截至2015年12月，江蘇省農藥行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)28家，實現總產值430億元。根據《國民經濟行業(yè)類》(GB／T4754—2011)，農藥生產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，工藝過程及產物環(huán)節(jié)多，易造成環(huán)境污染。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，這類有機溶劑使用過程揮發(fā)形成的VOCs(VolatileOrganicCompounds)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《十三五規(guī)劃全國分行業(yè)VOCs排放基數．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％，成為江蘇省目前VOCs的源頭之一。
目前，常用于回收VOCs方法有吸收、吸附、生物凈化、鍋爐熱力焚燒低溫等離子體、光催化氧化、蓄熱式熱氧化等。吸收法凈化效率取決于VOCs的水溶性，總體凈化效率較低，且易產生二次污染；對于易脫附且具有利用價值的物質可選用吸附一再生法，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。
1項目概況
江蘇鹽城某農藥企業(yè)主要生產氟環(huán)唑，氰氟草酯、吡氟草胺、二噻農、咪酰胺、烯酰嗎啉、除草定、抗倒酯等產品。在正常生產過程中，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、原料及產品儲罐等設備均會產生廢氣，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、HC1、HBr、Br2、C12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。
根據現場實地調查，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，同時又可產生大量廢活性炭等二次污染物。為此筆者結合該農藥公司實際情況，提出采用RTO凈化工藝處理含VOCs廢氣。
2工藝流程
三床式RTO處理該農藥企業(yè)VOCs工藝流程，車間產生的含VOCs廢氣經預處理后由前送風機送至前兩級水噴淋塔，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；接著經氣水分離器，除去水噴淋塔帶入的水分，避免安全事故；然后廢氣經主風機送至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，經降溫和除去焚燒產生的酸性氣體，經排氣筒達標排放。
3設計要點
3.1設計參數
根據企業(yè)已有的廢氣收集系統(tǒng)，實測廢氣流量為Q--8000m3／l1，排氣溫度為30~C，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=10000m3／h。
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(IO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25m，與甲乙丙類液體儲罐的防火間距至少為25m，與濕式可燃氣體儲罐的防火間距至少為20m，與濕式氧氣儲罐的防火間距至少為25m，與可燃材料堆場的防火間距至少為12．5m。本項目RTO焚燒爐選址處與甲類廠房的防火距離為35m，滿足GB50016．2014要求。
3.3選材原則
該農藥企業(yè)廢氣中含鹵素、氮、硫等元素，這類有機物經高溫焚燒后產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316L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~C100~C，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專利產品，其特點在于比表面積大680m2／m3，阻力小，熱容量大0．22BTU／lb*F(2．326J／kg*F)，耐溫高可達1200~C，耐酸度99．5％，吸水率小于0．5％，壓碎力大于4kgf／cm2，熱脹冷縮系數小，為4．7X10一／~C，抗裂性能好，壽命長。
3.5切換閥
切換閥是蓄熱陶瓷體實現蓄熱、燃燒與吹掃功能的關鍵部件之一，因廢氣中含有腐蝕性介質和粉塵顆粒，切換閥的頻繁動作會造成腐蝕和磨損，進而出現閥門密封不嚴、動作速度慢等問題，導致排氣出現瞬間濃度超標現象，極大影響了凈化效果，如何解決高溫條件下旋轉靈活和密封的矛盾至關重要們。為此本系統(tǒng)中所有切換閥全部采用進口優(yōu)質氣動蝶閥，選用的切換閥精度高，泄漏量小(≤1％)，壽命長(可達100萬次)，啟閉迅速(≤ls)，運行可靠。
3.6燃燒器
燃燒器的主要目的是確保燃料在低氧環(huán)境中燃燒，避免形成局部高溫或燃燒不充分，這就需要考慮到燃料與氣體間的擴散、與爐內廢氣的混合以及射流的角度及深度等因素，然后根據實際的工藝需求選擇最合適的燃燒器，否則會直接影響RTO的焚燒效果。本系統(tǒng)選用美國NA5424—5(20×104kcal／h)燃油比例調節(jié)式燃燒器，其特點是可進行連續(xù)比例調節(jié)(調節(jié)范圍10：1)，高壓點火，可適應多種情況。
3.7控制系統(tǒng)
采用DCS系統(tǒng)對RTO進行自動控制，配計算機對整個系統(tǒng)運行工況進行實時監(jiān)控。DCS系統(tǒng)主要包括燃爆檢控系統(tǒng)、爐膛溫控系統(tǒng)和負壓控制系統(tǒng)。
1)燃爆檢控系統(tǒng)：本系統(tǒng)在前級水洗塔和RTO焚燒爐之間相應位置廢氣總管上設置VOCs可燃氣體在線檢測儀，用于測定廢氣的VOCs可燃氣體的濃度，給RTO前的閥門留有足夠的切換時間，確保進入
RTO的VOCs可燃氣體濃度小于混合氣體爆炸下限的25％。
2)爐膛溫控系統(tǒng)：當爐膛溫度超過上限溫度920℃時，本系統(tǒng)將自動打開新風閥；當爐膛溫度超過上限溫度970~C時，本系統(tǒng)將自動打開超溫排放閥；當爐膛溫度超過上上限溫度l050℃時，本系統(tǒng)將自動報警并自動停機，同時打開旁通排放閥。
3)負壓控制系統(tǒng)：本系統(tǒng)在前級水洗塔和RTO焚燒爐之間相應位置廢氣總管設置壓力傳感器，負壓控制送風風機變頻器，來控制調節(jié)送風機風量；由爐膛的壓力傳感器負壓控制排風機變頻器，來控制調節(jié)排風機風量。
3.8二嗯英防治
基于二嗯英產生機理[1引，本系統(tǒng)做了以下工作：1)對反應釜、真空泵等設備產生含二氯乙烷廢氣的加強冷凝回收；2)將含二氯乙烷廢氣單獨收集后采用活性炭吸附一蒸汽脫附回收；3)在盡量減少含二氯
乙烷廢氣進入RTO情況下，對蓄熱室尺寸進行合理設計，縮短燃燒后的高溫廢氣極冷時間，確保廢氣在中溫區(qū)(300~C～5o0℃)停留時間小于2S，從而減少二嗯英的產生。
4運行效果
RTO處理該農藥企業(yè)VOCs己穩(wěn)定運行兩年，委托第三方檢測機構對RTO裝置進出口尾氣進行了取樣監(jiān)測。
RTO裝置進出口標干廢氣量8000m3／h，排氣筒高度H=25111；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美國EPA工業(yè)環(huán)境實驗室計算，排放速率限值根據《制定地方大氣污染物排放標準的技術方法》(GB／T3840．1991)計算；二嗯英排放限值執(zhí)行《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485—2014)。
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出口的二嗯英進行了監(jiān)測，結果表明，二嗯英濃度為0．011ngTEQ／Nm3，遠低于GB184852014中二嗯英的濃度標準限值O．1ngTEQ／Nm3。
5經濟分析
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50kW，按70％運行效率計算運行功率35kW，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6kg／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100kg／d，按1000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結論
采用RTO氧化焚燒技術治理農藥行業(yè)揮發(fā)性有機廢氣，現場運行數據表明：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方法》(GB／T3840．1991)計算值，二嗯英排放限值滿足《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)不構成經濟負擔。該裝置的使用，可以大大減少VOCs的排放量，具有良好的經濟效益和環(huán)境效益。
