蓄热式热氧化炉处理医化废气

摘要：采用蓄热式热氧化炉（RTO）处理医化行业排放的挥发性有机废气，通过组合喷淋系统和优化设计参数，使一般特征污染因子的平均净化效率达到95%以上，浓度远低于《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）中的二级标准，热回收效率达95%以上；含氯元素废气处理后的尾气中，二英浓度小于0.019TEQng/m3，表明RTO适用于医化行业挥发性有机废气的处理。

1引言

医化行业在生产过程中会排放大量挥发性有机物（VOCs），其中大部分是有毒有害及恶臭类物质，控制不到位必将污染大气环境，严重危害人体健康。由于医化行业使用的有机溶剂种类多，排放物成分复杂且不稳定，导致产生的废气处理难度大，一般的处理技术较难达到预期的处理效果，因此需要寻求一种净化效率高、适用范围广的处理技术。

目前，VOCs的末端处理技术很多，有吸收、低温等离子、光催化、生物净化、吸附、催化氧化、锅炉热力焚烧、蓄热式热氧化（RTO）等。吸收法的净化效率可达80%～90%，但有二次污染，且对非水溶性物质的净化效率低；低温等离子、光催化和生物法一般仅适用于低浓度废气的处理；吸附法净化效率可达90%以上，但如不再生回收，运行费用偏高，如再生回收则要求回收物质易脱附且有利用价值；催化氧化净化效率较高，但催化剂费用昂贵，且废气中不能有使催化剂失活的成分；锅炉热力焚烧净化效率高，但需依托锅炉，使用场合受限制；RTO的净化效率和热回收效率高，适用性广，可以满足严苛的处理要求。

2000年后，在引进消化国外RTO的基础上，国内生产的RTO逐步应用于涂装、印刷、化工等行业，但在医化行业应用很少。本文讨论将三室RTO应用于医化废气的末端处理，取得了较好的环境和社会效益。

2工程设计

2.1项目概况

浙江某医化企业主要从事原料药及制剂的生产和销售。在日常生产过程中，反应釜、离心机母液槽、真空泵、干燥机及储罐等设备中都会产生废气，废气中主要含有二氯甲烷、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、甲苯、乙酸丁酯、氯甲烷、三乙胺、乙腈、丙酮、DMF、异丙醇、2-甲基四氢呋喃等挥发性有机物和少量氯化氢。

企业目前已经对车间产生的废气进行了收集，并计划采用活性炭吸附装置作为末端处理手段。但由于废气的挥发性有机组分中，部分含有不饱和键，因而会影响活性炭的脱附再生，而且由于废气成分复杂，即使能够再生回收，也无可利用性，回收的物料还需要作为危废进行处理处置，增加了企业负担。对比活性炭吸附装置，RTO适用于对该废气进行处理，因此企业决定新增一套RTO作为末端处理设施，并验证了对该废气的净化效果。

2.2设计条件

根据企业已经采取的收集措施，设计总风量为2万m3/h。车间生产过程中，挥发性有机组分的浓度波动很大，其中甲醇、甲苯、二氯甲烷和丙酮的浓度相对较高，测定大部分时间总VOCs的浓度均高于1500mg/m3，有相当长的时间段高于2000mg/m3，个别数据甚至接近4000mg/m3。

2.3工艺设计

RTO的废气处理工艺流程图见图1。

车间产生的废气，预处理后由主引风机送1#碱洗塔，除去大部分氯化氢，以降低对后续设备的腐蚀；接着经阻火器，阻断可能产生的回火，避免安全事故；再进入PP缓冲罐，缓冲罐起气体混合、缓冲和泄爆作用；然后废气经鼓风机送RTO进行焚烧处理；焚烧后的废气通过水冷却塔、2#碱洗塔，经降温和除去酸性气体后，由出口风机送排气筒达标排放。在主引风机前的总管上安装VOCs在线检测仪，当检测到废气进口浓度过高（超过5000ppm）时，通过阀门切换使废气由主引风机送活性炭吸附塔，经排气筒应急排放。

其中，RTO采用三个蓄热室，工艺流程图见图2。

废气经鼓风机送RTO后，先进入蓄热室1的陶瓷蓄热层（该陶瓷层已经把上一循环的热量“贮存”起来），陶瓷释放热量温度降低，使废气升至较高的温度（约700℃）后进入燃烧室；在燃烧室中，由PLC自动控制燃烧器并补充燃料，使废气进一步升温并维持污染物氧化所需温度（760℃～800℃），并留有足够的停留时间（不小于1.5s），将废气中的VOCs充分氧化成CO2和H2O；氧化后的高温尾气离开燃烧室进入蓄热室2，释放热量使尾气温度降低后离开RTO，而蓄热室2的陶瓷吸热升温，“贮存”大量的热量用于下个循环加热使用；处理后的尾气离开蓄热室2时，引回一部分干净尾气清扫吹扫蓄热室3，使蓄热室3残存的废气重新返回燃烧室处理，使VOCs的净化效率达到98%以上。如此不断地交替进行，一般情况下，RTO的排气温度高于进气温度不超过30℃～100℃，实现低温达标排放。