TW201420968A

TW201420968A - 一種揮發性有機化學廢氣處理並回收能源的方法及使用該方法的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐

Info

Publication number: TW201420968A
Application number: TW101145064A
Authority: TW
Inventors: Ron-Hsin Chang
Original assignee: Ron-Hsin Chang
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2014-06-01
Also published as: TWI504844B

Abstract

一種揮發性有機化學廢氣處理並回收能源的方法及使用該方法的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐，包含將揮發性有機化學廢氣引入一蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐內，經由預熱、高溫氧化處理並回收燃燒所產生能源，使得揮發性有機化學廢氣能被徹底破壞處理，且經由回收其產生的能源使得其巨額設備投資及操作費用能經由能源回收而產生經濟效益；其中，所使用的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐含有至少二個以上的蓄熱槽其內均有陶瓷蓄熱材料堆積成的陶瓷蓄熱床、一高溫氧化反應室位於蓄熱槽上方並與蓄熱槽結合，其內設有高溫脈衝波反應器及熱交換水管群作為能源回收產生蒸汽之用、一蒸汽鼓位於高溫氧化反應室上方，其內具有氣液分離裝置用於收集熱交換水管群所產生的蒸汽及供應蒸汽之用。

Description

一種揮發性有機化學廢氣處理並回收能源的方法及使用該方法的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐

本發明係一種揮發性有機化學廢氣處理並回收能源的方法及使用該方法的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐，包含將揮發性有機化學廢氣引入一蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐內，經由預熱、高溫氧化處理並回收燃燒所產生能源，使得揮發性有機化學廢氣能被徹底破壞處理，並藉由回收其產生的能源使得其巨額設備投資及操作費用能經由能源回收而產生經濟效益。此創新的方法與蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐，可以有效的應用於各種化工、石化、製藥、半導體產業等的VOC廢氣處理。

揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是工業界常見空氣污染物之一，其主要來源為化工廠、石化工業、印刷業、塗裝業、膠帶業、電路板業以及近年來新興之高科技半導體積體電路製造與光電液晶顯示器產業。由於VOCs具有毒性以及容易破壞大氣臭氧層，所以必須加以控制以避免危害地球環境。

現行已開發及商業化之VOCs污染防制設備技術包含焚化、吸附、吸收、冷凝等方法，其基本上可分為破壞性及非破壞性兩種方法。破壞性方法包括焚化、高溫與觸媒氧化，在此機制下VOCs將轉化為CO₂及水或其他惰性等污染性較小之物質；而非破壞性方法則是利用吸附、吸收及冷凝等物理方法，將VOCs自排放廢氣中以物理方法轉移，使其成為乾淨氣體。

目前商業化技術，一般而言，低濃度排氣(<10-20 mg/m³)大部分以活性碳吸附處理，中低濃度廢氣(50-1000 mg/m³)使用吸附濃縮/脫附焚化法處理，中濃度廢氣(500-3,000 mg/m³)使用蓄熱式焚化法或蓄熱型氧化法處理，中高濃度廢氣(2,000-5,000 mg/m³)則大部分以觸媒焚化處理，高濃度廢氣(>5,000-10,000 mg/m³)則以火焰焚化、冷凝或活性碳吸附回收處理。若含中低濃度硫或氮成分臭氣則可以化學洗滌法處理。然而，上述各常用之處理方法中均有其優缺點及適用之場合，尤其對於VOCs濃度較高的情況，目前商業化的處理方法均面對處理操作成本高、容易產生爆炸或火災風險的困擾。

VOCs的高溫氧化或焚化處理技術，一般分為熱焚化法及觸媒焚化法二種。依其能源回收方式分類，則VOCs的高溫氧化或焚化設施又可分為熱回收型氧化器(Recuperative Thermal Oxidizer)及蓄熱再生式高溫氧化系統(Regenerative Thermal Oxidizer)兩種主要技術。熱回收型氧化器是以熱交換器提供含VOCs氣體與高溫燃燒產物作熱交換使用，以回收高溫燃燒產物產生的高溫排氣熱量，熱回收型氧化器的熱回收率通常小於70%；蓄熱再生型氧化器則是以陶磁蓄熱材料儲存回收高溫燃燒產物排氣熱量，交替用於加熱含VOCs廢氣，蓄熱型氧化器的熱回收率可高達90~95%以上。

一般VOCs廢氣的熱焚化處理，其燃燒室的燃燒機火焰溫度雖可達1,350~1500℃，但是混合氣體在燃燒室的燃燒溫度通常控制在650~820℃，氣體滯留時間通常為0.3~0.5秒，在燃燒室內的氣流速度通常為3~15 m/s。在上述條件下，臭味物質及VOCs之去除率通常即可達99%以上。但是對於特殊難處理的VOCs，燃燒室的操作溫度則需高達1000℃，氣體停留時間則視需要設計為1.0~2.0秒，氣流速度為8~10 m/s。

一般蓄熱再生式高溫氧化系統(RTO)至少包括二個蓄熱床、進氣控制設備、加熱及溫度控制設備。蓄熱床內填充石質或陶瓷蓄熱材料，欲處理的氣體先進入第一蓄熱床(A床)預熱至一定溫度後，在高溫氧化室內進行反應去除其中之VOCs，反應後高溫氣體通過另一蓄熱床(B床)時，氣體熱能將傳入原已冷卻之蓄熱材，將高溫氣體之顯熱儲存，氣體則以較低的溫度排放。待一定時間後，切換閥門，欲處理氣體則導入該高溫床(B床)預熱，反應後高溫氣體能量則儲存於A床，完成一操作循環(operation cycle)。但是兩床式的蓄熱式高溫氧化或焚化系統在蓄熱床切換時，會有VOCs瞬間排放濃度過高的困擾，導致破壞去除效率較差。

蓄熱再生式高溫氧化系統(RTO)之熱回收率，一般定義為：R=(T_c-T_o)/(T_c-T_i)x 100% (1)

其中T_c為蓄熱再生式高溫氧化系統的高溫氧化室氣體最高溫度或操作溫度(即最高氧化溫度)、T_o為蓄熱再生式高溫氧化系統(即RTO)出口溫度、T_i為欲處理的VOC氣體之入口溫度。設若Tc、To、Ti分別為800℃、85℃、50℃，則R=(800-85)/(800-50)x 100%=95.3%

由上計算例所代表的意義是RTO本身的能源回收效率達95.3%，亦即僅需將欲處理的含VOCs廢氣提高35℃(T_o-T_i=85-50=35℃)即可將氣體中之VOCs氧化。一般而言，以蓄熱再生式高溫氧化系統處理含VOCs濃度大於1,500 mg/m³之廢排氣(相當於一般VOC約500 ppmv)，除了啟動時需要輔助燃料以外，正常操作即無需使用輔助燃料或電熱。

