RTO和VAR焚燒爐在某制藥企業廢氣治理中的應用

應曉寧，任建軍， 王渭軍，李祥生

(浙江醫藥股份有限公司昌海生物分公司，浙江　紹興　312000)

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RTO和VAR焚燒爐在某制藥企業廢氣治理中的應用

應曉寧，任建軍， 王渭軍，李祥生

(浙江醫藥股份有限公司昌海生物分公司，浙江紹興312000)

文章闡述了化學制藥企業面臨的廢氣VOC整治壓力，介紹了RTO蓄熱焚燒爐和VAR直燃爐的工作原理、適用范圍，以及化學制藥企業VOC廢氣種類，提出RTO和VAR焚燒爐組合應用治理化學制藥各過程廢氣的可行性，并對某化學制藥企業RTO焚燒爐和VAR焚燒爐的運行效率、運行參數、運行費用進行了分析總結，證實了RTO和VAR的組合可以成功實施，徹底解決制藥企業廢氣問題。

化學制藥；VOC廢氣治理；焚燒

化學制藥行業面臨的環保壓力日益增大，特別是隨著《中華人民共和國大氣污染防治法》的出臺，企業面臨的VOC整治、臭氣整治壓力更加凸顯。公眾對霧霾天氣危害重視程度的提高，更是將矛頭指向了工業企業，化學制藥行業更是因為使用的危險化學品種類繁多，成為重污染行業的代表之一。為了解決廢氣問題，很多制藥企業采取了化學噴淋吸附法、等離子法、生物滴濾法、活性炭吸附法、焚燒法、分子篩吸附濃縮法等處理各類廢氣，其中焚燒法處理有機廢氣是目前全球公認的治理有機VOC廢氣最徹底的方法，具有去除效率高，效率穩定，使用壽命長等特點而在全球范圍內有較廣泛的應用。焚燒法又分為多種類型，包括RCO、RTO、VAR焚燒爐等，即催化焚燒法、蓄熱式焚燒法、直接焚燒法等[1]。

某化學制藥企業是一個新規劃建設的制藥公司，產生的污染物來源包括污水站運行過程廢氣、生產車間廢氣、廢溶劑、危險固廢等。為全面妥善處置廢氣、廢液污染物，公司從某知名德國環保公司引進了RTO蓄熱焚燒爐和VAR直燃焚燒爐，將不同焚燒爐進行組合處理三廢。

1　RTO和VAR焚燒爐工作原理的差異

1.1RTO焚燒爐

即蓄熱式焚燒爐，通過對廢氣焚燒產生的余熱采用陶瓷蓄熱體進行蓄熱，有效利用了焚燒產生的熱量，從而達到經濟焚燒的目的[2]。焚燒過程溫度控制在750 ～850 ℃。廢氣進口溫度通常為常溫，經過RTO焚燒再蓄熱利用后溫度達到100 ℃左右，即廢氣溫升約80～90 ℃。焚燒爐內氧含量在18%～20%之間，氧含量較高，故對進入RTO的廢氣LEL濃度控制較嚴格，需要控制在爆炸下限的25%以下。焚燒效率約95%，運行成本和投資成本相比VAR焚燒爐更低一些[3]。

