摘（zhāi）要：結合實際的使用經驗，從蓄熱式熱氧化爐(RTO)的選材、運行能耗、控（kòng）製方式與安全運行、進出口閥4個方（fāng）麵，探討了RTO在醫化廢氣處理過程中的運行管理與優（yōu）化。

　　0引言

　　近年來，我國的醫藥化工行業得到了（le）長足發展，特別是原料藥和醫藥中間體增（zēng）長迅猛，我國（guó）已成為世界上最大的原料藥和醫藥中間體生產國，醫化（huà）行業成了（le）一些地區的（de）支柱產業之一，而由此產生的廢氣汙染問題也成為了全社會關注的焦點。經（jīng）過持續多年的環境深化整治（zhì），雖（suī）然醫化行業的廢（fèi）氣汙染在（zài）一定程度上得（dé）到了控製，但仍存在很多問題（tí）。

　　醫化行業的廢氣具有成分複雜、總體產生量大、產生量波動大、揮發性有機（jī）化合物(VOC)濃度波動大等特點。其（qí）主要汙染（rǎn）物(如（rú）苯類、酮（tóng）類、醚類、鹵代烴類等)多為有（yǒu）毒、有害且（qiě）具惡臭性質的氣體，進（jìn）入自（zì）然環境後對人體健康和生態環境危害較大，如何處理醫化行業的廢氣一直是環保領域的重點和難（nán）題。

　　因（yīn）醫化廢氣超標排放影響周邊生活環境所引起的投訴與糾紛越來越多，在某些地區，部分中小企業因無法承（chéng）擔巨額的環境治理費用，或迫於地方環保壓力不得不選擇關閉停產（chǎn）。醫化行業的（de）環保門檻越來越高，環保設施（shī）投入越來越大。在這種情況下（xià），很多醫化企業花費（fèi）大量資金購置環保設備，但是因為缺乏合（hé）理的技術引導，導致大部（bù）分（fèn）設備沒有（yǒu）發揮作用或難以發揮作用，很多環保設施成為擺（bǎi）設，成為應付（fù）政府環保部門檢查的形象工程。而有（yǒu）些環保工程公司為了追求利潤，誇大其（qí）環保設（shè）施作用，避而不談（tán）其缺點及使用條件的限製，導致社會資源浪費。某些（xiē）企業環保管理人（rén）員因缺乏必要的環保專業知識，過於相（xiàng）信環保公司對其環保設施的介紹（shào），認為可（kě）以一勞永逸，從（cóng）另一方（fāng）麵增加了環保設（shè）施正常運行的難度。

　　1蓄熱式熱（rè）氧化爐(RTO)的介（jiè）紹

　　縱（zòng）觀醫化廢氣處理過程，從最初的冷凝、酸堿吸收、化學氧化到微生物滴濾、碳纖維吸附（fù）、低溫等離（lí）子、催化氧化、蓄熱式熱氧化等（děng），可（kě）以說沒有一（yī）項技術可以通用於所有行業。以上（shàng）某些技術在（zài）一些領域(如（rú）石化、汽車製造、城市汙水處理等)得到了較好應用，但是不能認為就適合在醫化行業推（tuī）廣，上述技術均有一定的選擇性和限製性。例（lì）如，比較先進的催（cuī）化氧化技術，因催化劑的選擇性較強而阻礙了其在醫化行業的應用;低溫等離子對小分子汙染物作用有限，氧化不徹底;微生物（wù）滴濾在城市汙水處理過程中用於除臭效果明顯，在醫化廢氣處理方麵也有部分成功實例，其結構簡單、維護管理方便、運行費用低廉，但技術上還需要（yào）進（jìn）一步研究和完善。

　　相對而言，蓄（xù）熱式熱氧化爐(RTO)因其（qí）對（duì）廢氣成（chéng）分選擇性小，高溫對有機氣體破壞較徹底，從而具有一定優勢，但它也還存在一定（dìng）的局（jú）限性。由於RTO在國外的研究（jiū）發（fā）展曆史隻有30多年，在我國隻有10多年，技術上還不（bú）成熟，實際應用經（jīng）驗也不夠，比如對廢氣（qì）量和VOC含量不（bú）穩定的廢氣處理運行管理難度較大，控製當會導致產生一定的安全風險等（děng）。現階段蓄熱式熱（rè）氧化爐(RTO)並不是最（zuì）佳、最徹底有效的醫化廢氣處理方法（fǎ），不能從（cóng）根本上解決醫化（huà）行業的廢氣汙染問題。

