燃燒法是通過(guò)燃燒掉空氣中含有的VOCs廢氣，使之成為無(wú)害物質(zhì)的一種方法，也是目前應(yīng)用最為廣泛的有機(jī)廢氣治理方法。它僅能燒掉那些可燃的或在高溫下能夠分解的有害氣體和煙塵，不能回收空氣中含有的原有物質(zhì)，但可以回收燃燒氧化過(guò)程中產(chǎn)生的熱能。燃燒法又分為直接燃燒法、蓄熱式燃燒法、蓄熱式催化燃燒法，后兩種燃燒法使用更為普遍。

2.2.1直接燃燒法

（1）技術(shù)原理

直接燃燒燒是用燃燒機(jī)添加輔助燃料，將有機(jī)廢氣加熱到高溫（≥760℃，不同的有機(jī)廢氣溫度不同），在燃燒室發(fā)生氧化反應(yīng)生成 CO2和H2O，從而予以去除。

（2）技術(shù)優(yōu)勢(shì)

適合工況范圍廣，尤其適用于廢氣中含有能使催化劑中毒的硫、氯等元素。

（3）技術(shù)特點(diǎn)

此技術(shù)處理效率較高，同時(shí)運(yùn)行中或啟動(dòng)過(guò)程消耗的能耗高，因此目前在較多項(xiàng)目中逐漸被蓄熱式燃燒所替代。

2.2.2蓄熱式燃燒法

（1）技術(shù)原理

蓄熱式燃燒爐（Regenerative Thermal Oxidizer）簡(jiǎn)稱RTO，把有機(jī)廢氣加熱到760℃，使廢氣中的VOCs氧化分解為二氧化碳和水。氧化產(chǎn)生的高溫氣體流經(jīng)特制的陶瓷蓄熱體，使陶瓷升溫而“蓄熱”，此“蓄熱”用于預(yù)熱后續(xù)進(jìn)入的有機(jī)廢氣，從而節(jié)省廢氣升溫的燃料消耗。

（2）技術(shù)優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的直燃式熱氧化爐相比，蓄熱式燃燒具有熱效率高、運(yùn)行成本低、能處理大風(fēng)量低濃度廢氣等優(yōu)勢(shì)。濃度稍高時(shí)，還可進(jìn)行二次余熱回收，大大降低生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本。

（3）技術(shù)特點(diǎn)

蓄熱式燃燒設(shè)備目前已發(fā)展較為成熟，可采用全自動(dòng)化控制。陶瓷蜂窩體作為換熱材料，與傳統(tǒng)高溫裂解爐配用金屬換熱器相比，熱回收效率顯著提高。陶瓷蜂窩體耐溫性好，在1000℃的工作狀態(tài)下不變質(zhì)，不粉化。針對(duì)某些制藥車(chē)間有不同的防爆等級(jí)，在設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮消防和防爆等安全因素。

當(dāng)廢氣中VOCs濃度≥4g/m3時(shí)，基本上不再需要添加輔助燃料，此時(shí)設(shè)備可以維持自持燃燒。

（4）案例

某制藥車(chē)間有機(jī)廢氣排放量7000Nm3/h，采用間歇工作制：每天工作8小時(shí)，廢氣溫度50℃，有機(jī)廢氣濃度6g/m3, 主要污染成分為：丙酮、甲醛、正丙醇、異丙醇、甲苯、正己烷、三氯甲烷（氯仿）。采用RTO燃燒設(shè)備，污染物去除率達(dá)99%。有機(jī)物在高溫有氧環(huán)境中（850℃以上）被迅速氧化成水、二氧化碳等小分子物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)有機(jī)尾氣的凈化處理。同時(shí)產(chǎn)生的熱量被裝置中的蓄熱體吸收，保證了出風(fēng)溫度在60℃左右，大大節(jié)約了運(yùn)行過(guò)程中的能量消耗，在進(jìn)氣污染物濃度高的前提下，整個(gè)系統(tǒng)的熱量可實(shí)現(xiàn)自給自足。

2.2.3蓄熱式催化焚燒法

（1）技術(shù)原理

蓄熱式催化燃燒技術(shù)（Regenerative Catalytic Oxidizer，簡(jiǎn)寫(xiě)為RCO），是在催化燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了一套熱能存在與再利用裝置——蜂窩狀陶瓷蓄熱體。廢氣通過(guò)換向閥被送到加熱室，使氣體達(dá)到燃燒反應(yīng)起燃溫度，再通過(guò)催化室的作用，使有機(jī)廢氣徹底分解成二氧化碳和水。燃燒后的廢氣通過(guò)蓄熱體，熱量被留在蓄熱體中，用于預(yù)熱新進(jìn)廢氣。若此熱量達(dá)不到反應(yīng)起燃溫度，加熱系統(tǒng)通過(guò)自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償加熱。催化劑的作用是降低反應(yīng)的活化能，同時(shí)使反應(yīng)物分子富集于催化劑表面，以提高反應(yīng)速率。原理如圖2.

