胡志軍，李建軍，徐明，王竹槽，何忠，王志良*

（1. 江蘇齊清環(huán)境科技有限公司，江蘇 南京 210036；

2. 江蘇省環(huán)境科學研究院 江蘇省環(huán)境工程重點實驗室，江蘇 南京 210036）

蓄熱式熱氧化爐處理農(nóng)藥行業(yè)揮發(fā)性有機廢氣

胡志軍1，李建軍1，徐 明1，王竹槽1，何 忠1，王志良2*

（1. 江蘇齊清環(huán)境科技有限公司，江蘇 南京 210036；

2. 江蘇省環(huán)境科學研究院 江蘇省環(huán)境工程重點實驗室，江蘇 南京 210036）

以農(nóng)藥行業(yè)揮發(fā)性有機廢氣為研究對象，優(yōu)化了蓄熱陶瓷體、切換閥、燃燒器等選材，以及安全控制和二噁英防治等方面設計參數(shù)，分析了特征污染物進出氣濃度及去除效率，探討了蓄熱式熱氧化（Regenerative Thermal Oxidizer，RTO）技術(shù)治理揮發(fā)性有機廢氣實際運行效果。結(jié)果表明甲苯和非甲烷總烴排放限值滿足《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）中表2二級標準，二氯乙烷排放限值滿足美國EPA工業(yè)環(huán)境實驗室和《制定地方大氣污染物排放標準的技術(shù)方法》（GB/T3840-1991）計算值，二噁英排放限值滿足《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB18485-2014）表4標準。RTO系統(tǒng)總投資150萬元，年運行費用49.98萬元，對該企業(yè)不構(gòu)成經(jīng)濟負擔。RTO適合農(nóng)藥行業(yè)揮發(fā)性有機廢氣處理，特別是對含低濃度鹵素廢氣在保證凈化效果的同時又可抑制二噁英產(chǎn)生。

揮發(fā)性有機廢氣；農(nóng)藥行業(yè)；蓄熱式熱氧化爐

截至2015年12月，江蘇省農(nóng)藥行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)28家，實現(xiàn)總產(chǎn)值430億元。根據(jù)《國民經(jīng)濟行業(yè)分類》（GB/T 4754-2011），農(nóng)藥生產(chǎn)屬于化學原料及化學制品制造業(yè)范疇，原輔材料種類多，有機溶劑消耗量大，工藝過程及產(chǎn)物環(huán)節(jié)多，易造成環(huán)境污染[1]。該行業(yè)常用有機溶劑包括芳香烴類、脂肪烴類、脂環(huán)烴類、鹵化烴類、醇類、醚類、酯類、酮類等[2]，這類有機溶劑使用過程揮發(fā)形成的VOCs（Volatile Organic Compounds）是大氣臭氧和二次有機氣溶膠污染的重要前體物，且具有高毒性、致癌性，直接排放對人體健康會造成一定的危害。

根據(jù)《十三五規(guī)劃全國分行業(yè)VOCs排放基數(shù)-江蘇省》可知，目前江蘇省VOCs排放總量230.85萬噸，工業(yè)源排放量108.07萬噸，占比46.81%，遠高于交通源、生活源或農(nóng)業(yè)源。工業(yè)源中化學原料及化學制品制造業(yè)VOCs排放量2.75萬噸，占工業(yè)源排放量2.54%，成為我省目前VOCs的源頭之一。

目前，常用于回收VOCs方法有吸收[3]、吸附[4]、生物凈化[5]、鍋爐熱力焚燒[6]、低溫等離子體[7]、光催化氧化[8]、蓄熱式熱氧化[9]等。吸收法凈化效率取決于VOCs的水溶性，總體凈化效率較低，且易產(chǎn)生二次污染；對于易脫附且具有利用價值的物質(zhì)可選用吸附―再生法，如不可再生或無回收價值的采用吸附法，運行費用偏高；低溫等離子體、光催化氧化和生物法一般僅適用于低濃度大風量有機廢氣處理；鍋爐熱力焚燒凈化效率高，但需依托鍋爐，運行成本較高，且使用場合受限制；與傳統(tǒng)的催化燃燒、直燃式熱氧化爐相比，RTO具有熱回收效率（95%）和凈化效率（98%）高、運行成本低、抗污染物濃度變化強、能處理大風量低濃度工業(yè)廢氣等特點，逐步應用于化工、涂裝、印刷等行業(yè)揮發(fā)性有機廢氣的污染防治中。

本文結(jié)合江蘇鹽城某農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)含有機溶劑廢氣產(chǎn)排特征及工程經(jīng)驗，提出了采用三室RTO應用于醫(yī)化廢氣的末端處理，取得了較好的環(huán)境和社會效益。