　　常用RTO的蓄熱（rè）床為3個(也有2床及3床以上，因處理效率及實用性等原因不常用)。蓄（xù）熱床由多孔蓄（xù）熱陶瓷製成，廢氣從蓄熱床底部進（jìn）入（rù），經蓄熱床預熱，至燃燒室充分（fèn）氧化放熱，再從另一床頂部進入，熱量留（liú）在（zài）蓄熱床內，然（rán）後從底部排出，1床進（jìn）氣、1床蓄熱、1床吹掃(減少因進氣殘留在陶瓷中的廢氣進入尾氣，提高VOC去除（chú）率)，通（tōng）過進出口閥的自動切換（huàn）實現（xiàn）上述3個過程在每一床中輪（lún）流進行（háng）。

　　本文結（jié）合實際使用經（jīng）驗，從以下幾方麵探討RTO在醫化廢（fèi）氣處理（lǐ）過程中的（de）運行管理與優（yōu）化。

　　2RTO的選材問題

　　醫化（huà）廢氣成分複雜，且廢氣組分中含鹵素、氮（dàn）、磷、硫的（de）有機物質，這些物質一旦經高溫焚燒後就會產生酸，對RTO設備造成嚴重腐蝕，甚至導致（zhì）設備無法運行，而且容易導致廢氣排放口酸性物質嚴重超（chāo）標。

　　醫化廢氣中含有的鹵素、氮、磷、硫（liú）等有機（jī）物多數（shù）來源於含這些元素（sù）的溶劑、物料及副產物。導致這些物料的揮發主要源於投料、轉料、反應、溶劑回收、抽濾（lǜ）、壓濾等生產階段，生產時除應盡量避免采用容易導致溶劑（jì）大量揮發的（de）操作(如盡量少用離（lí）心機（jī）等（děng）)外，還（hái）應加強廢氣冷凝回收，采用多級（jí）冷（lěng）凝、普冷與深冷結合的方式。對於像二氯（lǜ）甲（jiǎ）烷（wán）這一類（lèi）沸點低且含鹵素的溶劑，在冷凝回（huí）收的基礎上，建議采用碳纖維吸附裝置，提高回收效率。

　　在醫化行業中，杜絕含鹵素、氮、磷、硫的有機（jī）物（wù）質（zhì）進入RTO係統（tǒng）是不現實也是不可能的，但必須從源頭抓起，減少（shǎo）使用產生這類物質的溶劑，加強車間管理，強（qiáng）化過（guò）程回收，優化末端治理。

　　對於末端治（zhì）理（lǐ）設施RTO來說，因（yīn）其運行（háng）溫度高，除蓄熱陶瓷之外的（de）大（dà）部分材料隻能選用鋼材，而酸對鋼材的腐蝕又很嚴重。這樣的條件下，雙相鋼（gāng）是一個較好的選擇。在設備的製造過程（chéng）中，如果設計合理，選材（cái）得當，再加上運（yùn）行管理較好，RTO蓄熱床（chuáng）的出口溫度一（yī）般不會超（chāo）過100℃，這樣，RTO在蓄（xù）熱床支架以下的部分就可以考慮采用其他（tā）工（gōng）程材料或鋼材做防腐處理，如環（huán）氧樹脂、襯四氟、搪玻璃（lí）或玻璃鋼（gāng）等材（cái）料，選材還必須綜合考慮（lǜ）強度、承重、安全要求以及（jí）異常情況（kuàng）等。

　　廢氣排放口要達標排放，RTO出口必須是可以吸收酸（suān）的，吸收塔的選型應綜合考慮廢氣量、酸濃度、吸收方式、吸收液種類等因素。常用吸收液為堿液，建議采用多級吸收：一級水吸收常開，二級堿液常（cháng）開，三級堿液備用（yòng）。堿性吸收液的（de）堿濃度不宜過高，以免大量吸收二氧化碳生成碳酸（suān）鹽（yán），導致塔內結垢。具體控製指標應根據實（shí）際情況控製pH值，吸收液在因鹽析出而較渾（hún）濁時進行更換，不能根據（jù）時間而定。

