一种基于蓄热式焚烧炉的制药工艺废气处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及废气处理系统技术领域，特别是涉及一种基于蓄热式焚烧炉的制药工艺废气处理系统。


背景技术：

2.随着国家经济的不断发展和人民生活水平的逐步提高，人们对自然环境和身体健康的追求也更加关注。制药行业作为一个服务于大众医疗的基础工业，近年也得到了极大的发展，各种新药和新工艺不断涌现。同时，制药行业带来的废气污染也越来越严重，为此国家对行业废气的治理标准不断提高。由此废气治理技术需要达到更高的治理要求，以适应愈加严苛的环保管控需要。
3.制药工艺排放的废气成分多而杂，有些是无机废气，但大量是有机废气。无机废气根据其废气特性，大多采用水、碱液、酸液吸收的方法，技术较为成熟，适用性很强，处理效果也很好。有机废气的污染成分一般不溶于水，所以用普通吸收的办法，效果很差。目前，根据废气的物理和化学性质，行业中治理技术主要有冷凝、吸收、吸附、燃烧、生物降解、等离子分解等方式。
4.冷凝法：通过冷凝可以回收一些浓度高、价值大、易冷凝的成分，具有回收利用、节约成本的优点。
5.吸附法：对于某些成分采用吸附的办法，流程简单，投资成本较低。
6.生物降解法：通过降解菌的生物分解作用净化废气，对一些特定物质具有很好的处理效果。
7.等离子分解：通过高压放电将废气分子等离子化，然后离子重排来净化废气，设备相对简单，处理效率约60％
‑
70％。
8.燃烧法：燃烧可以彻底去除破坏废气，使之氧化为二氧化碳和水。直接焚烧需要燃料辅助，运行成本较高。蓄热式焚烧由于在蓄热槽里装有蓄热陶瓷，蓄热陶瓷可以快速吸收/释放热量，通过循环气流，可以回收大部分热量，从而降低运行成本。
9.蓄热式焚烧依靠蓄热式焚烧炉(regenerative thermal oxidizer)在高温下净化废气，氧化温度为800
‑
900℃，大部分废气在这个温度下充分氧化分解，且停留时间设计不低于1秒，净化效率95％以上。蓄热式焚烧炉的基本结构包括上部的氧化室、下部的蓄热室以及进出口的切换阀。蓄热式焚烧炉节能高效，应用前景广阔。
10.相对其他行业有机废气来说，制药工艺废气的成分复杂，可能同时含有烃类、醇类、羧酸类、酯类、酮类、卤代烃、少量的氯化氢、含硫有机物等成分，这些物质大多有毒有害。所以从工艺车间排放出来的制药废气经过初步的洗涤，不能满足的排放标准的要求。另外，制药工艺大多是间歇性操作，每一批次的废气成分也各有差异，废气排放的气量大小和废气浓度很不稳定。
11.针对如此复杂的废气特征，单一的冷凝、吸收、吸附、生物降解、等离子分解均无法保证净化效率和处理效果的稳定性。普通的三槽式蓄热式焚烧炉虽然节能和去除效果好，
但普通的三槽式蓄热式焚烧炉不能适应不断波动的废气浓度。特别是在高浓度的情况下，制药工艺废气对处理效率和安全性要求更高。
12.在现有技术中，普通的三槽式蓄热式焚烧炉还存在着泄漏量大导致的去除效率不够高、排放浓度不够稳定达标、结晶导致设备堵塞损坏以及安全方面的问题。


技术实现要素：

13.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于蓄热式焚烧炉的制药工艺废气处理系统，用于解决现有技术中三槽式蓄热式焚烧炉的安全较差、不耐腐、不防堵塞、节能效果不佳、操作弹性不大等问题。上述制药工艺废气处理系统设置的lel监测仪、第一热旁通管、第二热旁通管与plc自动联锁控制，提高了系统运行的稳定性和安全性。上述制药工艺废气处理系统还具有耐腐蚀、防堵塞、操作弹性大、对不同废气浓度适应性强以及节能效果好的优点。