蓄熱再生式高溫氧化系統能源回收效率高是其優點，但對於高濃度的含VOCs廢氣而言，傳統的蓄熱再生式高溫氧化系統並無法有效回收及利用VOCs氧化燃燒所釋放出來的過剩能量，因此，若VOCs濃度較高，過剩能量無法有效排出蓄熱再生式高溫氧化系統，即有溫度失控使得RTO焚毀或產生燃爆的風險。近年來，國際上發生多起蓄熱再生式高溫氧化系統爆炸或焚毀的案例，主要即導因於誤將含高濃度VOCs廢氣導入RTO，在空氣供應調節不當的情況下，產生燃爆(Deflagration)或爆轟(Detonation)現象或超溫操作導致毀損。因此，改良現有RTO技術，創造一個可以有效回收及利用VOCs燃燒所釋放出來的能量的方法及設備即為本創作的目的之一。

爆轟是指可燃性氣體與適量的空氣或氧氣之氣體混合物，存在於一容器中，在容器內某一點將氣體混合物點燃時，火焰面會非常快速進行稱為爆燃(Deflagration)，並與其進行方向前方之壓縮波結合生成衝擊波(Shock Wave)，然後會突然增加燃燒傳播速度，使其速度達音速以上並趨於安定，此現象稱為爆轟(Detonation)，而此局部經壓縮產生衝擊波的反應區域稱為爆轟衝擊波(Detonation Wave)。爆轟衝擊波通過後，氣體混合物的化學組成即發生快速變化，此爆轟衝擊波若撞擊到物質，不但在極短時間內給予強烈的衝擊壓力及高溫，同時也會產生機械的破壞作用。在傳統的蓄熱再生式高溫氧化系統上，如何避免高濃度VOCs產生無法控制的爆轟現象造成生命財產的損害，甚至進一步有效利用受控制的爆轟技術，應用於高濃度VOCs廢氣的處理，也是本創作的目的之一。

本創作為解決含高濃度VOCs廢氣處理的安全問題及能源回收問題，乃提出一種揮發性有機化學廢氣處理並回收能源的方法及使用該方法的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐，其中使用高溫脈衝波反應器技術(中華民國新型專利申請第101208896號)、蓄熱氧化技術及廢熱回收技術，以整合提供一種創新的、經濟有效的、且安全的揮發性有機化學廢氣處理及能源回收方法。

本發明之主要目的在於提供一種揮發性有機化學廢氣處理並回收能源的方法及使用該方法的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐，包含將揮發性有機化學廢氣引入一蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐內，經由預熱、高溫氧化處理、回收廢氣燃燒所產生能源的方式，使得揮發性有機化學廢氣能被徹底破壞處理，且經由回收其產生的能源使得其巨額設備投資及操作費用能經由能源回收而產生經濟效益；其中，所使用的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐含有：(1)至少三個以上的蓄熱槽，且在每一蓄熱槽內均有陶瓷蓄熱材料堆積成的陶瓷蓄熱床，並在每一個陶瓷蓄熱床下方設有一入氣閥門、一清理排氣閥及一排氣閥門；(2)一高溫氧化反應室，位於蓄熱槽上方並與蓄熱槽結合，其內設有高溫脈衝波反應器提供高濃度揮發性有機化學廢氣破壞處理、多數組燃燒機；(3)一水鼓及一組熱交換水管群位於高溫氧化反應室內，作為能源回收產生蒸汽之用；(4)一蒸汽鼓，位於高溫氧化反應室上方，其內具有氣液分離裝置，用於收集熱交換水管群所產生的蒸汽及供應蒸汽之用；蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐的蓄熱槽利用入氣閥門、清理排氣閥及排氣閥門的切換，依次交替作為入氣加熱槽、淨化槽及排氣能源回收槽使用，且蓄熱槽中至少有一個作為淨化槽之用其餘分別作為入氣加熱槽及排氣能源回收槽之用；揮發性有機化學廢氣先流經入氣加熱槽，利用已經被加熱的陶瓷蓄熱床加熱提升溫度至超過其自燃溫度(Auto Ignition Temperatute)，然後進入高溫氧化反應室進行氧化反應；揮發性有機化學廢氣在高溫氧化反應室進行氧化反應所產生的燃燒熱，利用水鼓及熱交換水管群做能源回收產生蒸汽；入氣加熱槽使用後即轉換成為淨化槽，利用清理風車抽取高溫氧化反應室燃燒後的乾淨氣體，回沖清理作為淨化槽的陶瓷蓄熱床；淨化槽經過清理後，再切換為排氣能源回收槽；高溫氧化反應室排出的氣體在排氣能源回收槽進行熱能回收，並將熱量儲存在排氣能源回收槽的陶瓷蓄熱床內然後排放。

為使對本創作有較佳之了解，特就下列圖示為例作為本發明之一較佳實施例說明如下。

本發明之主要發明目的在於一種揮發性有機化學廢氣處理並回收能源的方法及使用該方法的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1。如第1圖及第2圖所示，蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1基本上是由改良型的蓄熱再生型氧化器2加上高溫脈衝波反應器53及去離子水預熱器(第一去離子水預熱器210、第二去離子水預熱器211、第三去離子水預熱器212)、水鼓220、熱交換器水管群221及蒸汽過熱器(第一蒸汽過熱器250、第二蒸汽過熱器251、第三蒸汽過熱器252)所組成。

第1圖為改良型的蓄熱再生型氧化器2系統，其中，揮發性有機化學廢氣100被引入一蓄熱再生型氧化器2內，經由預熱、高溫氧化處理、回收燃燒廢氣所產生能源的方式，使得揮發性有機化學廢氣100能被徹底破壞處理，並藉由蓄熱槽的能源交換，節省其操作經費；其中，所使用的蓄熱再生型氧化器2含有：(1)至少三個以上的蓄熱槽(如第1圖所示的三個蓄熱槽模式，包含第一蓄熱槽10、第二蓄熱槽20、第三蓄熱槽30)，且在每一蓄熱槽內均有陶瓷蓄熱材料堆積成的陶瓷蓄熱床(如第1圖所示的第一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床12、第二蓄熱槽的陶瓷蓄熱床22、第三蓄熱槽的陶瓷蓄熱床32)；並在每一陶瓷蓄熱床下方設有一入氣閥門(如第1圖所示的第一蓄熱槽入氣閥108、第二蓄熱槽入氣閥109、第三蓄熱槽入氣閥110)、一清理排氣閥(如第1圖所示的第一蓄熱槽清理排氣閥118、第二蓄熱槽清理排氣閥119及第三蓄熱槽清理排氣閥120)及一排氣閥門(如第1圖所示的第一蓄熱槽排氣閥115、第二蓄熱槽排氣閥116、第三蓄熱槽排氣閥117)；(2)一高溫氧化反應室40，位於第一蓄熱槽10、第二蓄熱槽20及第三蓄熱槽30上方並與第一蓄熱槽10、第二蓄熱槽20及第三蓄熱槽30結合，其內設有一或多數組高溫脈衝波反應器54提供高濃度揮發性有機化學廢氣破壞處理之用、多數組燃燒機54提供穩定的火焰以確保系統的安全操作及調節操作溫度之用。

蓄熱再生型氧化器2的蓄熱槽利用入氣閥門、排氣閥門及清理排氣閥的切換，依次交替使用作為入氣加熱槽、淨化槽及排氣能源回收槽之用；蓄熱槽包含如圖-1所示之第一蓄熱槽10、第二蓄熱槽20、第三蓄熱槽30；入氣閥門如第1圖所示之第一蓄熱槽入氣閥108、第二蓄熱槽入氣閥109、第三蓄熱槽入氣閥110；排氣閥門如第1圖所示之第一蓄熱槽排氣閥115、第二蓄熱槽排氣閥116、第三蓄熱槽排氣閥117；清理排氣閥如第1圖所示之第一蓄熱槽清理排氣閥118、第二蓄熱槽清理排氣閥119及第三蓄熱槽清理排氣閥120。

