文章闡述了化學(xué)制藥企業(yè)面臨的廢氣VOCs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(xué)制藥企業(yè)VOC廢氣種類,提出RTO和VAR焚燒爐組合應(yīng)用治理化學(xué)制藥各過程廢氣的可行性,并對某化學(xué)制藥企業(yè)RTO焚燒爐和VAR焚燒爐的運(yùn)行效率、運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行了分析總結(jié),證實(shí)了RTO和VAR的組合可以成功實(shí)施,*解決制藥企業(yè)廢氣問題。
化學(xué)制藥行業(yè)面臨的環(huán)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(yè)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(yè)企業(yè),化學(xué)制藥行業(yè)更是因?yàn)槭褂玫奈kU化學(xué)品種類繁多,成為重污染行業(yè)的代表之一。為了解決廢氣問題,很多制藥企業(yè)采取了化學(xué)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(jī)廢氣是目前*的治理有機(jī)VOC廢氣*的方法,具有去除效率高,效率穩(wěn)定,使用壽命長等特點(diǎn)而在范圍內(nèi)有較廣泛的應(yīng)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(xué)制藥企業(yè)是一個新規(guī)劃建設(shè)的制藥公司,產(chǎn)生的污染物來源包括污水站運(yùn)行過程廢氣、生產(chǎn)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,公司從某德國環(huán)保公司引進(jìn)了RTO蓄熱焚燒爐和VAR直燃焚燒爐,將不同焚燒爐進(jìn)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(chǎn)生的余熱采用陶瓷蓄熱體進(jìn)行蓄熱,有效利用了焚燒產(chǎn)生的熱量,從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)焚燒的目的。焚燒過程溫度控制在750~850℃。廢氣進(jìn)口溫度通常為常溫,經(jīng)過RTO焚燒再蓄熱利用后溫度達(dá)到100℃左右,即廢氣溫升約80~90℃。焚燒爐內(nèi)氧含量在18%~20%之間,氧含量較高,故對進(jìn)入RTO的廢氣LEL濃度控制較嚴(yán)格,需要控制在爆炸下限的25%以下。焚燒效率約95%,運(yùn)行成本和投資成本相比VAR焚燒爐更低一些。
1進(jìn)入RTO焚燒爐的廢氣要求
(1)主要適用于大風(fēng)量、低濃度的廢氣焚燒;
(2)含酸性污染物先進(jìn)行預(yù)處理,去除絕大部分無機(jī)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(jīng)過預(yù)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。
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(jīng)過稀釋處理,就會降低焚燒的經(jīng)濟(jì)性;
(3)廢氣量根據(jù)設(shè)計(jì)流量平穩(wěn)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(nèi)進(jìn)行*焚燒,燃燒溫度控制在1000~1150℃左右,高不能超過1200℃,低不能低于900℃。焚燒后煙氣溫度可通過余熱鍋爐進(jìn)行再利用產(chǎn)生蒸汽,煙氣溫度經(jīng)過再利用后溫度從1100℃降到300℃左右,低不能低于280℃。廢氣進(jìn)口溫度通常為常溫,經(jīng)過焚燒余熱利用后溫度300℃,即廢氣溫升約280℃左右。焚燒爐內(nèi)氧含量控制范圍10%~16%。對進(jìn)入焚燒爐的廢氣濃度理論上沒有限制,而且濃度越高越經(jīng)濟(jì),但要保證輸送過程安全。因?yàn)槿紵贌撸史贌时萊TO更高,但是運(yùn)行費(fèi)用和投資成本也更高。
1進(jìn)入熱力焚燒爐(VAR)的廢氣要求
(1)小風(fēng)量、高濃度的廢氣;
(2)為保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性和安全型,要求廢氣輸送過程實(shí)現(xiàn)全密閉;
(3)含酸性污染物必須進(jìn)行預(yù)處理,去除絕大部分無機(jī)酸;
(4)不能含明顯固體、粉塵,否則必須經(jīng)過預(yù)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(yán)格控制,禁止大量空氣進(jìn)入廢氣總管,否則會增加管道爆炸風(fēng)險。
2進(jìn)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(yù)先調(diào)配至流動性較好狀態(tài);