14.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种基于蓄热式焚烧炉的制药工艺废气处理系统，所述制药工艺废气处理系统包括：
15.第一混合箱，所述第一混合箱均与进气管和第一热旁通管连接，所述进气管上安装有lel监测仪；
16.过滤器，所述过滤器与所述第一混合箱通过第一管道连接；
17.三槽式蓄热式焚烧炉，所述三槽式蓄热式焚烧炉与所述过滤器通过第二管道连接；
18.第二混合箱，所述第二混合箱与所述三槽式蓄热式焚烧炉通过第三管道连接，所述第二混合箱与第二热旁通管连接；
19.骤冷塔，所述骤冷塔与所述第二混合箱通过第四管道连接；
20.洗涤塔，所述洗涤塔与所述骤冷塔通过第五管道连接；
21.排放塔，所述排放塔与所述洗涤塔通过第六管道连接；
22.其中，所述第一热旁通管和第二热旁通管均与所述三槽式蓄热式焚烧炉通过总热旁通管连接。
23.上述制药工艺废气处理系统设有lel监测仪以及第二热旁通管，lel监测仪可以随时监控入口处的废气浓度，入口处的废气浓度影响到三槽式蓄热式焚烧炉的炉温与燃料供应。在废气浓度较低时，废气氧化释放的热量不足以维持三槽式蓄热式焚烧炉的炉内热平衡，这就需要通过燃烧机补充燃料加热。当废气浓度进一步提高时(％lel在3％～4％)，释放的热量刚好可以维持炉内所需氧化温度，此时既不需要通过燃烧机补充燃料加热，也无需开启第二热旁通管。当废气浓度再往上升高时，第二热旁通管就要开启，plc通过氧化室温度和蓄热槽平均温度来控制第二热旁通管上阀门的开度，以调节第二热旁通管风量维持炉内热平衡。如果在此处没有安装第二热旁通管，那么炉内温度将持续上升，超过警报值就要停车保护，这将大大限制rto(三槽式蓄热式焚烧炉)的使用范围，进而影响到车间工艺废气的处理。由此可知，在进气管上装有lel监测仪，实时检测废气中可燃气体的浓度，当检测到废气浓度超过某一设定值，系统首先开启第二热旁通管的阀门，将多余的热量旁通排掉，同时燃烧机保持关机或处于最小输出状态；一旦检测到浓度超过设定的上限值时，立即跳机保护，进气管上的隔离阀关闭，废气旁通管的阀门打开，废气从废气旁通管排放。
24.lel测量值高标明废气中voc浓度高，voc浓度高则会使得废气进入三槽式蓄热式焚烧炉的炉膛后放热量大，从而导致炉温上升。
25.上述制药工艺废气处理系统设有第一热旁通管，第一热旁通管与三槽式蓄热式焚烧炉连接，由此第一热旁通管将部分经三槽式蓄热式焚烧炉处理后的高温含氯化氢废气回流至三槽式蓄热式焚烧炉前端(即第一混合箱中)，在第一混合箱与工艺废气充分混合，从而达到预热的作用。预热后混合气的温度提高，确保进气温度高于盐酸露点以上，避免对设备直接造成腐蚀，从而保证系统长期安全运行。
26.第一热旁通管的设计还能够使废气中氨气与氯化氢充分反应生成氯化铵结晶，再经过滤器处理后导入三槽式蓄热式焚烧炉，避免废气直接进入焚烧炉产生氯化铵结晶，造成蓄热陶瓷堵塞等问题。第一热旁通管的设计也提高了废气流程的整体温度，有效降低了对设备造成的腐蚀的可能性。再结合选材、基材防腐以及凝水排液设计，从而保证系统的长期安全稳定运行。
27.上述制药工艺废气处理系统中采用三槽式蓄热式焚烧炉进行废气燃烧，可以回收利用大部分废气释放的热量，明显减少了燃料的消耗，降低了企业的运行成本。三槽式蓄热式焚烧炉在启机阶段和废气浓度较低时，需要通过燃烧机及燃料调整串补充燃料加热。
