熱氧化法可分為三種:熱力燃燒式、間壁式和蓄熱式。它們的主要區(qū)別在于熱量回收方式的不同。三種方法都可以和催化法結(jié)合起來以降低反應(yīng)溫度。
1  熱力燃燒式熱氧化器
熱力燃燒式熱氧化器一般指的是氣體焚燒爐。它由助燃劑、混合區(qū)和燃燒室組成。助燃劑(天然氣、石油等)作為輔助燃料,燃燒產(chǎn)生的熱在混合區(qū)對VOC廢氣進(jìn)行預(yù)熱,燃燒室為預(yù)熱后的廢氣提供足夠大的空間和足夠長的時(shí)間以完成最終的氧化反應(yīng)。
在供氧充足的前提條件下,氧化反應(yīng)的程度(影響最終的VOC去處率)取決于“三T條件”:反應(yīng)溫度(Temperature)、駐留時(shí)間(Time)、湍流混合情況(Turbulence)。這“三T條件”是互相聯(lián)系的,在一定范圍內(nèi)改善一個(gè)條件可使另外兩個(gè)條件降低。熱力燃燒式熱氧化器的一個(gè)最大缺點(diǎn)是輔助燃料價(jià)格太高,致使裝置的操作費(fèi)用很高。
2 間壁式熱氧化器  
間壁式熱氧化是指在熱氧化裝置中加入間壁式熱交換器,熱交換器把從燃燒室排出的高溫氣體所帶的熱量傳遞給氧化裝置進(jìn)口處的低溫氣體,預(yù)熱后發(fā)生氧化反應(yīng)。
由于目前的間壁式熱交換器最高可獲得85%的熱回收率,所以極大地降低了輔助燃料的消耗。
間壁式熱交換器通常設(shè)計(jì)成管式、殼式或板式。由于通常的熱氧化溫度要保持在800℃—1000℃,所以間壁式熱交換器必須由耐熱、耐腐蝕的不銹鋼或合金材料制成。這就使得間壁式熱交換器的造價(jià)很高,這是間壁式熱氧化器的一個(gè)缺點(diǎn)。同時(shí)材料的熱應(yīng)力也不易消除,這是間壁式熱氧化器的另一個(gè)缺點(diǎn)。
3 蓄熱式熱氧化器
蓄熱式熱氧化器(Regenerative Thermal Oxidizer,以下簡稱RTO),是在熱氧化裝置中加入蓄熱式熱交換器,預(yù)熱VOC廢氣,再進(jìn)行氧化反應(yīng)。
隨著蓄熱材料的發(fā)展,目前蓄熱式熱交換器的熱回收率已能達(dá)到95%以上,而且占用空間越來越小。這樣輔助燃料的消耗很少(甚至不用輔助燃料,且當(dāng)VOC的濃度達(dá)到一定值以上時(shí),還可從RTO輸出熱量)。同時(shí),由于目前的蓄熱材料都選用陶瓷填料,所以可處理腐蝕性或含有顆粒物的VOC廢氣。
RTO裝置又可分為閥門切換式和旋轉(zhuǎn)式。
閥門切換式RTO是最常見的一種RTO。其由兩個(gè)或多個(gè)陶瓷填充床,通過閥門的切換,改變氣流的方向,從而達(dá)到預(yù)熱VOC廢氣的目的。
近年來,國外又研制開發(fā)出旋轉(zhuǎn)式RTO。該裝置由一個(gè)燃燒室、一個(gè)圓柱形分成幾瓣獨(dú)立區(qū)域的陶瓷蓄熱床和一個(gè)旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)向器組成。通過旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)向器的旋轉(zhuǎn),就可改變陶瓷蓄熱床不同區(qū)域的氣流方向,從而連續(xù)地預(yù)熱VOC廢氣,在燃燒室氧化燃燒后就可去除VOC。
兩床式RTO主體結(jié)構(gòu)由燃燒室、兩個(gè)陶瓷填料蓄熱床和兩個(gè)切換閥組成。當(dāng)VOC廢氣由引風(fēng)機(jī)送入蓄熱床1后,該床放熱,VOC廢氣被加熱,在燃燒室氧化燃燒,氣體通過蓄熱床2,該床吸熱,燃燒后的潔凈氣被冷卻,通過切換閥后排放。
在達(dá)到規(guī)定的切換時(shí)間后,閥切換,VOC廢氣從蓄熱床2進(jìn)入,蓄熱床2放熱,VOC廢氣被氧化燃燒,氣體通過蓄熱床1,該床吸熱,燃燒后的潔凈氣被冷卻,通過切換閥后排放。如此周期性切換,就可連續(xù)處理VOC廢氣。
相對于閥門切換式RTO,旋轉(zhuǎn)式RTO由于只有一個(gè)活動(dòng)部件(旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)向器),所以運(yùn)行更可靠,維護(hù)費(fèi)用更低,但缺點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)向器不易密封,泄露量大,影響VOC的凈化率。