燃燒法是通過燃燒掉空氣中含有的VOCs廢氣，使之成為無害物質的一種方法，也是目前應用最為廣泛的有機廢氣治理方法。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，但可以回收燃燒氧化過程中產生的熱能。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）技術原理

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

（2）技術優勢

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）技術特點

此技術處理效率較高，同時運行中或啟動過程消耗的能耗高，因此目前在較多項目中逐漸被蓄熱式燃燒所替代。

2.2.2蓄熱式燃燒法

（1）技術原理

蓄熱式燃燒爐（Regenerative Thermal Oxidizer）簡稱RTO，把有機廢氣加熱到760℃，使廢氣中的VOCs氧化分解為二氧化碳和水。氧化產生的高溫氣體流經特制的陶瓷蓄熱體，使陶瓷升溫而“蓄熱”，此“蓄熱”用于預熱后續進入的有機廢氣，從而節省廢氣升溫的燃料消耗。

（2）技術優勢

與傳統的直燃式熱氧化爐相比，蓄熱式燃燒具有熱效率高、運行成本低、能處理大風量低濃度廢氣等優勢。濃度稍高時，還可進行二次余熱回收，大大降低生產運營成本。

（3）技術特點

蓄熱式燃燒設備目前已發展較為成熟，可采用全自動化控制。陶瓷蜂窩體作為換熱材料，與傳統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℃的工作狀態下不變質，不粉化。針對某些制藥車間有不同的防爆等級，在設計時，需要充分考慮消防和防爆等安全因素。

當廢氣中VOCs濃度≥4g/m3時，基本上不再需要添加輔助燃料，此時設備可以維持自持燃燒。

（4）案例

某制藥車間有機廢氣排放量7000Nm3/h，采用間歇工作制：每天工作8小時，廢氣溫度50℃，有機廢氣濃度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燃燒設備，污染物去除率達99%。有機物在高溫有氧環境中（850℃以上）被迅速氧化成水、二氧化碳等小分子物質，實現有機尾氣的凈化處理。同時產生的熱量被裝置中的蓄熱體吸收，保證了出風溫度在60℃左右，大大節約了運行過程中的能量消耗，在進氣污染物濃度高的前提下，整個系統的熱量可實現自給自足。

2.2.3蓄熱式催化焚燒法

（1）技術原理

蓄熱式催化燃燒技術（Regenerative Catalytic Oxidizer，簡寫為RCO），是在催化燃燒技術的基礎上增加了一套熱能存在與再利用裝置——蜂窩狀陶瓷蓄熱體。廢氣通過換向閥被送到加熱室，使氣體達到燃燒反應起燃溫度，再通過催化室的作用，使有機廢氣徹底分解成二氧化碳和水。燃燒后的廢氣通過蓄熱體，熱量被留在蓄熱體中，用于預熱新進廢氣。若此熱量達不到反應起燃溫度，加熱系統通過自控系統實現補償加熱。催化劑的作用是降低反應的活化能，同時使反應物分子富集于催化劑表面，以提高反應速率。原理如圖2.

圖2 RCO催化燃燒原理圖

（2）技術優勢

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

（3）技術特點

該設備操作方便，可以實現全自動控制，安全可靠。設備啟動到起燃時間短，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

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

2.3冷凝回收技術

（1）技術原理

冷凝回收[8]是氣態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，當降低溫度或加大壓力時，某些污染物會凝結出來，從而達到凈化和回收VOCs的目的。可以借助不同的冷凝溫度而達到分離不同污染物的目的。

當VOCs成分較單一且有回收利用價值，VOCs濃度>20000mg/m3時，冷凝回收法最為經濟。若廢氣成分單一、有回收利用價值，濃度不高時，可先采用吸附濃縮，再進行冷凝回收。

（2）技術優勢

可回收利用VOCs，降低生產成本。

（3）技術特點

冷凝回收技術，常用在濃縮系統之后，當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，經過沸石轉輪濃縮系統后，采用多級冷凝回收技術，回收率>75%。特點是整個溶媒回收系統考慮了能源回收與利用，最大限度的減少了回收過程中能源的消耗。

2.4噴淋吸收

（1）技術原理

吸收法[8]是采用低揮發或不揮發溶劑對VOCs進行吸收，再利用有機分子和吸收劑物理性質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備的結構特征和吸收劑性能。