1.1.1進入RTO焚燒爐的廢氣要求

(1)主要適用于大風量、低濃度的廢氣焚燒；

(2)含酸性污染物先進行預處理，去除絕大部分無機酸；

(3)廢氣中VOC濃度不能過高，一般控制在爆炸下限的25%以下；

(4)廢氣不能含明顯固體、粉塵，否則必須經過預除塵、過濾處理；

(5)禁止混入氫氣、甲烷氣、乙烯等危險性較大的廢氣。

1.1.2RTO的局限性

(1)不能處理高含量含氫廢氣、甲烷廢氣、腐蝕性廢氣、乙烯廢氣等危險性廢氣；

(2)不能處理LEL濃度超過25%的廢氣，如果高于該濃度要求，則需要經過稀釋處理，就會降低焚燒的經濟性；

(3)廢氣量根據設計流量平穩排放，不得突然超量排放；

(4)不能處理廢液、廢水、固廢。

1.2VAR焚燒爐

即直接燃燒式焚燒爐，將廢氣、廢液焚燒直接通入爐膛內進行徹底焚燒，燃燒溫度控制在1000～1150 ℃左右，最高不能超過1200 ℃，最低不能低于900 ℃。焚燒后煙氣溫度可通過余熱鍋爐進行再利用產生蒸汽，煙氣溫度經過再利用后溫度從1100 ℃降到300 ℃左右，最低不能低于280 ℃[4]。廢氣進口溫度通常為常溫，經過焚燒余熱利用后溫度300 ℃，即廢氣溫升約280 ℃左右。焚燒爐內氧含量控制范圍10%～16%。對進入焚燒爐的廢氣濃度理論上沒有限制，而且濃度越高越經濟，但要保證輸送過程安全。因為燃燒焚燒高，故焚燒效率比RTO更高，但是運行費用和投資成本也更高。

1.2.1進入熱力焚燒爐(VAR)的廢氣要求

(1)小風量、高濃度的廢氣;

(2)為保證燃燒的經濟性和安全型，要求廢氣輸送過程實現全密閉;

(3)含酸性污染物必須進行預處理，去除絕大部分無機酸;

(4)不能含明顯固體、粉塵，否則必須經過預除塵、過濾處理;

(5)可以焚燒處理氫氣、甲烷氣、乙烯等危險性較大的廢氣;

(6)廢氣中氧含量必須嚴格控制，禁止大量空氣進入廢氣總管，否則會增加管道爆炸風險。

1.2.2進入焚燒爐的廢液要求：

(1)粘稠廢液或常溫下易凝固廢液需預先調配至流動性較好狀態；

(2)含水溶劑(如廢甲醇)需提純至濃度90%以上，以降低能耗；

(3)廢液應預先進行除酸、脫鹽、脫水、脫機械雜質等處理；

(4)廢液中各元素限值(ω)：溴0.83%、氯 4.16%、氟 0.42%、磷0.08%、硫 4.16%、有機氮12.5%、灰分 4.16% (其中鹽分以及含鈉離子的物質不超過總質量的2%)。

2　化學制藥廢氣的種類

(1)污水處理過程產生的廢氣

好氧曝氣過程產生的低濃度VOC廢氣、厭氧過程產生的甲烷氣和硫化氫。

(2)化學制藥過程產生的廢氣

① 反應釜或儲罐排放的純有機廢氣;

② 反應釜或儲罐排放的含有酸性物質的有機廢氣;

③ 真空泵、反應釜或干燥器排放的真空尾氣;

④ 容器敞開時揮發的有機廢氣;

⑤ 含氫氣廢氣;

⑥ 純無機廢氣;

⑦ 大風量、低濃度的大空間收集廢氣;

⑧ 緊急情況下排放的廢氣，如安全閥、泄爆口廢氣;

⑨ 含鹵素廢氣。

其中①～⑤類有機廢氣，在輸送過程可分為4類廢氣，即腐蝕性VOC廢氣、普通VOC廢氣、含氫廢氣和厭氧沼氣、低VOC廢氣4大類，分開管道輸送，以保證輸送過程的安全性，小風量廢氣均可考慮去焚燒處理，其中②廢氣應先經過除酸處理；⑥、⑦廢氣可以不接入焚燒處理系統，現場處理達標后排放；⑧類廢氣可接入應急火炬系統；⑨類廢氣則應經過深度預處理，如果能達標則考慮直接現場處理后排放，如果無法達標再考慮接入焚燒系統處理。

3　RTO和VAR焚燒爐在某制藥企業VOC治理的組合應用

上述RTO焚燒爐和VAR焚燒爐的原理差異，各自優缺點、各自處理對象的差異，顯然企業無法用其中一種焚燒爐解決制藥過程所有廢氣，故需要將兩種焚燒爐進行組合使用。一般低濃度廢氣可采用RTO蓄熱式焚燒爐，而高濃度VOC廢氣可采用VAR直燃爐，也可以采用RTO焚燒爐，含氫氣廢氣則只能采用VAR熱力焚燒爐。因為RTO蓄熱式焚燒爐相當于把廢氣升溫70～90 ℃(進口常溫，出口90～100 ℃)，而VAR直燃爐則需要將廢氣溫升到260～280 ℃(進口常溫，出口280 ℃)，因此對于低濃度廢氣，顯然RTO較VAR更加經濟。