　　3RTO的運行能耗問題

　　如果RTO運行（háng）管理（lǐ）不善，車（chē）間廢氣處理控製不好（hǎo），往往造成RTO運行能耗大、成本高，企業往往因過高的成本而停止運行RTO，僅僅把RTO當作形象工程。

　　RTO的運（yùn）行能耗主要是電和燃料。一旦設（shè）備（bèi）定型了，電耗基本恒（héng）定，風機可（kě）采用變頻控製省電，這裏不做討論，主要討論燃料（liào）問題。因廢氣量不穩定、濃（nóng）度不穩定，加上車間（jiān）廢氣控製（zhì）不好，所以在RTO啟動及運行過程中，需要經常補（bǔ）充（chōng）燃料（liào）(常用柴油（yóu）、天然氣)以維持燃燒室溫度。

　　燃（rán）料消耗多少，關鍵取決於蓄（xù）熱陶（táo）瓷（cí）的蓄熱能力，通常以RTO在能夠維持正（zhèng）常運行而不需補充燃料所需（xū）的最低VOC濃度來衡量RTO的能耗高低。此數值越低，則（zé）能耗越低。性能超好的RTO此數值可達（dá）450×10-6mg/L。另外，RTO的能量損耗主要是尾（wěi）氣帶走的熱量和表麵散熱損（sǔn）失，尾氣帶走熱量與廢氣（qì）量和進出口溫差相關，尾氣溫度（dù）越低、進出口溫差越大（dà），則能耗越低。表（biǎo）麵（miàn）散熱損失（shī）體現（xiàn）在（zài）箱體表麵溫度與環境的溫（wēn）度差，保溫效果好則溫（wēn）差小，散熱損失小。當然，能耗還有（yǒu）可能（néng）跟局部地方保溫薄弱及高溫氣體泄漏有（yǒu）關。

　　在企業選（xuǎn）擇RTO時，提供給RTO設計廠家的（de）風量及有機物濃度參考值需要綜（zōng）合考慮，風量選擇過大，VOCs濃度偏小，運（yùn）行能耗高。風量選擇過小，VOCs濃度偏大，容易在爐膛發生（shēng）回火、閃（shǎn）爆等安全事故，且高濃度有機（jī）廢氣在輸送過程中也容易因靜（jìng）電（diàn）等發生爆炸事故。因此，設計（jì）時應適當放大風量，降低安全風險。還（hái）可以采用變頻控製等手段（duàn），根據生（shēng）產情（qíng）況調節風機風量，以降低（dī）能（néng）耗（hào）。

　　在RTO的運行過程中，應優化控製手段，在廢氣進爐膛（táng）前（qián），盡可能除掉入口噴淋塔帶來的水分，減少水分汽化所需熱量;同時，還應優化進出風時間、保持燃燒室溫度、加強閥門密封度等，還可在進（jìn）氣風管采用計量泵與蒸發器組合的方式，人為控製一些不可套用的廢溶（róng）劑的蒸發，在廢（fèi）氣（qì）VOC較（jiào）低時提高VOC濃度，以達到不使用燃料就能維持正常（cháng）燃燒的（de）目的，從而減少燃料消耗。一般來說，RTO維持正常運行對（duì）VOC濃度的要求遠（yuǎn）低於其爆炸下限，還可根據爐膛（táng）溫度隨時調整或關閉（bì）廢（fèi）溶劑的蒸發，所以其安全風險是可控的（de）。

　　4RTO的控製手段及安全措施

　　關於RTO配套的控製手段（duàn），每個廠家各有所長。通常存在的最大問題是廢氣濃度異常控製。

　　一（yī）般來說，廢氣（qì）濃度異常指廢氣中（zhōng）VOC濃度偏離RTO正常運行需（xū）要，尤（yóu）其是廢氣濃度偏高（gāo）容易帶來安全風險。一些廠（chǎng）家采取廢氣總管恒壓(廢氣總管負壓（yā）情況與引風機變頻器連鎖（suǒ）)以恒定廢氣流速，但是並未能夠（gòu）解決VOC濃度波動（dòng）問題。有一些廠家采用在VOC濃度較高時加新風稀釋的（de）方法，此方法的（de）關（guān）鍵問（wèn）題是如何及時、準確地測定廢（fèi）氣濃（nóng）度，從而確定稀釋（shì）風與廢氣的比例。而如何及時、準確（què）地測定廢氣濃度並反饋到控製係統中，這就（jiù）對VOC在線監測儀的要求非常高。在企（qǐ）業內部，RTO與廢氣產生點的距離也就幾十米，最多幾百米，扣除數據傳輸、係統反應及相應的閥門動作所需要的時間，留給在線監測儀采樣和數（shù）據分析的時間往往隻有幾秒最多幾十秒，而在線（xiàn）監測（cè）儀要（yào）在幾秒到幾十秒的（de）時間內完成采樣（yàng）和數據分析，困難較大，目前還沒有比（bǐ）較成功的案例。另外，VOC在線（xiàn）監測儀一般安（ān）裝在室外，使用（yòng）環境較差，對VOC在線監測儀的要求更（gèng）高。