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

（2）技術優勢

投資少、操作簡單、維修方便，運轉安全。

（3）技術特點

在制藥廢氣中，噴淋吸收主要用于預處理階段，吸收廢氣中的酸堿無機成分。

（4）案例

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

林宇耀[9]試驗了幾種不同的吸收劑（白油、廢機油、水-白油、水-廢機油、水-洗油）對模擬的醫藥化工排放典型VOCs（甲苯、二氯甲烷、乙醇）廢氣進行吸收，從可行性、經濟性及吸收效果三方面進行對比，篩選出最佳的水-白油吸收劑。

2.5低溫等離子體

（1）技術原理

低溫等離子體是繼固態、液態、氣態之后的物質第四態，當外加電壓達到氣體的 放電電壓時，氣體被擊穿，產生包括電子、各種離子、原子和自由基在內的混合體。放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個體系呈現低溫狀態，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間內發生分解，并發生后續的各種反應以達到降解污染物的目的。

（2）技術優勢

低溫等離子技術應用于惡臭氣體治理，具有處理效果好，運行費用低、無二次污染、運行穩定、操作管理簡單，針對間歇式排放的氣體能現實即開即用。

（3）案例

某制藥公司污水處理車間異味氣體嚴重，異味尾氣風量：20000m3/h，主要污染物質有甲硫醇、微量硫醚、二甲胺等，采用低溫等離子體工業廢氣處理技術，氣體經過預處理之后進入低溫等離子處理系統進行深度離子氧化破壞異味分子的分子結構，最終的排氣指標異味氣體臭氣無量綱值滿足國家的排放標準。

3制藥行業VOCs治理存在的問題及展望

3.1制藥行業VOCs治理存在的問題

（1）目前我國針對制藥行業VOCs治理的監管力度還不夠，導致老廠區存在工藝設計不合理，在初期缺乏環保意識；廠區能源缺乏綜合利用系統，能源成本高；廢氣處理設施運行不正常，導致異味、臭氣問題突出；風量較大、污染濃度低；工況復雜、預處理難度大；廢渣處理缺乏監管；廢水處理單元技術單一，存在二次污染，污水處理單元廢氣無收集等問題。

（2）制藥企業對VOCs氣體危害認識不足，環保意識薄弱。

（3）制藥行業發酵尾氣濕度大、濃度不問題、組分復雜，防爆等級高等問題，導致對環保技術和環保企業要求更高。

3.2展望

雖然目前我國還未出臺制藥行業VOCs的排放標準，但從目前發布的VOCs相關政策來看，我國對VOCs治理越來越重視，企業環保壓力越來越大。

VOCs治理首先應從污染源頭進行控制[10]，使用低揮發性原料，優化工藝，減少有機溶劑揮發，回收重復利用有機溶媒。其次，進行過程控制，在生產過程中全密閉生產，優化管道布局，減少泄露，完善監測。最后進行末端治理，采用冷凝、吸收、吸附、燃燒等方法。

燃燒法是目前公認的污染物去除最徹底、運行最穩定可靠、技術較成熟的末端治理VOCs的方法。在當前能源價格飆升的背景下，以資源化循環利用為目的的蓄熱式焚燒爐（RTO）技術成為了VOCs處理技術發展的趨勢。隨著市場的發展，業主和環保企業追求更加節能環保的治理技術，蓄熱式催化燃燒（RCO）技術應運而生。其較RTO更節能，是當前VOCs處理技術中最受關注的領域。尤其是催化燃燒系統在大風量、低濃度的處理和循環處理方式中的應用，相比常規火焰燃燒，顯示了巨大的優越性。然而催化燃燒中使用的催化劑在遇到硫、氯和硅等元素時容易中毒而失效，另外催化劑具有較強的選擇性，從而限制了催化焚燒技術的全面推廣。

制藥行業VOCs治理是一個巨大的市場，但同時也面臨著巨大的挑戰，環保企業只有不斷的研發新技術，才能在這個市場中占有一席之地。

參考文獻

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[7] 國家統計局．環境統計數據 2013[ EB /OL].( 2014- 12- 01 ) [2015- 08- 20]. http: //www.stats.gov.cn /ztjc /ztsj /hjtjzl /2013 /201412 /t20141218_655591.html．

[8] 馬廣大，黃學敏，朱天樂，李堅.大氣污染控制技術手冊[M]. 北京：化學工業出版社，2010.

[9] 林宇耀．吸收法處理醫藥化工行業 VOCs 實驗研究[D].杭州:浙江大學， 2014

[10] 萬林，王浩，胡慶年．醫化行業揮發性有機廢氣( VOCS) 排放特征及防治對策[J].中國環境管理，2011，4: 64-69