圖2 RCO催化燃燒原理圖

（2）技術(shù)優(yōu)勢(shì)

無(wú)火焰，安全性好，要求的燃燒溫度低，輔助燃料費(fèi)用較其他燃燒方式為最低，二次污染物NOx生成量少，燃燒設(shè)備體積小。蓄熱體材料熱能回收率高。

（3）技術(shù)特點(diǎn)

該設(shè)備操作方便，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，安全可靠。設(shè)備啟動(dòng)到起燃時(shí)間短，能耗低。目前常使用貴金屬鉑、鈀浸漬的蜂窩狀陶瓷載體作為催化劑，比表面積大，阻力小，凈化效率高。催化劑一般兩年更換，并且載體可再生。

但是值得注意，蓄熱式催化燃燒一般不能用于處理含有硫、氯和硅等容易使催化劑中毒而失效的廢氣。另外催化劑一般具有較強(qiáng)的選擇性，如果待處理物中含有多種VOCs，那么將增大催化劑選擇的困難度。

（4）案例

某制藥車(chē)間丙酮廢氣排放量5000Nm3/h，采用間歇工作制：每天工作8小時(shí)，廢氣溫度70℃，有機(jī)廢氣濃度1g/m3, 采用RCO裝置，污染物去除率達(dá)99%以上。由于項(xiàng)目中有機(jī)尾氣的產(chǎn)生量是間斷性的，整套工藝路線采用了快速預(yù)熱啟動(dòng)系統(tǒng)，在保證整套工藝節(jié)能高效的前提下，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)快速啟動(dòng)。在貴金屬催化劑的作用下，有機(jī)物在一定溫度下（200--350℃之間）被迅速氧化成水、二氧化碳等小分子物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)有機(jī)尾氣的凈化處理。

2.3冷凝回收技術(shù)

（1）技術(shù)原理

冷凝回收[8]是氣態(tài)污染物在不同溫度以及不同壓力下具有的不同飽和蒸汽壓，當(dāng)降低溫度或加大壓力時(shí)，某些污染物會(huì)凝結(jié)出來(lái)，從而達(dá)到凈化和回收VOCs的目的。可以借助不同的冷凝溫度而達(dá)到分離不同污染物的目的。

當(dāng)VOCs成分較單一且有回收利用價(jià)值，VOCs濃度>20000mg/m3時(shí)，冷凝回收法最為經(jīng)濟(jì)。若廢氣成分單一、有回收利用價(jià)值，濃度不高時(shí)，可先采用吸附濃縮，再進(jìn)行冷凝回收。

（2）技術(shù)優(yōu)勢(shì)

可回收利用VOCs，降低生產(chǎn)成本。

（3）技術(shù)特點(diǎn)

冷凝回收技術(shù)，常用在濃縮系統(tǒng)之后，當(dāng)VOCs濃度越高，冷凝效果越好。

（4）案例

某制藥廠廢氣主要成分為4-甲基-2-戊酮，廢氣量為8000m3/h，初始濃度為5000mg/m3，經(jīng)過(guò)沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)后，采用多級(jí)冷凝回收技術(shù)，回收率>75%。特點(diǎn)是整個(gè)溶媒回收系統(tǒng)考慮了能源回收與利用，最大限度的減少了回收過(guò)程中能源的消耗。

2.4噴淋吸收

（1）技術(shù)原理

吸收法[8]是采用低揮發(fā)或不揮發(fā)溶劑對(duì)VOCs進(jìn)行吸收，再利用有機(jī)分子和吸收劑物理性質(zhì)的差異將二者分離的凈化方法。吸收效果主要取決于吸收設(shè)備的結(jié)構(gòu)特征和吸收劑性能。

根據(jù)吸收塔內(nèi)氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)型式，一般可將塔設(shè)備分為兩大類：填料塔與板式塔。填料塔屬于微分接觸逆流操作，塔內(nèi)以填料作為氣液接觸的基本構(gòu)件。填料塔一般按氣液逆流操作，混合氣體由塔底氣體入口進(jìn)入塔體，自下而上穿過(guò)填料層，最后從塔頂氣體出口排出，噴淋液（吸收劑）自上而下，在塔體里與氣體發(fā)生碰撞，從而吸收廢氣中的污染物質(zhì)。

（2）技術(shù)優(yōu)勢(shì)

投資少、操作簡(jiǎn)單、維修方便，運(yùn)轉(zhuǎn)安全。

（3）技術(shù)特點(diǎn)

在制藥廢氣中，噴淋吸收主要用于預(yù)處理階段，吸收廢氣中的酸堿無(wú)機(jī)成分。

（4）案例

某藥廠尾氣中含有HCl和SO2，濃度為7500mg/m3，采用一級(jí)堿液噴淋和二級(jí)水噴淋，酸性廢氣去除率可達(dá)97%以上。

林宇耀[9]試驗(yàn)了幾種不同的吸收劑（白油、廢機(jī)油、水-白油、水-廢機(jī)油、水-洗油）對(duì)模擬的醫(yī)藥化工排放典型VOCs（甲苯、二氯甲烷、乙醇）廢氣進(jìn)行吸收，從可行性、經(jīng)濟(jì)性及吸收效果三方面進(jìn)行對(duì)比，篩選出最佳的水-白油吸收劑。