　　對（duì）於（yú）上述問題，目前隻能退而（ér）求其次，采用（yòng）產點（diǎn）控製、後（hòu）端加大新風量的方法加以應對，實（shí）際上（shàng）也屬無奈之舉，因國內已經發生多起RTO回火及閃爆事故，不得不謹慎考慮（lǜ）。平時多對廢氣總管濃度進行取樣檢測，分析VOC濃度變化規律，對容易產生大量廢氣的點加以控製(如溶劑回收塔)，運行中（zhōng）注意RTO蓄熱床溫度（dù）變化情況，及時調整主（zhǔ）風機和新風（fēng）風機運行頻率，可以在一定程度上降低此（cǐ）風險。但是要徹底解決此（cǐ）問題，還需要研究人員繼續努力。

　　RTO出現故障停機時，一些廠家的設計程序是主風機、新（xīn）風風機（jī）都停（tíng）止運行，進出口閥門自動關閉。如果閥門密封（fēng）很好，這時候不會產生安全問題（tí）。但如果進出口閥密封不（bú）好，就會有廢氣和新（xīn）風進入管（guǎn）道、爐膛，容易發生閃爆。所以，一般建議修改程序，在出（chū）現故障停機時，新風風機（jī）不能停止運行。

　　另外，如（rú）果突然停電，新風風機不能運行，並且進出口閥門不能自動關閉，廢（fèi）氣和新風極易進入管道、爐膛，安全隱患更大。為了應對突然停電引起安（ān）全事（shì）故的情況，應考慮裝備UPS給自控係統供電。還可以考慮安裝氮氣係統，在突然停電時自動向管道、爐膛內輸送氮（dàn）氣，降低係統內部的氧氣含量，以保（bǎo）證安全。

　　5RTO的進出口閥（fá）問題

　　由於必須在一定的時間間隔內實現蓄熱（rè）、燃燒與吹掃的頻繁切換，進出口閥成了RTO的關鍵部件之一。盡（jìn）管正常情況下廢氣出口溫（wēn）度不高，對進出口閥材料無特殊要求（qiú），但（dàn）必須考慮進出口（kǒu）閥（fá）的密封性、靈活性、可靠性和使用壽命。因為廢氣（qì）中含有的微小粉塵以及頻繁動作，勢必（bì）對密封麵造成磨損，這些因（yīn）素應（yīng）當在選用進出口閥時予以充分（fèn）考慮。如果出現閥門密封不嚴、壓力（lì）損失過大、動作速度慢等問題，就會影響RTO的使用性能和節能（néng）效果。嚴重時還會出現安（ān）全問題，前麵已有論述，此（cǐ）處不再贅述。

　　6結語

　　蓄熱式熱氧化（huà）技術在我國正處於蓬勃發（fā）展時期，它在節約能源和減少廢氣（qì）汙染方麵具有很大優勢（shì），總體上（shàng）有利於我國建設資（zī）源節約型社（shè）會和實現可持續發（fā）展戰略。研究開發更安全、更有效、更經（jīng）濟、更方便運（yùn）行控製、更低VOC濃度下（xià）不補充燃料就能正常運行的蓄熱式熱（rè）氧化技術將是一項會產生（shēng）巨（jù）大經濟效（xiào）益和社會效（xiào）益的宏偉（wěi）工程。

　　另外，融合了催化氧化裝置低工作溫度和（hé）蓄（xù）熱式熱氧化裝置再生特性的蓄熱式催化氧化裝置(RCO)已嶄露頭角（jiǎo）。RCO能在更低的VOC濃（nóng）度下運行，能最（zuì）大限度降低VOC氧化技術的運營成本。