在蓄熱再生型氧化器2的操作循環中，至少有一個蓄熱槽作為淨化槽，其餘則平均分配分別作為入氣加熱槽及排氣能源回收槽之用。

蓄熱再生型氧化器2的操作循環，基本上是將揮發性有機化學廢氣100流經一或多數個入氣加熱槽，利用已經被加熱的一或多數個陶瓷蓄熱床(如第1圖所示的第一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床12或第二蓄熱槽的陶瓷蓄熱床22或第三蓄熱槽的陶瓷蓄熱床32)加熱提升溫度，然後進入高溫氧化反應室40進行氧化反應；入氣加熱槽使用後，會將陶瓷蓄熱材料蓄存的能量轉換給含有VOCs的揮發性有機化學廢氣100，使得陶瓷蓄熱材料降溫，可以在下一操作循環作為排氣能源回收槽作為蓄熱之用；但是在入氣加熱槽轉換為排氣能源回收槽之前，要先轉換成為淨化槽；淨化槽是利用清理風車107將高溫氧化反應室內部41燃燒後的乾淨氣體回沖清理作為淨化槽的陶瓷蓄熱床(如第1圖所示的第一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床12或第二蓄熱槽的陶瓷蓄熱床22或第三蓄熱槽的陶瓷蓄熱床32)。淨化槽經過清理後，再切換為排氣能源回收槽。

清理風車107用於清理淨化槽的氣體流量為揮發性有機化學廢氣100處理流量的20%以下，且以揮發性有機化學廢氣100處理流量的10%以下最佳。

高溫氧化反應室40排出的氣體在一或多數個陶瓷蓄熱床(如第1圖所示的第一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床12或第二蓄熱槽的陶瓷蓄熱床22或第三蓄熱槽的陶瓷蓄熱床32)進行熱能回收後排放，並將熱量儲存在陶瓷蓄熱床(如第1圖所示的第一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床12或第二蓄熱槽的陶瓷蓄熱床22或第三蓄熱槽的陶瓷蓄熱床32)內，作為下一操作循環揮發性有機化學廢氣加熱使用。

本創作之揮發性有機化學廢氣處理並回收能源的方法及使用該方法的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1，以三個蓄熱槽型式的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1為，例如第2圖所示，包含將揮發性有機化學廢氣100引入一蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1內，經由預熱、高溫氧化處理、回收燃燒所產生能源的方式，使得揮發性有機化學廢氣100能被徹底破壞處理，且使得其巨額設備投資及操作費用能經由能源回收而產生經濟效益；其中，所使用的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1以三個蓄熱槽型式為例含有：(1)至少兩個以上的蓄熱槽(如第2圖以三個蓄熱槽型式為例，包含第一蓄熱槽10、第二蓄熱槽20、第三蓄熱槽30)，且在每一蓄熱槽內均有陶瓷蓄熱材料堆積成的陶瓷蓄熱床(如第2圖所示，以三個蓄熱槽型式為例，包含：第一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床12、第二蓄熱槽的陶瓷蓄熱床22、第三蓄熱槽的陶瓷蓄熱床32)，在每一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床中設有去離子水預熱管(如第2圖所示，以三個蓄熱槽型式為例，包含：第一去離子水預熱器210、第二去離子水預熱器211、第三去離子水預熱器212)，在每一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床上方設有蒸汽過熱器(如第2圖所示，以三個蓄熱槽型式為例，包含：第一蒸汽過熱器250、第二蒸汽過熱器251、第三蒸汽過熱器252)；(2)一高溫氧化反應室40，位於第一蓄熱槽10、第二蓄熱槽20及第三蓄熱槽30上方並與第一蓄熱槽10、第二蓄熱槽20及第三蓄熱槽30結合，其內設有一或多數個高溫脈衝波反應器53(例如，中華民國新型專利M440814號)提供高濃度揮發性有機化學廢氣破壞處理、一或多組燃燒機54提供穩定的火焰以確保系統的安全操作及調節操作溫度之用；(3)一水鼓220及一組熱交換水管群221位於高溫氧化反應室40內，作為能源回收產生蒸汽之用；(4)一蒸汽鼓230，位於高溫氧化反應室40上方，其內具有氣液分離裝置，用於收集熱交換水管群所產生的蒸汽及供應蒸汽之用。

蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1的蓄熱槽利用入氣閥門、排氣閥門及清理排氣閥的切換，依次交替使用作為入氣加熱槽、淨化槽及排氣能源回收槽之用；其中，蓄熱槽如第2圖所示之第一蓄熱槽10、第二蓄熱槽20、第三蓄熱槽30；入氣閥門如第2圖所示之第一蓄熱槽入氣閥108、第二蓄熱槽入氣閥109、第三蓄熱槽入氣閥110；排氣閥門如第2圖所示之第一蓄熱槽排氣閥115、第二蓄熱槽排氣閥116、第三蓄熱槽排氣閥117；清理排氣閥如第2圖所示之第一蓄熱槽清理排氣閥118、第二蓄熱槽清理排氣閥119及第三蓄熱槽清理排氣閥120；利用入氣閥門、排氣閥門及清理排氣閥的切換，可以將蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1的操作規劃成多個操作循環，通常蓄熱槽中至少有一個作為淨化槽，其餘則平均分配分別作為入氣加熱槽及排氣能源回收槽之用。

規劃蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1的操作循環，基本上是將揮發性有機化學廢氣100流經一或多數個入氣加熱槽(如第2圖所示之第一蓄熱槽10、第二蓄熱槽20、第三蓄熱槽30)，利用已經被加熱的一或多數個陶瓷蓄熱床(如第2圖所示的第一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床12或第二蓄熱槽的陶瓷蓄熱床22或第三蓄熱槽的陶瓷蓄熱床32)加熱提升溫度，然後進入高溫氧化反應室40進行氧化反應；揮發性有機化學廢氣100在高溫氧化反應室40進行氧化反應所產生的燃燒熱，利用水鼓220及熱交換水管群221做能源回收產生蒸汽；入氣加熱槽使用後，會將陶瓷蓄熱材料蓄存的能量轉換給含有VOCs的揮發性有機化學廢氣100，使得陶瓷蓄熱材料降溫，可以在下一操作循環作為排氣能源回收槽作為蓄熱之用；但是在入氣加熱槽轉換為排氣能源回收槽之前，要先轉換成為淨化槽；淨化槽是利用清理風車107將高溫氧化反應室內部41燃燒後的乾淨氣體回沖清理陶瓷蓄熱床(如第2圖所示的第一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床12或第二蓄熱槽的陶瓷蓄熱床22或第三蓄熱槽的陶瓷蓄熱床32)；淨化槽經過清理後，再切換為排氣能源回收槽。