1 項目概況

江蘇鹽城某農(nóng)藥企業(yè)主要生產(chǎn)氟環(huán)唑，氰氟草酯、吡氟草胺、二噻農(nóng)、咪酰胺、烯酰嗎啉、除草定、抗倒酯等產(chǎn)品。在正常生產(chǎn)過程中，各類反應釜、精餾塔、真空泵、離心機和離心母液收集槽、干燥機、原料及產(chǎn)品儲罐等設備均會產(chǎn)生廢氣，廢氣中主要含有甲醇、異丙醇、甲苯、二甲苯、丙酮、苯酚、二乙胺、三乙胺、氯化亞砜、乙酸、二氯乙烷、石油醚、正丁醇、二甲基亞砜等揮發(fā)性有機物和少量NOx、SO2、HCl、HBr、Br2、Cl2等無機污染物。企業(yè)原有廢氣治理手段包括冷凝、水洗、堿洗、次氯酸鈉吸收、活性炭吸附等。

根據(jù)現(xiàn)場實地調(diào)查，該企業(yè)廢氣收集處理主要存在以下問題：①冷凝法可大量回收有機物料，水洗和堿洗對無機污染物具有一定效果，但對絕大多數(shù)VOCs效果欠佳；②次氯酸鈉吸收在一定程度上可去除具有還原性的VOCs，但存在二次污染問題；③現(xiàn)有活性炭吸附凈化裝置無脫附再生系統(tǒng)，極易飽和，僅采用活性炭吸附難以確保達標排放，同時又可產(chǎn)生大量廢活性炭等二次污染物。為此筆者結(jié)合該農(nóng)藥公司實際情況，提出采用RTO凈化工藝處理含VOCs廢氣。

2 工藝流程

三床式RTO處理該農(nóng)藥企業(yè)VOCs工藝流程如圖1所示，車間產(chǎn)生的含VOCs廢氣經(jīng)預處理后由前送風機送至前兩級水洗塔，除去無機廢氣和少量水溶性有機廢氣，同時起到除塵和降溫作用，以減輕RTO處理負荷；接著經(jīng)氣水分離器，除去水洗塔帶入的水分，避免安全事故；然后廢氣經(jīng)主風機送至RTO進行高溫焚燒處理；焚燒后的廢氣通過混合箱、水冷卻塔、后堿洗塔，經(jīng)降溫和除去焚燒產(chǎn)生的酸性氣體，經(jīng)排氣筒達標排放。

圖1 RTO處理VOCs工藝流程圖

3 設計要點

3.1 設計參數(shù)

根據(jù)企業(yè)已有的廢氣收集系統(tǒng)，實測廢氣流量為Q＝8 000 m3/h，排氣溫度為30℃，考慮處理系統(tǒng)留有20%的操作余量，確定進入RTO裝置的廢氣處理能力Q＝10 000 m3/h。其余設計參數(shù)如表1所示。

表1 RTO主要設計參數(shù)

3.2 防火間距

《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016-2014）明確提出了廠房、倉庫、儲罐以及可燃材料堆場與明火或散發(fā)火花地點（RTO焚燒爐）的最小防火間距，即：RTO焚燒爐與甲、乙類廠房的防火間距不宜小于30m，與甲類倉庫的防火間距至少為25 m，與甲乙丙類液體儲罐的防火間距至少為25 m，與濕式可燃氣體儲罐的防火間距至少為20 m，與濕式氧氣儲罐的防火間距至少為25 m，與可燃材料堆場的防火間距至少為12.5 m。本項目RTO焚燒爐選址處與甲類廠房的防火距離為35 m，滿足GB50016-2014要求。

3.3 選材原則

該農(nóng)藥企業(yè)廢氣中含鹵素、氮、硫等元素，這類有機物經(jīng)高溫焚燒后產(chǎn)生鹵化氫等酸性氣體，對RTO爐體造成嚴重腐蝕，從而影響設備正常運行，因此，RTO選材必須考慮防腐問題。本系統(tǒng)為減緩RTO及輔助設備腐蝕，在選材方面做了以下工作：1）蓄熱室爐柵采用316L不銹鋼；2）RTO殼體內(nèi)壁涂耐溫防腐澆注材料（如耐酸膠注料）；3）混合箱、水冷卻塔、后堿洗塔等配套設備亦采用316 L不銹鋼，送風機和主風機采用防腐防爆型風機。

3.4 蓄熱陶瓷體

陶瓷蓄熱體起到氣流定期轉(zhuǎn)換過程中的吸熱放熱功能，使RTO進出口廢氣的平均溫差控制在30℃～100℃，換熱效率大于95%，減少RTO的能源消耗以降低運行費用。本項目陶瓷蓄熱體采用LANTEC MLM180專利產(chǎn)品，其特點在于比表面積大680 m2/m3，阻力小，熱容量大0.22BTU/lb℉（2.326J/kg℉），

4 運行效果

RTO處理該農(nóng)藥企業(yè)VOCs已穩(wěn)定運行兩年，委托第三方檢測機構(gòu)對RTO裝置進出口尾氣進行了取樣監(jiān)測，結(jié)果如表2所示。