2.5低溫等離子體

（1）技術(shù)原理

低溫等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài)，當(dāng)外加電壓達(dá)到氣體的 放電電壓時(shí)，氣體被擊穿，產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基在內(nèi)的混合體。放電過(guò)程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個(gè)體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，所以稱為低溫等離子體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)以達(dá)到降解污染物的目的。

（2）技術(shù)優(yōu)勢(shì)

低溫等離子技術(shù)應(yīng)用于惡臭氣體治理，具有處理效果好，運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)二次污染、運(yùn)行穩(wěn)定、操作管理簡(jiǎn)單，針對(duì)間歇式排放的氣體能現(xiàn)實(shí)即開(kāi)即用。

（3）案例

某制藥公司污水處理車(chē)間異味氣體嚴(yán)重，異味尾氣風(fēng)量：20000m3/h，主要污染物質(zhì)有甲硫醇、微量硫醚、二甲胺等，采用低溫等離子體工業(yè)廢氣處理技術(shù)，氣體經(jīng)過(guò)預(yù)處理之后進(jìn)入低溫等離子處理系統(tǒng)進(jìn)行深度離子氧化破壞異味分子的分子結(jié)構(gòu)，最終的排氣指標(biāo)異味氣體臭氣無(wú)量綱值滿足國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)。

3制藥行業(yè)VOCs治理存在的問(wèn)題及展望

3.1制藥行業(yè)VOCs治理存在的問(wèn)題

（1）目前我國(guó)針對(duì)制藥行業(yè)VOCs治理的監(jiān)管力度還不夠，導(dǎo)致老廠區(qū)存在工藝設(shè)計(jì)不合理，在初期缺乏環(huán)保意識(shí)；廠區(qū)能源缺乏綜合利用系統(tǒng)，能源成本高；廢氣處理設(shè)施運(yùn)行不正常，導(dǎo)致異味、臭氣問(wèn)題突出；風(fēng)量較大、污染濃度低；工況復(fù)雜、預(yù)處理難度大；廢渣處理缺乏監(jiān)管；廢水處理單元技術(shù)單一，存在二次污染，污水處理單元廢氣無(wú)收集等問(wèn)題。

（2）制藥企業(yè)對(duì)VOCs氣體危害認(rèn)識(shí)不足，環(huán)保意識(shí)薄弱。

（3）制藥行業(yè)發(fā)酵尾氣濕度大、濃度不問(wèn)題、組分復(fù)雜，防爆等級(jí)高等問(wèn)題，導(dǎo)致對(duì)環(huán)保技術(shù)和環(huán)保企業(yè)要求更高。

3.2展望

雖然目前我國(guó)還未出臺(tái)制藥行業(yè)VOCs的排放標(biāo)準(zhǔn)，但從目前發(fā)布的VOCs相關(guān)政策來(lái)看，我國(guó)對(duì)VOCs治理越來(lái)越重視，企業(yè)環(huán)保壓力越來(lái)越大。

VOCs治理首先應(yīng)從污染源頭進(jìn)行控制[10]，使用低揮發(fā)性原料，優(yōu)化工藝，減少有機(jī)溶劑揮發(fā)，回收重復(fù)利用有機(jī)溶媒。其次，進(jìn)行過(guò)程控制，在生產(chǎn)過(guò)程中全密閉生產(chǎn)，優(yōu)化管道布局，減少泄露，完善監(jiān)測(cè)。最后進(jìn)行末端治理，采用冷凝、吸收、吸附、燃燒等方法。

燃燒法是目前公認(rèn)的污染物去除最徹底、運(yùn)行最穩(wěn)定可靠、技術(shù)較成熟的末端治理VOCs的方法。在當(dāng)前能源價(jià)格飆升的背景下，以資源化循環(huán)利用為目的的蓄熱式焚燒爐（RTO）技術(shù)成為了VOCs處理技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。隨著市場(chǎng)的發(fā)展，業(yè)主和環(huán)保企業(yè)追求更加節(jié)能環(huán)保的治理技術(shù)，蓄熱式催化燃燒（RCO）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其較RTO更節(jié)能，是當(dāng)前VOCs處理技術(shù)中最受關(guān)注的領(lǐng)域。尤其是催化燃燒系統(tǒng)在大風(fēng)量、低濃度的處理和循環(huán)處理方式中的應(yīng)用，相比常規(guī)火焰燃燒，顯示了巨大的優(yōu)越性。然而催化燃燒中使用的催化劑在遇到硫、氯和硅等元素時(shí)容易中毒而失效，另外催化劑具有較強(qiáng)的選擇性，從而限制了催化焚燒技術(shù)的全面推廣。

制藥行業(yè)VOCs治理是一個(gè)巨大的市場(chǎng)，但同時(shí)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，環(huán)保企業(yè)只有不斷的研發(fā)新技術(shù)，才能在這個(gè)市場(chǎng)中占有一席之地。

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