淨化槽的目的是將上一個操作循環裡的入氣加熱槽，利用高溫氧化反應室內部41燃燒後的乾淨氣體回沖清理，其原因是蓄熱槽作為入氣加熱槽使用時，含有VOCs的揮發性有機化學廢氣100會殘留在蓄熱槽中，因此，需要引進高溫氧化反應室內部41燃燒後的乾淨氣體回沖清理，將殘留的含有VOCs的揮發性有機化學廢氣100排出，才能在下一操作循環作為排氣能源回收槽使用。

揮發性有機化學廢氣100經過一或多數個入氣加熱槽(如第2圖所示之第一蓄熱槽10、第二蓄熱槽20、第三蓄熱槽30)加熱提升溫度，然後進入高溫氧化反應室40進行氧化反應釋放出燃燒熱，並利用一水鼓220及一熱交換水管群221做能源回收產生蒸汽時，應同時控制高溫氧化反應室40的操作溫度，以確保揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55能被徹底破壞處理。

清理風車107用於清理淨化槽的氣體流量為揮發性有機化學廢氣100處理量的20%以下，且以揮發性有機化學廢氣100處理量10%以下最佳。

高溫氧化反應室40排出的氣體在一或多數個陶瓷蓄熱床(如第2圖所示的第一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床12或第二蓄熱槽的陶瓷蓄熱床22或第三蓄熱槽的陶瓷蓄熱床32)進行熱能回收後排放，並將熱量儲存在一或多數個陶瓷蓄熱床(如第2圖所示的第一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床12或第二蓄熱槽的陶瓷蓄熱床22或第三蓄熱槽的陶瓷蓄熱床32)內作為揮發性有機化學廢氣加熱使用。

本發明的揮發性有機化學廢氣處理並回收能源的方法及使用該方法的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1的創作目的是將揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55能被徹底破壞處理並有效的回收其產生的能量，而揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55燃燒所釋放出來的能量除了少量能量用於提供作為氣體加熱使用外，將全部用於回收產生蒸汽之用。以含有丙烷的氣體為例，當揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55的VOCs(即丙烷)濃度達到最低濃度C_min=500 ppmv時，在蓄熱槽具有95%能源回收效率的蓄熱再生型氧化器2中，不需外加輔助燃料就可以將蓄熱再生型氧化器2的高溫氧化室40操作在800至900℃，將揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55徹底破壞處理。亦即，如果丙烷VOCs濃度達到最低濃度C_min=500 ppmv以上，其高溫氧化燃燒所釋放出的能量，就能夠提供揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55將溫度由氣體入口溫度T_i提高到尾氣排放管135的產物排出溫度T_o(即產物排出溫度)所需的能量。因此，若揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55混合物所含VOCs的濃度高於最低濃度C_min，則揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55混合物中所含VOCs燃燒所釋放出的能量對傳統的蓄熱再生型氧化器2而言，就變成是過剩能量，必須有適當方法加以排除；傳統做法是將蓄熱再生型氧化器2的產物排出溫度T_o提高，以維持蓄熱再生型氧化器2的能量平衡。但是，若由尾氣排放管135排出的產物無法有效地將過剩能量排出，則會造成蓄熱再生型氧化器2的超溫、焚毀或者產生爆炸意外。因此，本發明乃在每一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床內設置去離子水預熱器(如第2圖所示之第一去離子水預熱器210、第二去離子水預熱器211及第三去離子水預熱器212)、在高溫反應室內設置一水鼓220及一熱交換水管群221、在每一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床上方設置蒸汽過熱器(如第2圖所示之第一蒸汽過熱器250、第二蒸汽過熱器251及第三蒸汽過熱器252)，以便有效的將燃燒所產生的過剩能量轉化成蒸汽回收使用。

本發明的揮發性有機化學廢氣處理並回收能源的方法及使用該方法的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1由冷機啟動系統時，首先關閉揮發性有機化學廢氣入氣遮斷閥103並開啟揮發性有機化學廢氣旁通閥102，使得揮發性有機化學廢氣100不會進入蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1；然後開啟空氣調節閥106使得助燃空氣112可以經由揮發性有機化學廢氣入氣匯流管122進入蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1；然後啟動蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1的入氣閥門、清理排氣閥、排氣閥門序列性開關的操作循環；確定閥門開關序列穩定操作後，點燃高溫氧化室40的複數組燃燒機54，將陶瓷蓄熱床(如第2圖所示的第一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床12或第二蓄熱槽的陶瓷蓄熱床22或第三蓄熱槽的陶瓷蓄熱床32)升溫，直到高溫氧化室40的溫度達到設定的操作溫度T_c；然後，先讓高濃度揮發性有機化學廢氣55進入蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1的高溫脈衝波反應器53，開始建立高溫氧化室40的正常操作程序；俟高溫脈衝波反應器53穩定操作後，再讓揮發性有機化學廢氣100進入蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1，進行穩定的VOCs廢氣處理操作。

以具有三個蓄熱槽的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1為例，其典型的操作循環可以利用入氣閥門、清理排氣閥、排氣閥門的序列性開關，規劃為三個操作循環，如下所示：

在上表中，『入氣加熱』表示蓄熱槽是作為入氣加熱槽使用，需開啟入氣閥門、關閉清理排氣閥、關閉排氣閥門；『淨化』表示蓄熱槽是作為淨化槽使用，需關閉入氣閥門、開啟清理排氣閥、關閉排氣閥門；『能源回收』表示蓄熱槽是作為排氣能源回收槽使用，需關閉入氣閥門、關閉清理排氣閥、開啟排氣閥門。

當系統在正常操作時，如第2圖所示，先將揮發性有機化學廢氣旁通閥102關閉，然後開啟揮發性有機化學廢氣入氣遮斷閥103，使得揮發性有機化學廢氣100經揮發性有機化學廢氣入氣管100、火焰防阻器104(例如，中華民國新型專利M429756號)、揮發性有機化學廢氣入氣管121及逆止閥105，然後由揮發性有機化學廢氣入氣匯流管122進入蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1。

系統在操作循環一模式操作運行時，第一蓄熱槽10作為入氣加熱槽使用、第二蓄熱槽20作為淨化槽使用、第三蓄熱槽30作為排氣能源回收槽使用。在操作循環一模式操作運行時，氣流的流向如第3圖所示，其操作方式如下：

1.第一蓄熱槽10作為入氣加熱槽使用，操作時，開啟第一蓄熱槽入氣閥108、關閉第二蓄熱槽入氣閥109及關閉第三蓄熱槽入氣閥110，使得含有VOCs的揮發性有機化學廢氣100由揮發性有機化學廢氣入氣匯流管122，經第一蓄熱槽入氣閥108，由第一蓄熱槽入氣管123進入第一蓄熱槽10。第一蓄熱槽10利用第一蓄熱槽的耐火爐壁14隔絕熱能的損失。

2.含有VOCs的揮發性有機化學廢氣100先經第一蓄熱槽的入氣室11使得含有VOCs的揮發性有機化學廢氣100能夠均勻分佈通過第一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床12，利用其內的陶瓷材料所蓄存的能量，將含有VOCs的揮發性有機化學廢氣100加熱，然後，使受熱後的氣體再經由第一蓄熱槽的混氣室13混合後，進入高溫氧化反應室40。高溫氧化反應室40由高溫氧化反應室的耐火爐壁42包覆絕熱，以確保高溫氧化反應室內部41進行燃燒反應所產生的熱量不會明顯的產生熱損耗。