表2 監(jiān)測結(jié)果（n＝3）

RTO裝置進出口標干廢氣量8 000 m3/h，排氣筒高度H＝25 m；甲苯和非甲烷總烴排放限值執(zhí)行《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）表2二級標準；二氯乙烷排放濃度根據(jù)美國EPA工業(yè)環(huán)境實驗室計算，排放速率限值根據(jù)《制定地方大氣污染物排放標準的技術(shù)方法》（GB/T3840-1991）計算；二噁英排放限值執(zhí)行《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB18485-2014）。

由表2可知，甲苯和非甲烷總烴排放限值滿足GB16297-1996中表2二級標準，二氯乙烷排放限值滿足EPA和GB/T3840-1991計算值。因尾氣中含有二氯乙烷，故對RTO出口的二噁英進行了監(jiān)測，結(jié)果表明，二噁英濃度為0.011 ngTEQ/Nm3，遠低于GB18485-2014中二噁英的濃度標準限值0.1 ngTEQ/Nm3。

5 經(jīng)濟分析

1）RTO系統(tǒng)（包括爐體、前后噴淋吸收塔、防腐風機等）總投資共計150萬元。

2）RTO系統(tǒng)總裝機功率50 kW，按70%運行效率計算運行功率35 kW，按0.75元/kW·h（峰谷電平均價）計算，電費為630元/d。

3）系統(tǒng)正常運行后，輕柴油平均用量為6 kg/h，按6.5元/kg輕柴油價格計算，輕柴油費用為936元/d。

4）消耗30%的液堿約100 kg/d，按1 000元/t的液堿價格，液堿費用為100元/d。

按年運行300天計，不計設備折舊、資金利息、維修費用等，RTO系統(tǒng)總運行費用約為49.98萬元/a。

6 結(jié)論

采用RTO氧化焚燒技術(shù)治理農(nóng)藥行業(yè)揮發(fā)性有機廢氣，現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)表明：甲苯和非甲烷總烴排放限值滿足《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）中表2二級標準，二氯乙烷排放限值滿足美國EPA工業(yè)環(huán)境實驗室和《制定地方大氣污染物排放標準的技術(shù)方法》（GB/T3840-1991）計算值，二噁英排放限值滿足《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB18485-2014）表4標準。RTO系統(tǒng)總投資共計150萬元，年運行費用49.98萬元，對該企業(yè)不構(gòu)成經(jīng)濟負擔。該裝置的使用，可以大大減少VOCs的排放量，具有良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

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Treatment of Volatile Organic Compounds Emitted from Pesticide Industry by Regenerative Thermal Oxidizer

HU Zhi-jun1, LI Jian-jun1, XU Ming1,
WANG Zhu-cao1, HE Zhong1, WANG Zhi-liang2* （1. Jiangsu Qiqing Environmental Science and Technology Co., Ltd, Nanjing 210036, China; 2. Jiangsu Provincial Key Laboratory of Environmental Engineering, Jiangsu Province Academy of Environmental Science, Nanjing 210036, China）

Taking volatile organic compounds emitted from pesticide industry for research object, the parameters of safety control, prevention of dioxin and selection of thermal storage ceramic layer, switching valve, burner material were optimized, and emission concentration and removal efficiency of typical pollutant were analyzed, which discussed the practical operation result of using RTO oxidation burning technology to govern the volatile organic compounds. The results showed that emission concentration and rate of methylbenzene and NMHC conforms to “Integrated emission standard of air pollutants”(GB16297-1996), the emission concentration of dichloroethane conforms to calculated value by EPA method, the emission rate of dichloroethane conforms to calculated value by “Technical methods for making local emission standards of air pollutants”(GB/T3840-1991), the emission concentration of dioxin conforms to calculated value by “Standard for pollution control on the municipal solid waste incineration”(GB18485-2014). Total investment and annual operating costs of RTO system was 1 500 000 RMB, 499 800 RMB respectively, which could not constitute a financial burden for this enterprise. RTO is suitable for the treatment of volatile organic compounds emitted from pesticide industry, which can ensure purification effect and restrain the generation of dioxin, especially for the low concentration halogen gas.

volatile organic compound; pesticide industry; regenerative thermal oxidizer

X51

A

1009-220X(2016)06-0053-06

10.16560/j.cnki.gzhx.20160608

2016-09-08

江蘇省環(huán)?？蒲姓n題（2013061，2014017）。

胡志軍（1985～），男，浙江杭州人，碩士，工程師；主要從事?lián)]發(fā)性有機物污染防治技術(shù)開發(fā)及工程設計。hzj1985@163.com

* 通訊作者：王志良（1966～），男，江蘇丹陽人，本科，研究員；主要從事環(huán)境保護科學研究。sci20011966@163.com