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范围内有较广泛的应用。焚烧法又分为多种类型，包括RCO、RTO焚烧炉、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，公司从某德国环保公司引进了RTO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焚烧炉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。
1.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VOCs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。
2.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，不能超过1200℃，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，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。
1.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。
2.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VOCs废气、普通VOCs废气、含氢废气和厌氧沼气、低VOCs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VOCs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VOCs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VOCs废气、高热值废液、高浓度废水、含氢气废气。
4.RTO和VAR焚烧炉运行
差异
1.处理效率
RTO焚烧炉的处理效率一般可控制在95%以上，但难达到98%以上，主要因为焚烧温度的限制，无法彻底焚烧所有有机物。VAR焚烧处理效率一般可控制在98%以上。表1是RTO焚烧炉和VAR部分检测项目和检测效率。
2.运行费用和经济性
某制药企业RTO焚烧炉和VAR焚烧炉运行费用比较如表2～表4所示。
某公司RTO运行费用每年约181万元/年，VAR费用每年基本可以持平，甚至还有盈余，但VAR焚烧炉较RTO焚烧炉建设成本高，项目建设费用相差约10倍，且VAR焚烧炉排放标准参照《危险废物焚烧炉烟气排放标准》执行，每年例行监测项目多、费用高、达标要求高。
rto蓄热式废气焚烧炉蓄热式热氧化系统(RegenerativeThermalOxdizer)RTO焚烧炉是一种高效率的有机废气污染治理设备，它是由陶瓷蓄热床、自动控制阀、燃烧室和控制系统等组成。其主要特征是：蓄热床底部的自动控制阀分别与进气总管和排气总管相连;蓄热床通过换向阀交替换向，将由燃烧室出来的高温气体热量蓄留，并预热进入蓄热床的有机废气;采用陶瓷蓄热材料吸收、释放热量;预热到一定温度的有机废气在燃烧室发生氧化反应，生成二氧化碳和水，得到净化[1]。同时，利用燃烧室蓄热陶瓷耐高温、吸热快、散热快的特性，回收洁净的余热应用于生产工序，节约能源的消耗，RTO焚烧炉热回收效率一般可达到80%以上，现已广泛应用于电子、汽车、涂装化工、制药等行业的废气治理领域。
1蓄热式热氧化系统的应用实例
1.1研究对象
本文以某印制线路板夹层材料生产企业为例，从处理效果、热能回收方面分析该企业在应用蓄热式热氧化系统处理高浓度有机废气的成效。
1.2生产工艺及有机废气污染源分析
印制线路板夹层材料的生产过程比较简单，首先按比例将胶料(如环氧树脂胶)和有机溶剂(主要用到N,N-二甲基甲酰胺，又名DMF，丙酮等)混合搅拌，然后将混合液均匀涂布在玻璃纤维布上，再经烘干、剪裁、质检后即可制得成品。由于生产过程中用到的有机溶剂在涂布、烘干过程全部挥发，因此有机废气产生量大，治理前TVOC产生量约为160～190kg/hr。
1.3.1工艺流程图
1.3.2主要工艺参数
(1)处理风量：20000m3/h;
(2)燃烧室温度：850～1100℃;
(3)燃烧室溶剂负荷：300kg/h;
(4)放热量：5688144kJ/h;
(5)助燃物：柴油(发热量43054kJ/m3);
(6)TVOC处理效率：99%以上;
(7)烟囱排气温度：100～150℃。
1.3.3处理流程简述
涂布、烘干等工序产生的有机废气先经过风机统一收集至RTO焚烧炉处理系统，先以柴油引燃，使氧化炉内的温度达到800℃左右，可保证涂胶生产线一旦开动，有机物将在焚烧炉内完全燃烧，生成二氧化碳和水，化学反应式如下。
氧化燃烧流程采用热流循环，氧化燃烧炉内温度高达870摄氏度，有机物的燃烧更加完全，为充分利用氧化炉燃烧尾气余热，将氧化燃烧余热通过热交换器输送至导热油炉，回收利用热能。
1.3.4处理效果分析
RTO焚烧炉系统已在该厂内运行3年，按照最近该公司日常监测的数据(2005年1月、4月、8月、11月)统计的治理前后TVOC排放速率、浓度等数据平均值见表1，按各月TVOC去除效率绘制的折线图见图3。
该套系统在某厂使用已有3年，运行稳定，未发生安全事故，对有机物的去除效果稳定达到99%以上，RTO焚烧炉处理系统符合某厂的实际情况，是行之有效的治理措施。
1.4热能回收
热能回收是蓄热式热氧化系统的主要特征之一，燃烧室填充的耐高温陶瓷可将高温气体热量蓄留，尾气可经过热交换器，热能输送至导热油炉中，降低燃料及能源的损耗，根据计算，该套系统热能回收可达到85%以上，节省电能300度/a，具有明显的经济意义。
1.5安全性能与操作管理
该套系统具备防爆及完善的安全防护装置，运行稳定，运行3年未出现安全事故。该套系统管理方便，通过PLC全自动控制，人机界面操作，开机后24h不需人工操作，可实现远程监控，管理方便。