蓄熱式熱氧化爐通常用于處理較低濃度的廢氣，一般廢氣濃度在1000～8000mg/m3，流程如圖1所示。

圖1ＲTO裝置流程示意

燃料氣和空氣按一定比例進(jìn)入爐膛上部燃燒，維持爐膛需要的燃燒溫度。較低濃度的有機(jī)廢氣經(jīng)過轉(zhuǎn)閥進(jìn)入爐內(nèi)，經(jīng)較高溫度的蓄熱材料加熱升溫后，在爐膛頂部空間約815～850℃ 溫度下燃燒，將廢氣中的VOCs氧化成CO2、H2O，燃燒后的高溫?zé)煔饨?jīng)爐內(nèi)相對一側(cè)通道的蓄熱材料冷卻后，經(jīng)轉(zhuǎn)閥排至大氣。隨著轉(zhuǎn)閥的旋轉(zhuǎn)，爐膛內(nèi)的蓄熱材料不斷地加熱和被加熱，作為傳熱媒介，實(shí)現(xiàn)冷、熱流體的間接換熱。近年來，ＲTO裝置在運(yùn)行過程中多次出現(xiàn)爆炸事故。因此，該類環(huán)保裝置的安全問題不容樂觀。

江蘇某化工企業(yè)ＲTO裝置

江蘇某化工企業(yè)ＲTO裝置于2015年3月8日和3月27日發(fā)生兩次爆炸。事故沒有造成人員傷亡，但廢氣引風(fēng)機(jī)損壞，現(xiàn)場儀表燒毀，ＲTO裝置損毀嚴(yán)重。該企業(yè)ＲTO裝置主要處理儲(chǔ)罐廢氣，廢氣經(jīng)壓縮冷凝后再用空氣稀釋后燃燒處理。此次事故發(fā)生的直接原因是氣體冷凝溫度較高，冷凝后氣相中的有機(jī)化合物含量增高，廢氣收集管道上稀釋的配風(fēng)空氣不足，導(dǎo)致進(jìn)入ＲTO廢氣的濃度達(dá)到爆炸極限。發(fā)生的間接原因是廢氣收集管道上未設(shè)置在線廢氣濃度檢測儀及防爆泄壓設(shè)施。

整改措施如下:

①在廢氣收集管道上安裝在線廢氣濃度檢測儀，濃度控制在1000～5000 mg/m3;

②在廢氣收集管道等節(jié)點(diǎn)上安裝泄爆膜片。

山東某企業(yè)ＲTO裝置

2019年5月，山東某企業(yè)ＲTO裝置在運(yùn)行過程中因廢氣濃度突然升高引發(fā)了爆炸，事故沒有造成人員傷亡，ＲTO爐體本身未損壞，但引風(fēng)機(jī)及進(jìn)爐管道全部爆裂損壞。該裝置廢氣來源包括儲(chǔ)罐高濃度的罐頂廢氣與污水池的廢氣，并設(shè)有在線廢氣濃度檢測儀，管道直徑600 mm，在線廢氣濃度檢測儀距離廢氣切斷閥距離為38m，閥門關(guān)閉與在線廢氣濃度檢測儀分析時(shí)間總和約3s;引風(fēng)機(jī)材質(zhì)為玻璃鋼。在廢氣進(jìn)ＲTO爐前設(shè)有1個(gè)DN150mm爆破片，廢氣進(jìn)ＲTO爐前設(shè)置了阻火器，但阻火器阻火性能未經(jīng)驗(yàn)證合格。事故發(fā)生的直接原因是廢氣濃度突然升高。從爆炸后現(xiàn)場的情況分析推出事故發(fā)生的間接原因:

①廢氣切斷閥閥板明顯受到靠近爐側(cè)的沖擊壓力而彎曲，說明高濃度廢氣通過在線廢氣濃度檢測儀后，雖引發(fā)停車聯(lián)鎖，但廢氣切斷閥未全部關(guān)閉;

②阻火器性能不符合要求，未能有效隔離能量，造成閃爆事件的發(fā)生;

③由于風(fēng)機(jī)材質(zhì)為玻璃鋼材質(zhì)，高濃度廢氣與高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)葉輪摩擦產(chǎn)生靜電，引起風(fēng)機(jī)及入口管道粉碎性損壞。

整改措施如下:

①從源頭上將儲(chǔ)罐高濃度的罐頂廢氣與污水池的廢氣分開，高濃度罐頂廢氣另行處理;

②將在線廢氣濃度檢測儀距離廢氣切斷閥距離延長為60m，確保出現(xiàn)高濃度廢氣后廢氣切斷閥有足夠的關(guān)閉時(shí)間;

③風(fēng)機(jī)材質(zhì)改為不銹鋼;

④爆破片增為2個(gè);