3.對於高濃度揮發性有機化學廢氣55應用場合，由於直接將高濃度揮發性有機化學廢氣55引入蓄熱槽加熱會有自動點燃甚至產生燃爆或爆轟的風險，因此，本發明在高溫氧化反應室40內設有高溫脈衝波反應器53(例如，中華民國新型專利M440814號)用於高濃度揮發性有機化學廢氣55的破壞處理。高濃度揮發性有機化學廢氣55先經由火焰防阻器56(例如，中華民國新型專利M429756號)保護，然後經由可燃性氣體安全控制設備57調節控制空氣流量控制閥58，以提供最適合的空燃比，確保高溫脈衝波反應器53的操作安全性。高濃度揮發性有機化學廢氣55經由高溫脈衝波反應器53，利用爆轟技術產生的高溫衝擊波加以處理，然後再進入高溫氧化室40進一步做徹底的破壞處理。

4.在高溫氧化反應室40內，利用燃燒機54點燃已經升溫的揮發性有機化學廢氣100及已經部分氧化的高濃度揮發性有機化學廢氣55，使得揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55能夠徹底的被破壞。

5.高溫氧化反應室40操作溫度及滯留時間決定於揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55的組成；一般而言，高溫氧化反應室40的操作溫度應高於800℃，氣體在高溫氧化反應室40的滯留時間應高於0.5秒，且滯留時間以高於1.0秒為佳。對於環保單位列管的有害廢氣，高溫氧化反應室40的操作溫度應高於1000℃，氣體在高溫氧化反應室40的滯留時間應高於2秒。

6.燃燒機54的輔助燃料50經由具有安全控制的燃料供應設備51控制，由燃料控制閥52調節其供應量；燃燒空氣60由燃燒空氣風車61供應，經燃燒空氣控制閥62調節控制燃燒空氣60供應量，並連鎖控制燃料控制閥 52的開度，以提供最適合的空燃比，確保操作安全性。

7.第三蓄熱槽30作為排氣能源回收槽，操作時，關閉第一蓄熱槽排氣閥115、關閉第二蓄熱槽排氣閥116、開啟第三蓄熱槽排氣閥117，使得揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55的燃燒產物，能流經第三蓄熱槽30內的第三蓄熱槽的陶瓷蓄熱床32，將高溫燃燒產物的能量蓄積在第三蓄熱槽的陶瓷蓄熱床32的陶瓷材料中。

8.揮發性有機化學廢氣100在高溫氧化反應室40進行氧化反應所產生的燃燒熱，利用熱交換水管群221做能源回收產生蒸汽。熱交換水管群221的去離子水200，由去離子水供水管線201提供，經脫氣槽202脫氣除氧，然後利用去離子水給水泵浦203將去離子水200經由第一預熱器給水管204、第二預熱器給水管205及第三預熱器給水管206打入第一去離子水預熱器210、第二去離子水預熱器211及第三去離子水預熱器212預熱，然後進入水鼓220以供應熱交換水管群221之需。如需使用過熱蒸汽，則可將所產生的飽和蒸汽231經由飽和蒸汽管232送經第一蒸汽過熱器250、第二蒸汽過熱器251及第三蒸汽過熱器252，以產生過熱蒸汽255。

9.入氣加熱槽即第一蓄熱槽10使用後，會將陶瓷蓄熱材料蓄存的能量轉換給含有VOCs的揮發性有機化學廢氣 100，使得陶瓷蓄熱材料降溫，可以在下一循環先進性淨化，然後作為排氣能源回收槽作為蓄熱之用。

10.第二蓄熱槽20作為淨化槽使用，操作時，關閉第一蓄熱槽清理排氣閥118、開啟第二蓄熱槽清理排氣閥119、關閉第三蓄熱槽清理排氣閥120，啟動清理風車107，使得高溫氧化反應室40氧化反應所產生的乾淨燃燒產物，能有部分經第二蓄熱槽20，然後經第二蓄熱槽清理排氣管142、第二蓄熱槽清理排氣閥119、再經蓄熱槽清理排氣匯流管144被清理風車107抽引，經清理排氣管145送至揮發性有機化學廢氣入氣匯流管122，再經第一蓄熱槽入氣閥108被送回至第一蓄熱槽10進行加熱處理。

11.經過以上作業，原來蓄存在第一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床12的能量會被轉移給揮發性有機化學廢氣100，以利處理；第二蓄熱槽20會被微量燃燒產物沖洗清理，使得殘留其中的VOCs被排出；燃燒產物的能量會被蓄積在第三蓄熱槽的陶瓷蓄熱床32，使得第三蓄熱槽30升溫。

12.系統在以上操作循環一的模式操作運行達一特定時間τ(通常60τ300秒)以後，準備進入操作循環二的模式運行。

系統在循環一操作運行達一特定時間(通常為60~300秒間)以後，切換為循環二模式操作運行。系統在操作循環二模式操作運行時，第一蓄熱槽10作為淨化槽使用、第二蓄熱槽20作為排氣能源回收槽使用、第三蓄熱槽30作為入氣加熱槽使用。在操作循環二模式操作運行時，氣流的流向如第4圖所示，其操作如下：

1.第三蓄熱槽30作為入氣加熱槽使用，操作時，關閉第一蓄熱槽入氣閥108、關閉第二蓄熱槽入氣閥109、開啟第三蓄熱槽入氣閥110，使得含有VOCs的揮發性有機化學廢氣100由揮發性有機化學廢氣入氣匯流管122，經第三蓄熱槽入氣閥110，由第三蓄熱槽入氣管125進入第三蓄熱槽30。第三蓄熱槽30利用第三蓄熱槽的耐火爐壁34隔絕熱能的損失。

2.含有VOCs的揮發性有機化學廢氣100先經第三蓄熱槽的入氣室31使得含有VOCs的揮發性有機化學廢氣100能夠均勻分佈通過第三蓄熱槽的陶瓷蓄熱床32，利用其內的陶瓷材料所蓄存的能量，將含有VOCs的揮發性有機化學廢氣100加熱，然後，使受熱後的氣體再經由第三蓄熱槽的混氣室33混合後，進入高溫氧化反應室40。高溫氧化反應室40由高溫氧化反應室的耐火爐壁42包覆絕熱，以確保高溫氧化反應室內部41進行燃燒反應所產生的熱量不會明顯的產生熱損耗。

3.對於氧氣濃度相對較低的高濃度揮發性有機化學廢氣55應用場合，由於直接將高濃度揮發性有機化學廢氣 55引入蓄熱槽加熱會有自動點燃甚至產生燃爆或爆轟的風險，因此，在高溫氧化反應室40內另設有高溫脈衝波反應器53(例如，中華民國新型專利M440814號)加以處理。高濃度揮發性有機化學廢氣55先經由火焰防阻器56(例如，中華民國新型專利M429756號)保護，然後經由可燃性氣體安全控制設備57調節控制空氣流量控制閥58，以提供最適合的空燃比，確保高溫脈衝波反應器53的操作安全性。高濃度揮發性有機化學廢氣55經由高溫脈衝波反應器53，利用爆轟技術產生的高溫衝擊波加以處理，然後再進入高溫氧化室40進一步做徹底的破壞處理。