為全面、經濟、安全地處理各類廢氣，某化學制藥公司對RTO焚燒爐和VAR直燃爐進行了組合，分別采購了3套焚燒爐，分別是1套RTO焚燒爐，2套VAR焚燒爐。其中RTO焚燒爐主要處理廢水處理過程產生的低濃度大風量廢氣，并混入部分車間高濃度VOC廢氣作為補充，以提高廢氣熱值，減少燃料費用。VAR焚燒爐主要處理生產過程產生的各類高濃度VOC廢氣、高熱值廢液、高濃度廢水、含氫氣廢氣。

4　RTO和VAR焚燒爐運行差異

4.1處理效率

RTO焚燒爐的處理效率一般可控制在95%以上，但難達到98%以上，主要因為焚燒溫度的限制，無法徹底焚燒所有有機物。VAR焚燒處理效率一般可控制在98%以上。表1是RTO和VAR部分檢測項目和檢測效率。

表1　RTO和VAR焚燒爐處理效率對比表Table 1　The incinerator processing efficiency comparison table

4.2運行費用和經濟性

某制藥企業RTO焚燒爐和VAR焚燒爐運行費用比較如表2～表4所示。

表2　RTO焚燒爐重要運行參數Table 2　The important operation parameters of RTO incinerator

表3　VAR 焚燒爐運行參數Table 3　The Incinerator operation parameters

表4　RTO焚燒爐與VAR焚燒爐運行費用對比表Table 4　The RTO together with VAR Incineration furnace operation cost comparison table

從表4可以看出，某公司RTO運行費用每年約181萬元/年，VAR費用每年基本可以持平，甚至還有盈余，但VAR焚燒爐較RTO焚燒爐建設成本高，項目建設費用相差約10倍，且VAR焚燒爐排放標準參照《危險廢物焚燒爐煙氣排放標準》執行，每年例行監測項目多、費用高、達標要求高。

5　結　語

運行數據表明兩種焚燒爐的組合在某化學制藥企業廢氣、廢液處理過程中取得了成功，證實了RTO蓄熱焚燒爐和VAR直燃爐組合的可行性。但是因為各企業差異較大，企業可結合自身實際，單獨采用RTO焚燒爐，而將廢液和固廢委托有資質單位處理，只解決廢氣問題；也可以采用RTO和VAR焚燒爐組合，解決廢氣、廢液問題；隨著固廢處理要求的提高，有實力的企業也可以采用RTO與回轉窯焚燒爐的組合，全面解決廢氣、廢水和固廢問題。如果企業回轉窯規模足夠大，還可以省去RTO，將低濃度廢氣作為回轉窯補充用空氣來源，即企業可以根據實際需要選擇不同的焚燒裝置。

[1]張青云.淺談有機廢氣的凈化治理與回收[J].科技創新導報，2011(31):148.

[2]汪涵.揮發性有機氣體治理技術進展分析[J].化工進展，2009,28(10):1833-1841.

[3]蕭琦.蓄熱式有機廢氣焚燒爐的發展狀況[A].全國能源與熱工學術年會，綜合利用和環境保護[C]. 2006:403-408.

[4]司文元.涂附磨具有機廢氣焚燒煙氣加熱導熱油爐的余熱利用探討[J].金剛石與磨料磨具工程，2013,33(2):64-66.

Solution for VOC Treatment in A Chemical Pharmaceutical Company by A Combination Application of RTO and VAR

YING Xiao-ning, REN Jian-jun, WANG Wei-jun, LI Xiang-sheng

(Changhai Biological Company, Zhejiang Medicine Co., Ltd., Zhejiang Shaoxing 312000, China)

A dilemma that chemical pharmaceutical industry confronts with in treatment of Volatile Organic Compounds (VOC) was discussed. The work principle and application of Regenerative Thermal Oxidizer (RTO) were explained, and a kind of direct burn oven named VAR was also introduced. Based on the categories of VOC in chemical pharmaceutical industry, a solution for VOC treatment was raised by a combination application of RTO and VAR. An application case was given to prove that this combination application was feasible in its efficiency, process parameter and cost.

chemical pharmaceutical industry; VOC treatment; burn

應曉寧(1978-)，女，碩士，環保工程師，從事醫藥化工企業環境管理。

X511

A

1001-9677(2016)09-0141-03