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RTO和VAR焚烧炉在某制药企业废气治理中的应用

关注:992 发表时间:2018-09-08 14:16:53

RTO和VAR焚烧炉在某制药企业废气治理中的应用  

应晓宁,任建军,王渭军,李祥生  

(浙江医药股份有限公司昌海生物分公司,浙江 绍兴 312000)  

化学制药行业面临的环保压力日益增大,特别是随着《中华人民共和国大气污染防治法》的出台,企业面临的VOC整治、臭气整治压力更加凸显。公众对雾霾天气危害重视程度的提高,更是将矛头指向了工业企业,化学制药行业更是因为使用的危险化学品种类繁多,成为重污染行业的代表之一。为了解决废气问题,很多制药企业采取了化学喷淋吸附法、等离子法、生物滴滤法、活性炭吸附法、焚烧法、分子筛吸附浓缩法等处理各类废气,其中焚烧法处理有机废气是目前全球公认的治理有机VOC废气最彻底的方法,具有去除效率高,效率稳定,使用寿命长等特点而在全球范围内有较广泛的应用。焚烧法又分为多种类型,包括RCO、RTO、VAR焚烧炉等,即催化焚烧法、蓄热式焚烧法、直接焚烧法等。某化学制药企业是一个新规划建设的制药公司,产生的污染物来源包括污水站运行过程废气、生产车间废气、废溶剂、危险固废等。为全面妥善处置废气、废液污染物,公司从某知名德国环保公司引进了RTO蓄热焚烧炉和VAR直燃焚烧炉,将不同焚烧炉进行组合处理三废。  

1.RTO和VAR焚烧炉工作原理的差异

RTO焚烧炉

即蓄热式焚烧炉,通过对废气焚烧产生的余热采用陶瓷蓄热体进行蓄热,有效利用了焚烧产生的热量,从而达到经济焚烧的目的。焚烧过程温度控制在750~850℃。废气进口温度通常为常温,经过RTO焚烧再蓄热利用后温度达到100℃左右,即废气温升约80~90℃。焚烧炉内氧含量在18%~20%之间,氧含量较高,故对进入RTO的废气LEL浓度控制较严格,需要控制在爆炸下限的25%以下。焚烧效率约95%,运行成本和投资成本相比VAR焚烧炉更低一些。

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进入RTO焚烧炉的废气要求

(1)主要适用于大风量、低浓度的废气焚烧;  

(2)含酸性污染物先进行预处理,去除绝大部分无机酸;  

(3)废气中VOC浓度不能过高,一般控制在爆炸下限的25%以下;  

(4)废气不能含明显固体、粉尘,否则必须经过预除尘、过滤处理;  

(5)禁止混入氢气、甲烷气、乙烯等危险性较大的废气。

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RTO的局限性

(1)不能处理高含量含氢废气、甲烷废气、腐蚀性废气、乙烯废气等危险性废气;  

(2)不能处理LEL浓度超过25%的废气,如果高于该浓度要求,则需要经过稀释处理,就会降低焚烧的经济性;  

(3)废气量根据设计流量平稳排放,不得突然超量排放;  

(4)不能处理废液、废水、固废。 

VAR焚烧炉

即直接燃烧式焚烧炉,将废气、废液焚烧直接通入炉膛内进行彻底焚烧,燃烧温度控制在1000~1150℃左右,最高不能超过1200℃,最低不能低于900℃。焚烧后烟气温度可通过余热锅炉进行再利用产生蒸汽,烟气温度经过再利用后温度从1100℃降到300℃左右,最低不能低于280℃。废气进口温度通常为常温,经过焚烧余热利用后温度300℃,即废气温升约280℃左右。焚烧炉内氧含量控制范围10%~16%。对进入焚烧炉的废气浓度理论上没有限制,而且浓度越高越经济,但要保证输送过程安全。因为燃烧焚烧高,故焚烧效率比RTO更高,但是运行费用和投资成本也更高。

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进入热力焚烧炉(VAR)的废气要求

(1)小风量、高浓度的废气;  

(2)为保证燃烧的经济性和安全型,要求废气输送过程实现全密闭;

(3)含酸性污染物必须进行预处理,去除绝大部分无机酸;

(4)不能含明显固体、粉尘,否则必须经过预除尘、过滤处理;

(5)可以焚烧处理氢气、甲烷气、乙烯等危险性较大的废气;

(6)废气中氧含量必须严格控制,禁止大量空气进入废气总管,否则会增加管道爆炸风险。 

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进入焚烧炉的废液要求:

(1)粘稠废液或常温下易凝固废液需预先调配至流动性较好状态;  

(2)含水溶剂(如废甲醇)需提纯至浓度90%以上,以降低能耗;  

(3)废液应预先进行除酸、脱盐、脱水、脱机械杂质等处理;  

(4)废液中各元素限值(ω):溴0.83%、氯4.16%、氟0.42%、磷0.08%、硫4.16%、有机氮12.5%、灰分4.16%(其中盐分以及含钠离子的物质不超过总质量的2%)。

2.化学制药废气的种类

(1)污水处理过程产生的废气好氧曝气过程产生的低浓度VOC废气、厌氧过程产生的甲烷气和硫化氢。  

(2)化学制药过程产生的废气  

①反应釜或储罐排放的纯有机废气;  

②反应釜或储罐排放的含有酸性物质的有机废气;  

③真空泵、反应釜或干燥器排放的真空尾气;  

④容器敞开时挥发的有机废气;  

⑤含氢气废气;  

⑥纯无机废气;  

⑦大风量、低浓度的大空间收集废气;  

⑧紧急情况下排放的废气,如安全阀、泄爆口废气;  

⑨含卤素废气。  

其中①~⑤类有机废气,在输送过程可分为4类废气,即腐蚀性VOC废气、普通VOC废气、含氢废气和厌氧沼气、低VOC废气4大类,分开管道输送,以保证输送过程的安全性,小风量废气均可考虑去焚烧处理,其中②废气应先经过除酸处理;⑥、⑦废气可以不接入焚烧处理系统,现场处理达标后排放;⑧类废气可接入应急火炬系统;⑨类废气则应经过深度预处理,如果能达标则考虑直接现场处理后排放,如果无法达标再考虑接入焚烧系统处理。

3.RTO和VAR焚烧炉在某制药企业VOC治理的组合应用 

上述RTO焚烧炉和VAR焚烧炉的原理差异,各自优缺点、各自处理对象的差异,显然企业无法用其中一种焚烧炉解决制药过程所有废气,故需要将两种焚烧炉进行组合使用。一般低浓度废气可采用RTO蓄热式焚烧炉,而高浓度VOC废气可采用VAR直燃炉,也可以采用RTO焚烧炉,含氢气废气则只能采用VAR热力焚烧炉。因为RTO蓄热式焚烧炉相当于把废气升温70~90℃(进口常温,出口90~100℃),而VAR直燃炉则需要将废气温升到260~280℃(进口常温,出口280℃),因此对于低浓度废气,显然RTO较VAR更加经济。为全面、经济、安全地处理各类废气,某化学制药公司对RTO焚烧炉和VAR直燃炉进行了组合,分别采购了3套焚烧炉,分别是1套RTO焚烧炉,2套VAR焚烧炉。其中RTO焚烧炉主要处理废水处理过程产生的低浓度大风量废气,并混入部分车间高浓度VOC废气作为补充,以提高废气热值,减少燃料费用。VAR焚烧炉主要处理生产过程产生的各类高浓度VOC废气、高热值废液、高浓度废水、含氢气废气。


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