28.上述制药工艺废气处理系统的废气的净化效率高达99％，还可以充分回收废气释放的热能，降低了生产运行成本，节能效果显著，净化效率高，适用废气浓度波动变化范围大，操作稳定性好。上述制药工艺废气处理系统有效的解决了制药废气中氯化铵结晶对处理系统造成设备堵塞或损坏的问题。
29.上述制药工艺废气处理系统设置的lel监测仪、第一热旁通管、第二热旁通管与plc自动联锁控制，提高了系统运行的稳定性和安全性。
30.虽然废气经过三槽式蓄热式焚烧炉净化后，绝大部分有机成分均已被氧化分解，但制药工艺废气一般含有氯代烃类，常见的就是二氯甲烷，二氯甲烷高温分解后会形成氯化氢气体，氯化氢溶于水会形成盐酸，盐酸有很大的酸性，同时氯离子对碳钢和一般不锈钢也有很大腐蚀性。所以经过骤冷塔降温后的净化气必须经过洗涤塔吸收处理，吸收剂是氢氧化钠溶液，以吸收中和掉其中的氯化氢。
31.于本实用新型的一实施例中，所述进气管均与废气旁通管和新风输送管连通，所述废气旁通管和新风输送管安装在所述lel监测仪和所述第一混合箱之间。
32.当lel检测到的废气浓度超过警报上限值时，开启后第二热旁通管已不能维持炉内热平衡，此时废气继续导入rto(三槽式蓄热式焚烧炉)将存在很大的安全风险，此时plc会立刻启动跳机保护，废气从废气旁通管紧急排放。由此，可以看出，通过设置lel监测仪和热旁通，增大了rto可使用的废气浓度范围，特别适用于制药工艺废气这种因间歇性操作引起的废气浓度变化，提高了系统的操作弹性，同时也极大地提高了系统运行的安全性。
33.于本实用新型的一实施例中，所述废气旁通管与所述洗涤塔连接。
34.于本实用新型的一实施例中，所述三槽式蓄热式焚烧炉包括第一蓄热槽、第二蓄热槽、第三蓄热槽和燃烧槽；
35.所述第二管道与进气支管连接，所述进气支管均与所述第一蓄热槽、第二蓄热槽、第三蓄热槽连接；
36.所述第三管道与出气支管连接，所述出气支管均与所述第一蓄热槽、第二蓄热槽、
第三蓄热槽连接；
37.所述第一蓄热槽、第二蓄热槽、第三蓄热槽均与换气支管连接，所述换气支管与换气管连接。
38.三槽式蓄热式焚烧炉内部除了正常的内保温设计以外，考虑氧化产生的氯化氢对设备本体的腐蚀，对整体设备均做了防腐措施。三槽式蓄热式焚烧炉的接气部分采用双相钢2205材质，并于基材表面涂刷防腐涂料。第一蓄热槽、第二蓄热槽、第三蓄热槽和燃烧槽的内表面均内衬乙烯基防腐树脂，耐温可达150℃。三槽式蓄热式焚烧炉的冷端材质采用n08367材质，并且底部增设排液管，确保系统停机时冷端无任何残液。由此防止设备遭受酸液腐蚀，延长系统的使用寿命，保证系统的长期安全稳定运行。
39.三槽式蓄热式焚烧炉由三个蓄热槽及一个燃烧槽构成。第一蓄热槽、第二蓄热槽、第三蓄热槽内均填有耐高温蓄热陶瓷，可以储存氧化后高温烟气所携带的能量，用于预热进气支管出口处的工艺废气。在系统运转过程中，上一循环的废气通过第一蓄热槽、第二蓄热槽、第三蓄热槽后排出并为第一蓄热槽、第二蓄热槽、第三蓄热槽预热，使得下一循环的废气进入预热后的第一蓄热槽、第二蓄热槽、第三蓄热槽后温度快速上升。周期性的换向切换将使热量均匀的分布在整个焚烧炉内。如此循环往复，使得废气氧化所释放的热量，被充分利用。此三槽式的设计，也减轻了系统槽床由废气入口变成处理后的排放出口之间切换的间歇排放问题。