5.高溫氧化反應室40操作溫度及滯留時間決定於揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55的組成；一般而言，高溫氧化反應室40的操作溫度應高於800℃，氣體在高溫氧化反應室40的滯留時間應高於0.5秒，且滯留時間以高於1.0秒為佳。對於環保單位列管的有害廢氣，高溫氧化反應室40的操作溫度應高於1000℃，氣體在高溫氧化反應室40的滯留時間應高於2 秒。

6.燃燒機54的輔助燃料50經由具有安全控制的燃料供應設備51控制，由燃料控制閥52調節其供應量，燃燒空氣60由燃燒空氣風車61供應，經燃燒空氣控制閥62調節控制燃燒空氣60供應量，並連鎖控制燃料控制閥52的開度，以提供最適合的空燃比，確保操作安全性。

7.第二蓄熱槽20作為排氣能源回收槽，操作時，關閉第一蓄熱槽排氣閥115、開啟第二蓄熱槽排氣閥116、及關閉第三蓄熱槽排氣閥117，使得揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55的燃燒產物，能流經第二蓄熱槽20內的第二蓄熱槽的陶瓷蓄熱床22，將高溫燃燒產物的能量蓄積在第二蓄熱槽的陶瓷蓄熱床22的陶瓷材料中。

9.入氣加熱槽即第三蓄熱槽30使用後，會將陶瓷蓄熱材料蓄存的能量轉換給含有VOCs的揮發性有機化學廢氣100，使得陶瓷蓄熱材料降溫，可以在下一循環先經淨化，然後作為排氣能源回收槽作為蓄熱之用。

10.第一蓄熱槽10作為淨化槽使用，操作時，開啟第一蓄熱槽清理排氣閥118、關閉第二蓄熱槽清理排氣閥119、關閉第三蓄熱槽清理排氣閥120，啟動清理風車107，使得高溫氧化反應室40氧化反應所產生的乾淨燃燒產物，能有部分經第一蓄熱槽10，然後經第一蓄熱槽清理排氣管141、第一蓄熱槽清理排氣閥118、再經蓄熱槽清理排氣匯流管144被清理風車107抽引，經清理排氣管145送至揮發性有機化學廢氣入氣匯流管122，再經第三蓄熱槽入氣閥110被送回至第三蓄熱槽30進行加熱處理。

11.經過以上作業，原來蓄存在第三蓄熱槽的陶瓷蓄熱床32的能量會被轉移給揮發性有機化學廢氣100，以利處理；第一蓄熱槽10會被微量燃燒產物沖洗清理；燃燒產物的能量會被蓄積在第二蓄熱槽的陶瓷蓄熱床22，使得第二蓄熱槽20升溫。

12.系統在以上操作循環二的模式操作運行達一特定時間τ(通常60<τ<300秒)以後，準備進入操作循環三的模式運行。

系統在循環二操作運行達一特定時間(通常為60~300秒間)以後，切換為循環三模式操作運行。系統在操作循環三模式操作運行時，第一蓄熱槽10作為排氣能源回收槽使用、第二蓄熱槽20作為入氣加熱槽使用、第三蓄熱槽30作為淨化槽使用。在操作循環三模式操作運行時，氣流的流向如第5圖所示，其操作如下：

1.第二蓄熱槽20作為入氣加熱槽使用，操作時，關閉第一蓄熱槽入氣閥108、開啟第二蓄熱槽入氣閥109、關閉第三蓄熱槽入氣閥110，使得含有VOCs的揮發性有機化學廢氣100由揮發性有機化學廢氣入氣匯流管122，經第二蓄熱槽入氣閥109，由第二蓄熱槽入氣管124進入第二蓄熱槽20。第二蓄熱槽20利用第二蓄熱槽的耐火爐壁24隔絕熱能的損失。

2.含有VOCs的揮發性有機化學廢氣100先經第二蓄熱槽的入氣室21使得含有VOCs的揮發性有機化學廢氣100能夠均勻分佈通過第二蓄熱槽的陶瓷蓄熱床22，利用其內的陶瓷材料所蓄存的能量，將含有VOCs的揮發性有機化學廢氣100加熱，然後，使受熱後的氣體再經由第二蓄熱槽的混氣室23混合後，進入高溫氧化反應室40。高溫氧化反應室40由高溫氧化反應室的耐火爐壁42包覆絕熱，以確保高溫氧化反應室內部41進行燃燒反應所產生的熱量不會明顯的產生熱損耗。

3.對於高濃度揮發性有機化學廢氣55應用場合，由於直接將高濃度揮發性有機化學廢氣55引入蓄熱槽加熱會有自動點燃甚至產生燃爆或爆轟的風險，因此，在高溫氧化反應室40內另設有高溫脈衝波反應器53(例如，中華民國新型專利M440814號)加以處理。高濃度揮發性有機化學廢氣55先經由火焰防阻器56(例如，中華民國新型專利M429756號)保護，然後經由可燃性氣體安全控制設備57調節控制空氣流量控制閥58，以提供最適合的空燃比，確保高溫脈衝波反應器53的操作安全性。高濃度揮發性有機化學廢氣55經由高溫脈衝波反應器53，利用爆轟技術產生的高溫衝擊波加以處理，然後再進入高溫氧化室40進一步做徹底的破壞處理。

5.高溫氧化反應室40操作溫度及滯留時間決定於揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55的組成，一般而言，高溫氧化反應室40的操作溫度應高於800℃，氣體在高溫氧化反應室40的滯留時間應高於0.5秒，且滯留時間以高於1.0秒為佳。對於環保單位列管的有害廢氣，高溫氧化反應室40的操作溫度應高於1000℃，氣體在高溫氧化反應室40的滯留時間應高於2秒。

7.第一蓄熱槽10作為排氣能源回收槽，操作時，開啟第一蓄熱槽排氣閥115、關閉第二蓄熱槽排氣閥116、及關閉第三蓄熱槽排氣閥117，使得揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55的燃燒產物，能流經第一蓄熱槽10內的第一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床12，將高溫燃燒產物的能量蓄積在第一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床12的陶瓷材料中。

9.入氣加熱槽即第二蓄熱槽20使用後，會將陶瓷蓄熱材料蓄存的能量轉換給含有VOCs的揮發性有機化學廢氣100，使得陶瓷蓄熱材料降溫，可以在下一循環先經淨化，然後作為排氣能源回收槽作為蓄熱之用。

10.第三蓄熱槽30作為淨化槽使用，操作時，關閉第一蓄熱槽清理排氣閥118、關閉第二蓄熱槽清理排氣閥119、開啟第三蓄熱槽清理排氣閥120，啟動清理風車107，使得高溫氧化反應室40氧化反應所產生的乾淨燃燒產物，能有部分經第三蓄熱槽30，然後經第三蓄熱槽清理排氣管143、第三蓄熱槽清理排氣閥120、再經蓄熱槽清理排氣匯流管144被清理風車107抽引，經清理排氣管145送至揮發性有機化學廢氣入氣匯流管122，再經第二蓄熱槽入氣閥109被送回至第二蓄熱槽30進行加熱處理。

