热回收经验与技术。

1、现状与原理简述涂装车间有电泳，中涂，面漆三条燃气型直通式烘干炉，其废气经高温焚烧处理后烟囟排烟温度在200℃左右，其原理见图1。

图1烘干炉原理图而前处理线热水洗，预脱脂，脱脂以及磷化工序等需锅炉房供给热水给槽液加热，以满足生产工艺对槽液温度的要求。

将烘干炉高温烟气通过余热回收设备，加热前处理低温的工艺热水回水，以提高锅炉房的热水回水温度，可降低锅炉房加热温差，减少锅炉房天然气消耗，实现节能减排目的。

2、余热回收供热原理改造前，无余热回收供热情况下前处理槽液加热方法是用锅炉房供给120℃高温热水，与车间工艺热水70℃回水混合至90℃，供给前处理脱脂和磷化等，以板式换热器加热槽液至工艺温度。

车间工艺热水送水温度为90℃左右，回水温度为70℃左右；锅炉房热水管道送水温度为120℃左右高压热水，回水温度90℃左右。

改造后，利用余热回收设备，将烘干炉200℃高温烟气余热回收用于加热前处理工艺回水，使工艺热水回水温度﹥80℃，从而减少锅炉房120℃高温热水的用量，减少加热水能耗，实现节能环保目的，见图2。

余热回收设备即可用于加热前处理热水70℃回水，也可用于加热锅炉房热水90℃回水，但从热效率考虑，前处理热水回水温度（70℃）最低，烘干炉烟气温度（200℃）与其温差最大，加热效率最高，故将余热回收系统热水管道与前处理热水回水相连，以实现热能的最大利用。