40.于本实用新型的一实施例中，所述换气管上安装有吹扫风机，所述第二管道上安装有中继风机。
41.于本实用新型的一实施例中，所述进气支管上安装有进口阀，所述出气支管上安装有出口阀，所述换气支管上安装有吹扫阀。进口阀、出口阀和吹扫阀均为切换阀，切换阀是独特的垂直式动作设计，通过plc来自动控制它们的切换。在切换阀切换的瞬间，将入口处滞留的废气通过吹扫风机14引入新风进行吹扫，再返回三槽式蓄热式焚烧炉净化处理，这样可以减少因系统切换残留废气而导致的废气净化效率不高、不稳定的情形。
42.进口阀、出口阀和吹扫阀均为切换阀，切换阀是配合三槽式蓄热式焚烧炉使用，主要是用来控制工艺废气入口、吹扫以及出口的状态切换，进口阀用于控制废气进气，出口阀用于控制净化烟气排气，吹扫阀用于控制吹扫风。位于三槽式蓄热式焚烧炉旁边的切换阀，可使废气在三槽式蓄热式焚烧炉炉内作周期性循环流动。此气流方向切换的模式由plc控制完成，plc这种定期切换的控制大大优化了系统效率。
43.于本实用新型的一实施例中，所述第一蓄热槽、第二蓄热槽、第三蓄热槽中均安装有蓄热陶瓷，所述蓄热陶瓷的顶部和底部均安装有马鞍陶瓷。在蓄热槽的蓄热陶瓷上、下都铺设了马鞍陶瓷，下部的马鞍陶瓷可以改善气流分布面，防止陶瓷蜂窝孔堵塞的作用，检修时也方便用水清洗。
44.于本实用新型的一实施例中，所述第一热旁通管和第二热旁通管均与所述燃烧槽通过总热旁通管连接。
45.于本实用新型的一实施例中，所述第六管道上安装有除雾器和排气风机。洗涤塔内部装有填料，通过循环泵将洗涤液输送至塔顶，喷淋吸收氯化氢。第六管道上安装有除雾器，以减少循环液随气流带出，洗涤塔中间设有再分布器，使吸收液均匀分布，提高吸收效率。通过洗涤塔的吸收处理，净化气可满足排放标准的要求。
46.如上所述，本实用新型的一种基于蓄热式焚烧炉的制药工艺废气处理系统，具有以下有益效果：
47.1、上述制药工艺废气处理系统设有lel监测仪以及第二热旁通管，lel监测仪可以随时监控入口处的废气浓度，入口处的废气浓度影响到三槽式蓄热式焚烧炉的炉温与燃料供应。
48.2、上述制药工艺废气处理系统设有第一热旁通管，第一热旁通管与三槽式蓄热式焚烧炉连接，由此第一热旁通管将部分经三槽式蓄热式焚烧炉处理后的高温含氯化氢废气回流至三槽式蓄热式焚烧炉前端(即第一混合箱中)，在第一混合箱与工艺废气充分混合，从而达到预热的作用。预热后混合气的温度提高，确保进气温度高于盐酸露点以上，避免对设备直接造成腐蚀，从而保证系统长期安全运行。
49.3、第一热旁通管的设计还能够使废气中氨气与氯化氢充分反应生成氯化铵结晶，再经过滤器处理后导入三槽式蓄热式焚烧炉，避免废气直接进入焚烧炉产生氯化铵结晶，造成蓄热陶瓷堵塞等问题。第一热旁通管的设计也提高了废气流程的整体温度，有效降低了对设备造成的腐蚀的可能性。再结合选材、基材防腐以及凝水排液设计，从而保证系统的长期安全稳定运行。
50.4、上述制药工艺废气处理系统中采用三槽式蓄热式焚烧炉进行废气燃烧，可以回收利用大部分废气释放的热量，明显减少了燃料的消耗，降低了企业的运行成本。上述制药工艺废气处理系统设置的lel监测仪、第一热旁通管、第二热旁通管与plc自动联锁控制，提高了系统运行的稳定性和安全性。
51.5、上述制药工艺废气处理系统的废气的净化效率高达99％，还可以充分回收废气释放的热能，降低了生产运行成本，节能效果显著，净化效率高，适用废气浓度波动变化范围大，操作稳定性好。上述制药工艺废气处理系统有效的解决了制药废气中氯化铵结晶对处理系统造成设备堵塞或损坏的问题。
