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RTO和VAR焚燒爐在某制藥企業廢氣治理中的應用
瀏覽： 發表時間：2018-09-08 14:16:53
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)
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。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
RTO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。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。
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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。
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RTO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。
VAR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，不能超過1200℃，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，不能低于280℃。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。
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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。
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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。
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