(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(yīng)預(yù)先進(jìn)行除酸、脫鹽、脫水、脫機(jī)械雜質(zhì)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(jī)氮12.5%、灰分4.16%(其中鹽分以及含鈉離子的物質(zhì)不超過總質(zhì)量的2%)。
3.化學(xué)制藥廢氣的種類
(1)污水處理過程產(chǎn)生的廢氣好氧曝氣過程產(chǎn)生的低濃度VOC廢氣、厭氧過程產(chǎn)生的甲烷氣和硫化氫。
(2)化學(xué)制藥過程產(chǎn)生的廢氣
?、俜磻?yīng)釜或儲罐排放的純有機(jī)廢氣;
?、诜磻?yīng)釜或儲罐排放的含有酸性物質(zhì)的有機(jī)廢氣;
?、壅婵毡?、反應(yīng)釜或干燥器排放的真空尾氣;
?、苋萜鞒ㄩ_時揮發(fā)的有機(jī)廢氣;
?、莺瑲錃鈴U氣;
⑥純無機(jī)廢氣;
?、叽箫L(fēng)量、低濃度的大空間收集廢氣;
?、嗑o急情況下排放的廢氣,如安全閥、泄爆口廢氣;
?、岷u素廢氣。
其中①~⑤類有機(jī)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(fēng)量廢氣均可考慮去焚燒處理,其中②廢氣應(yīng)先經(jīng)過除酸處理;⑥、⑦廢氣可以不接入焚燒處理系統(tǒng),現(xiàn)場處理達(dá)標(biāo)后排放;⑧類廢氣可接入應(yīng)急火炬系統(tǒng);⑨類廢氣則應(yīng)經(jīng)過深度預(yù)處理,如果能達(dá)標(biāo)則考慮直接現(xiàn)場處理后排放,如果無法達(dá)標(biāo)再考慮接入焚燒系統(tǒng)處理。
4.RTO和VAR焚燒爐在某制藥企業(yè)VOC治理的組合應(yīng)用
上述RTO焚燒爐和VAR焚燒爐的原理差異,各自優(yōu)缺點(diǎn)、各自處理對象的差異,顯然企業(yè)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(jìn)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?yàn)镽TO蓄熱式焚燒爐相當(dāng)于把廢氣升溫70~90℃(進(jìn)口常溫,出口90~100℃),而VAR直燃爐則需要將廢氣溫升到260~280℃(進(jìn)口常溫,出口280℃),因此對于低濃度廢氣,顯然RTO較VAR更加經(jīng)濟(jì)。為全面、經(jīng)濟(jì)、安全地處理各類廢氣,某化學(xué)制藥公司對RTO焚燒爐和VAR直燃爐進(jìn)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(chǎn)生的低濃度大風(fēng)量廢氣,并混入部分車間高濃度VOC廢氣作為補(bǔ)充,以提高廢氣熱值,減少燃料費(fèi)用。VAR焚燒爐主要處理生產(chǎn)過程產(chǎn)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。
5.RTO和VAR焚燒爐運(yùn)行差異
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(dá)到98%以上,主要因?yàn)榉贌郎囟鹊南拗?,無法*焚燒所有有機(jī)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(xiàng)目和檢測效率。
2運(yùn)行費(fèi)用和經(jīng)濟(jì)性
某制藥企業(yè)RTO焚燒爐和VAR焚燒爐運(yùn)行費(fèi)用比較如表2~表4所示。
從表4可以看出,某公司RTO運(yùn)行費(fèi)用每年約181萬元/年,VAR費(fèi)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(shè)成本高,項(xiàng)目建設(shè)費(fèi)用相差約10倍,且VAR焚燒爐排放標(biāo)準(zhǔn)參照《危險廢物焚燒爐煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行,每年例行監(jiān)測項(xiàng)目多、費(fèi)用高、達(dá)標(biāo)要求高。
5.結(jié)語
運(yùn)行數(shù)據(jù)表明兩種焚燒爐的組合在某化學(xué)制藥企業(yè)廢氣、廢液處理過程中取得了成功,證實(shí)了RTO蓄熱焚燒爐和VAR直燃爐組合的可行性。但是因?yàn)楦髌髽I(yè)差異較大,企業(yè)可結(jié)合自身實(shí)際,單獨(dú)采用RTO焚燒爐,而將廢液和固廢委托有資質(zhì)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(shí)力的企業(yè)也可以采用RTO與回轉(zhuǎn)窯焚燒爐的組合,全面解決廢氣、廢水和固廢問題。如果企業(yè)回轉(zhuǎn)窯規(guī)模足夠大,還可以省去RTO,將低濃度廢氣作為回轉(zhuǎn)窯補(bǔ)充用空氣來源,即企業(yè)可以根據(jù)實(shí)際需要選擇不同的焚燒裝置。