附图说明
52.图1显示为本实用新型实施例中一种基于蓄热式焚烧炉的制药工艺废气处理系统的示意图。
53.元件标号说明
[0054]1‑
第一混合箱；2
‑
进气管；3
‑
第一热旁通管；4
‑
lel监测仪；5
‑
废气旁通管；6
‑
新风输送管；7
‑
过滤器；8
‑
第一管道；9
‑
三槽式蓄热式焚烧炉，901
‑
第一蓄热槽，902
‑
第二蓄热槽，903
‑
第三蓄热槽，904
‑
燃烧槽；10
‑
总热旁通管；11
‑
第二管道；12
‑
第二混合箱；13
‑
第三管道；14
‑
第二热旁通管；15
‑
骤冷塔；16
‑
第四管道；17
‑
洗涤塔；18
‑
第五管道；19
‑
排放塔；20
‑
第六管道；21
‑
除雾器；22
‑
排气风机；23
‑
进气支管；24
‑
出气支管；25
‑
换气支管；26
‑
换气管；27
‑
吹扫风机；28
‑
中继风机；29
‑
进口阀；30
‑
出口阀；31
‑
吹扫阀；32
‑
隔离阀；33
‑
燃烧机；34
‑
助燃风机。
具体实施方式
[0055]
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0056]
请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0057]
请参阅图1，本实用新型提供一种基于蓄热式焚烧炉的制药工艺废气处理系统，所述制药工艺废气处理系统包括：
[0058]
第一混合箱1，所述第一混合箱1均与进气管2和第一热旁通管3连接，所述进气管2上安装有lel监测仪4；所述进气管2均与废气旁通管5和新风输送管6连通，所述废气旁通管5和新风输送管6安装在所述lel监测仪4和所述第一混合箱1之间；所述废气旁通管5与洗涤塔17连接；
[0059]
过滤器7，所述过滤器7与所述第一混合箱1通过第一管道8连接；
[0060]
三槽式蓄热式焚烧炉9，所述三槽式蓄热式焚烧炉9与所述过滤器7通过第二管道11连接；所述三槽式蓄热式焚烧炉9包括第一蓄热槽901、第二蓄热槽902、第三蓄热槽903和燃烧槽904；所述第一蓄热槽901、第二蓄热槽902、第三蓄热槽903中均安装有蓄热陶瓷，所述蓄热陶瓷的顶部和底部均安装有马鞍陶瓷；总热旁通管10一端直接从三槽式蓄热式焚烧炉9的燃烧槽904连引出，分为第一热旁通管3和第二热旁通管14；plc通过第一热旁通管3上的阀门控制第一热旁通管3的风量，通过第二热旁通管14上的阀门控制第二热旁通管14的风量；
[0061]
第二混合箱12，所述第二混合箱12与所述三槽式蓄热式焚烧炉9通过第三管道13连接；所述第二混合箱12与第二热旁通管14连接；
[0062]
骤冷塔15，所述骤冷塔15与所述第二混合箱12通过第四管道16连接；
[0063]
洗涤塔17，所述洗涤塔17与所述骤冷塔15通过第五管道18连接；
[0064]
排放塔19，所述排放塔19与所述洗涤塔17通过第六管道20连接；所述第六管道20上安装有除雾器21和排气风机22；
[0065]
其中，所述第二管道11与进气支管23连接，所述进气支管23均与所述第一蓄热槽901、第二蓄热槽902、第三蓄热槽903连接；所述第三管道13与出气支管24连接，所述出气支管24均与所述第一蓄热槽901、第二蓄热槽902、第三蓄热槽903连接；所述第一蓄热槽901、第二蓄热槽902、第三蓄热槽903均与换气支管25连接，所述换气支管25与换气管26连接；所述换气管26上安装有吹扫风机27，所述第二管道11上安装有中继风机28；所述进气支管23上安装有进口阀29，所述出气支管24上安装有出口阀30，所述换气支管25上安装有吹扫阀31。