11.經過以上作業，原來蓄存在第二蓄熱槽的陶瓷蓄熱床22 的能量會被轉移給揮發性有機化學廢氣100，以利處理；第三蓄熱槽30會被微量燃燒產物沖洗清理；燃燒產物的能量會被蓄積在第一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床12，使得第一蓄熱槽10升溫。

12.系統在以上操作循環三的模式操作運行達一特定時間τ(通常60<τ<300秒)以後，準備恢復進入操作循環一的模式運行。

以具有五個蓄熱槽的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1為例，其典型的操作循環可以利用入氣閥門、清理排氣閥、排氣閥門的序列性開關，規劃為五組操作循環如下：

以具有六個蓄熱槽的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1為例，其典型的操作循環可以利用入氣閥門、清理排氣閥、排氣閥門的序列性開關，規劃為三組操作循環如下：

其中淨化(1)及淨化(2)可以同時進行，或安排在一個操作循環的時間內，分成兩段接續進行。

當蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1的蓄熱槽數量為三的倍數(即M=3N)時，蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1的入氣加熱、淨化、能源回收操作模式可以簡化為三個操作循環；但是當蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1的蓄熱槽數量為二的倍數加一，即M=2N+1時，蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1的入氣加熱、淨化、能源回收操作模式則要規劃為跟蓄熱槽數量數量(M)一致的操作循環數目。

當蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1的蓄熱槽數量為二的倍數加一，即M=2N+1時，例如，當N=1時，M=2N+1=3，操作循環數目為3；當N=2時，M=2N+1=5，操作循環數目為5；當N=3時，M=2N+1=7，操作循環數目為7；於此類推。

但是當蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1的蓄熱槽數量為三的倍數，即M=3N時，例如當N=1時，M=3N=3，操作循環數目為3；當N=2時，M=3N=6，操作循環數目仍然為3；當N=3時，M=3N=9，操作循環數目仍然為3；於此類推。

對於高濃度揮發性有機化學廢氣55處理的應用場合，在蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1的高溫氧化反應室40內另設有高溫脈衝波反應器53(例如，中華民國新型專利M440814號)。高溫脈衝波反應器53之原理及其運作方式，如第6圖及第7圖所示。

首先，可燃性氣體反應物310連續經可燃性氣體反應物進料管312送入高溫脈衝波反應器本體360，需要使用高溫反應或破壞的化學反應物320連續經由化學反應物進料管322噴注進高溫脈衝波反應器本體360內，同時，將化學反應所需之空氣/氧化劑/助劑330經由空氣/氧化劑/助劑進料管332連續注入高溫脈衝波反應器本體360內。

可燃性氣體反應物310、化學反應物320及空氣/氧化劑/助劑330應在點火裝置組380先行啟動後，才可進行進料而不受爆轟衝擊波的影響。要停止本發明之高溫脈衝波反應器53的操作，則要先將可燃性氣體反應物310及化學反應物320停止進料，然後才關閉點火裝置組380，以確保系統的安全操作。

高溫脈衝波反應器53的可燃性氣體反應物進料管312可以是單一進料管或是為多數個進料管，以利多數種可燃性氣體反應物310可以同時連續進料。化學反應物進料管322也可以是單一進料管或是為多數個進料管，以利多數種化學反應物320可以同時連續進料。空氣/氧化劑/助劑進料管332也可以是單一進料管或是為多數個進料管，可以接受空氣、惰性氣體、氧氣、水、催化劑等的同時連續進料。

其次，利用安裝在本發明之高溫脈衝波反應器53的高溫脈衝波反應器本體360內部的爆轟促進器370促進可燃性氣體反應物310、化學反應物320及空氣/氧化劑/助劑330的混合，使得氣體混合物在爆轟反應器本體360內，均勻的由進料端350往反應產物出口400方向流動，如第7圖進料步驟410至充滿步驟420所示。當氣體混合物抵達安裝於爆轟促進器370下游端的點火裝置組380位置時，氣體混合物將被點火裝置組380點燃，如第7圖點燃步驟430所示。由於在點火裝置組380下游並無可燃性氣體，因此，火焰會往高溫脈衝波反應器53的進料端350方向回火，產生逆流火焰，如第7圖爆燃步驟440所示；火焰再經過爆轟促進器370提供良好的混合，使得該可燃性氣體混合物快速燃燒、增溫、增壓、增速，進而產生逆流爆轟(Countercurrent Detonation)，如第7圖爆燃加速步驟450所示。爆轟衝擊波繼續壓縮可燃性氣體混合物進行反應，並繼續加速達到CJ衝擊波速度，如第7圖爆轟步驟460所示。當爆轟衝擊波抵達高溫脈衝波反應器53的進料端350時，利用爆轟衝擊波的瞬間壓力，使得火焰熄焰，如第7圖熄焰步驟470所示；由點燃步驟430進行到熄焰步驟470的速度極快，所需時間只需幾毫秒到數十毫秒的時間，視爆轟促進器370的設計而定。高溫脈衝波反應器53的反應器出口法蘭390與高溫氧化反應室40連接，操作時利用爆轟衝擊波的反震波將反應產物400由反應器出口法蘭390排出，如第7圖反震排出步驟480所示。進行上述過程時，高濃度揮發性有機化學廢氣55進料均可以穩定的繼續進行，並連續重複可燃性氣體反應物310、化學反應物320及空氣/氧化劑/助劑330的混合、點燃、逆流爆轟、熄焰的程序，使得化學反應物320能在高溫脈衝波反應器53內連續利用爆轟衝擊波的高溫、高壓進行反應或被破壞。為了保護高溫脈衝波反應器本體360不致過熱，高溫脈衝波反應器53設有冷卻設施362，冷卻液由冷卻液入口364進入，由冷卻液出口365排除，將高溫脈衝波反應器本體360維持在100℃以下。

以含有環己烷(Cyclohexane)的廢氣處理為例，使用本發明的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1，操作溫度為800℃至1000℃範圍時，如第8圖所示，當揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55的混合VOCs濃度達220至320 ppmv以上，蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1的高溫氧化反應室40只要提供燃燒機54維持母火所需的輔助燃料50供應，使得高溫氧化室40的燃燒機54維持穩定的火焰，確保揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55的混合VOCs會被點燃，即可順利操作。

第9圖顯示，操作溫度在800℃至900℃範圍時，揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55的混合VOCs濃度超過275 ppmv，燃燒機54所需的輔助燃料50供應量就達到最低值。揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55的混合VOCs濃度越低、操作溫度越高，所需輔助燃料50供應量就越高。

第10圖及第11圖顯示，利用本發明的方法及蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1，當揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55的混合VOCs濃度達1000 ppmv時，每1000 SCMM的揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55的混合物，每小時即可以產生約3公噸的水蒸汽，以水蒸汽市場價格每公噸40元美金，每年操作8400小時計算，則每年的能源回收利益即可達美金一百萬元。

當揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55的混合VOCs濃度達2000 ppmv時，每1000 SCMM的揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55的混合物，每小時即可以產生約7公噸的水蒸汽，以水蒸汽市場價格每公噸40元美金，每年操作8400小時計算，則每年的能源回收利益即可達美金二百四十萬元。

若揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55的混合VOCs濃度達10000 ppmv時，每1000 SCMM的揮發性有機化學廢氣100及高濃度揮發性有機化學廢氣55的混合物，每小時即可以產生約39公噸的水蒸汽，以水蒸汽市場價格每公噸40元美金，每年操作8400小時計算，則每年的能源回收利益即可達美金一千三百餘萬元。

以上說明顯示本發明的揮發性有機化學廢氣處理並回收能源的方法及使用該方法的蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐1確實具有節能減碳的效用，並能藉由本發明的能源回收利用技術，使得原需花費大量輔助能源經費的VOCs處理問題，變成是一項可以藉著VOCs處理而回收VOCs燃燒所產生的大量能源，並獲得巨大投資效益的再生能源投資機會。

以上說明對本發明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解，在不脫離申請專利範圍所限定的精神和範圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，但都將落入本發明的申請專利範圍可限定的範圍之內。

1‧‧‧蓄熱再生氧化型廢熱回收鍋爐

2‧‧‧蓄熱再生型氧化器

10‧‧‧第一蓄熱槽

11‧‧‧第一蓄熱槽的入氣室

12‧‧‧第一蓄熱槽的陶瓷蓄熱床

13‧‧‧第一蓄熱槽的混氣室

14‧‧‧第一蓄熱槽的耐火爐壁

20‧‧‧第二蓄熱槽

21‧‧‧第二蓄熱槽的入氣室

22‧‧‧第二蓄熱槽的陶瓷蓄熱床

23‧‧‧第二蓄熱槽的混氣室

24‧‧‧第二蓄熱槽的耐火爐壁

30‧‧‧第三蓄熱槽

31‧‧‧第三蓄熱槽的入氣室

32‧‧‧第三蓄熱槽的陶瓷蓄熱床

33‧‧‧第三蓄熱槽的混氣室

34‧‧‧第三蓄熱槽的耐火爐壁

40‧‧‧高溫氧化反應室

41‧‧‧高溫氧化反應室內部

42‧‧‧高溫氧化反應室的耐火爐壁

50‧‧‧輔助燃料

51‧‧‧燃料供應設備

52‧‧‧燃料控制閥

53‧‧‧高溫脈衝波反應器

54‧‧‧燃燒機

55‧‧‧高濃度揮發性有機化學廢氣

56‧‧‧火焰防阻器

57‧‧‧可燃性氣體安全控制設備

58‧‧‧空氣流量控制閥

60‧‧‧燃燒空氣

61‧‧‧燃燒空氣風車

62‧‧‧燃燒空氣控制閥

100‧‧‧揮發性有機化學廢氣

101‧‧‧揮發性有機化學廢氣入氣管

102‧‧‧揮發性有機化學廢氣旁通閥

103‧‧‧揮發性有機化學廢氣入氣遮斷閥

104‧‧‧火焰防阻器

105‧‧‧逆止閥

106‧‧‧空氣調節閥

107‧‧‧清理風車

108‧‧‧第一蓄熱槽入氣閥

109‧‧‧第二蓄熱槽入氣閥

110‧‧‧第三蓄熱槽入氣閥

111‧‧‧揮發性有機化學廢氣旁通排氣

112‧‧‧助燃空氣

113‧‧‧誘引排風機

114‧‧‧煙囪

115‧‧‧第一蓄熱槽排氣閥

116‧‧‧第二蓄熱槽排氣閥

117‧‧‧第三蓄熱槽排氣閥

118‧‧‧第一蓄熱槽清理排氣閥

119‧‧‧第二蓄熱槽清理排氣閥

120‧‧‧第三蓄熱槽清理排氣閥

121‧‧‧揮發性有機化學廢氣入氣管

122‧‧‧揮發性有機化學廢氣入氣匯流管

123‧‧‧第一蓄熱槽入氣管

124‧‧‧第二蓄熱槽入氣管

125‧‧‧第三蓄熱槽入氣管

131‧‧‧第一蓄熱槽排氣管

132‧‧‧第二蓄熱槽排氣管

133‧‧‧第三蓄熱槽排氣管

134‧‧‧蓄熱槽排氣匯流管

135‧‧‧尾氣排氣管

141‧‧‧第一蓄熱槽清理排氣管

142‧‧‧第二蓄熱槽清理排氣管

143‧‧‧第三蓄熱槽清理排氣管

144‧‧‧蓄熱槽清理排氣匯流管

145‧‧‧清理排氣管

200‧‧‧去離子水

201‧‧‧去離子水供水管線

202‧‧‧脫氣槽

203‧‧‧去離子水給水泵浦

204‧‧‧第一預熱器給水管

205‧‧‧第二預熱器給水管

206‧‧‧第三預熱器給水管

207‧‧‧超溫冷卻給水管

210‧‧‧第一去離子水預熱器

211‧‧‧第二去離子水預熱器

212‧‧‧第三去離子水預熱器

213‧‧‧第一去離子水預熱器出水管

214‧‧‧第二去離子水預熱器出水管

215‧‧‧第三去離子水預熱器出水管

220‧‧‧水鼓

221‧‧‧熱交換水管群

230‧‧‧蒸汽鼓

231‧‧‧飽和蒸汽

232‧‧‧飽和蒸汽管

250‧‧‧第一蒸汽過熱器

251‧‧‧第二蒸汽過熱器

252‧‧‧第三蒸汽過熱器

255‧‧‧過熱蒸汽

310‧‧‧可燃性氣體反應物

312‧‧‧可燃性氣體反應物進料管

320‧‧‧化學反應物

322‧‧‧化學反應物進料管

330‧‧‧空氣/氧化劑/助劑

332‧‧‧空氣/氧化劑/助劑進料管

350‧‧‧進料端

360‧‧‧高溫脈衝波反應器本體

362‧‧‧冷卻設施

364‧‧‧冷卻液入口

365‧‧‧冷卻液出口

370‧‧‧爆轟促進器

380‧‧‧點火裝置組

390‧‧‧反應器出口法蘭

400‧‧‧反應產物

410‧‧‧進料步驟

420‧‧‧充滿步驟

430‧‧‧點燃步驟

440‧‧‧爆燃步驟

450‧‧‧爆燃加速步驟

460‧‧‧爆轟步驟

470‧‧‧熄焰步驟

480‧‧‧反震排出步驟

第1圖：蓄熱再生型氧化器

第2圖：本創作之蓄熱再生氧化型蒸汽鍋爐之實施例

第3圖：本創作之蓄熱再生氧化型蒸汽鍋爐的操作循環實施例

第4圖：本創作之蓄熱再生氧化型蒸汽鍋爐的操作循環實施例

第5圖：本創作之蓄熱再生氧化型蒸汽鍋爐的操作循環實施例

第6圖：本創作使用之高溫脈衝波反應器

第7圖：本創作使用之高溫脈衝波反應器作用原理

第8圖：本創作之蓄熱再生氧化型蒸汽鍋爐的實施例能源需求與VOCs濃度關係

第9圖：本創作之蓄熱再生氧化型蒸汽鍋爐的實施例能源需求與操作溫度關係

第10圖：本創作之蓄熱再生氧化型蒸汽鍋爐的實施例蒸汽回收量與VOCs濃度關係

第11圖：本創作之蓄熱再生氧化型蒸汽鍋爐的實施例蒸汽回收量與VOCs濃度關係