[0066]
工作流程：
[0067]
1、来自工艺车间的废气首先经过车间旁边的碱液洗涤塔，通过一次预处理，除去大部分酸性物质及部分易溶于水的有机废气成分，然后通过进气管2送至废气净化系统。
[0068]
2、经过预处理的废气在进气管2的隔离阀32前分为两路。正常运行时，进气管2的隔离阀32打开，废气通过隔离阀32进入第一混合箱1，与第一热旁通管3带来的热气在第一
混合箱1中均匀掺混，再经过滤器7过滤，在中继风机28的作用下将过滤器7中的废气抽送至三槽式蓄热式焚烧炉9中，中继风机28为整个系统提供主要动力源，用以克服系统的阻力。紧急停车时，进气管2的隔离阀32关闭，废气旁通管5的阀门打开，废气在排气风机22的作用下通过废气旁通管5直接到达洗涤塔17。
[0069]
3、废气经过第二管道11和进气支管23后进入三槽式蓄热式焚烧炉9进行燃烧，燃烧后的废气经过出气支管24和第三管道13后进入第二混合箱12中，并与第二热旁通管14中的高温净化气在第二混合箱12混合。
[0070]
4、第二混合箱12中的混合气温度仍然高达200～300℃，而后混合气通入骤冷塔15降温。骤冷塔15顶部装有冷却水喷头，喷头喷出的极细颗粒水雾与混合气(即为高温净化气)接触后迅速汽化。因水的汽化潜热很大，水汽化需吸收大量的热量，这样可以用少量的水迅速实现高温净化气的降温，经骤冷塔15降温后，以便后续的洗涤处理。
[0071]
5、经过骤冷塔15降温后的净化气经过洗涤塔17吸收处理，吸收剂是氢氧化钠溶液，以吸收中和掉其中的氯化氢。
[0072]
6、净化气从洗涤塔17出来后，经排气风机22抽送，经过第六管道20，到达排放塔19(即烟囱)而后高空排放。
[0073]
废气浓度控制流程：
[0074]
1、在废气浓度较低时，废气氧化释放的热量不足以维持三槽式蓄热式焚烧炉9的炉内热平衡，这就需要通过燃烧机33补充燃料加热。上述三槽式蓄热式焚烧炉9使用的燃料是柴油，柴油通过雾化空气雾化，液化石油气用作点火燃料，氧化所需空气由助燃风机34提供。
[0075]
2、当废气浓度进一步提高时(％lel在3％～4％)，释放的热量刚好可以维持炉内所需氧化温度，此时既不需要通过燃烧机33补充燃料加热，也无需开启第二热旁通管14。
[0076]
3、当废气浓度再往上升高时，第二热旁通管14就要开启，plc通过氧化室温度和蓄热槽平均温度来控制第二热旁通管14上阀门的开度，以调节第二热旁通管14风量维持炉内热平衡。
[0077]
4、当lel检测到的废气浓度超过警报上限值时，开启后第二热旁通管14已不能维持炉内热平衡，此时废气继续导入rto(三槽式蓄热式焚烧炉9)将存在很大的安全风险，此时plc会立刻启动跳机保护，废气从废气旁通管5紧急排放。
[0078]
综上所述，本实用新型上述制药工艺废气处理系统设置的lel监测仪4、第一热旁通管3、第二热旁通管14与plc自动联锁控制，提高了系统运行的稳定性和安全性。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0079]
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。