⑤阻火器改為經(jīng)過認(rèn)證的產(chǎn)品。

2019年9月份改造后開工，在后續(xù)引發(fā)聯(lián)鎖停車的情況下未發(fā)生次生事故。

安徽某制藥廠ＲTO裝置

2019年6月16日安徽某制藥廠ＲTO裝置因廢氣中甲醇濃度突然升高導(dǎo)致爆炸，爆炸聲前后2次，間隔時(shí)間較短，一處位于ＲTO爐及相鄰風(fēng)機(jī)，另一處位于系統(tǒng)前端廢氣收集管道。事故導(dǎo)致ＲTO右側(cè)蓄熱室鋼結(jié)構(gòu)、保溫棉、蓄熱陶瓷和ＲTO近端的引風(fēng)機(jī)、風(fēng)管嚴(yán)重?fù)p壞。分析認(rèn)為:

①該裝置未安裝實(shí)時(shí)廢氣濃度檢測儀，不能及時(shí)檢測并切斷高濃度廢氣，造成高濃度廢氣在爐內(nèi)蓄熱材料中升溫過程發(fā)生爆炸;

②該裝置未安裝阻火器，不能阻斷爆燃的廢氣回火至廢氣收集部分;

③廢氣輸送管道及風(fēng)機(jī)均未采用可導(dǎo)電材質(zhì)，廢氣與高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)葉輪摩擦產(chǎn)生靜電且靜電無法導(dǎo)出，引發(fā)了系統(tǒng)前端廢氣的爆炸。

整改措施如下:

①增加在線廢氣濃度檢測儀，并與廢氣切斷閥、放空閥聯(lián)鎖;

②在ＲTO前端和廢氣收集端設(shè)置阻火器，廢氣管道每隔一定距離必須設(shè)置爆破片，爆破片壓力低于廢氣管道承受的壓力，以便爆炸發(fā)生后及時(shí)泄壓，減少損失;

③風(fēng)機(jī)、風(fēng)管等輸氣設(shè)備在防腐蝕的情況下考慮靜電接地。

上述事故案例均表明這些ＲTO裝置均存在不同程度的設(shè)計(jì)缺陷，特別是ＲTO裝置的安全設(shè) 計(jì)未能得到足夠的重視。吸取以上事故教訓(xùn)，并結(jié)合中國石化齊魯分公司多套ＲTO廢氣處理設(shè)施的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，提出了ＲTO裝置需考慮的以下安全建議。

儲(chǔ)罐的罐頂廢氣不宜與污水池的廢氣混合處理

當(dāng)可燃性氣體或液體蒸氣與空氣(或氧)在一定范圍內(nèi)均勻混合，遇到火源時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸，這個(gè)濃度范圍即為其爆炸極限。*大允許氧含量是指當(dāng)給以足夠的點(diǎn)燃能量能使某一濃度的可燃?xì)怏w或液體蒸氣剛好不發(fā)生燃燒爆炸的臨界*高氧濃度，即為爆炸與不爆炸的臨界點(diǎn)。在整個(gè)爆炸極限范圍內(nèi)，爆炸上下限與*大允許氧含量的*大值、*小值是一一對應(yīng)的關(guān)系;其*大允許氧含量的*小值在數(shù)值上等于處于下限濃度的可燃物剛好完全反應(yīng)所需要的臨界氧含量。

為治理化工異味，揮發(fā)性物料儲(chǔ)罐一般采用氮封保護(hù)，并設(shè)置呼吸閥。儲(chǔ)罐廢氣組分主要是 罐內(nèi)VOCs和氮?dú)?，不含氧氣。而污水池廢氣主要是空氣，還含有少量(一定量)的揮發(fā)性氣體。當(dāng)儲(chǔ)罐排放的廢氣與污水池廢氣混合后，有可能達(dá)到VOCs的爆炸范圍和氧含量的范圍要求，在一定的能量或溫度下，就會(huì)發(fā)生爆炸。因此，這兩類氣體不宜混合處置。

廢氣管道上在線廢氣濃度檢測儀與廢氣切斷閥的距離

目前，ＲTO裝置在線廢氣濃度檢測儀一般都設(shè)置2個(gè)(見圖1)，并且在在線廢氣濃度檢測儀后一定距離處設(shè)置廢氣切斷閥。當(dāng)高濃度氣體經(jīng)過在線廢氣濃度檢測儀后，廢氣切斷閥應(yīng)在高濃度氣體到達(dá)前完全關(guān)閉。即在線廢氣濃度檢測儀到切斷閥的距離應(yīng)大于在線廢氣濃度檢測響應(yīng)時(shí)間和廢氣切斷閥關(guān)閉時(shí)間總和內(nèi)氣體流經(jīng)的管道長度。

新風(fēng)稀釋及風(fēng)機(jī)控制

為降低爆炸風(fēng)險(xiǎn)，ＲTO裝置應(yīng)增加相應(yīng)的邏輯控制，即當(dāng)檢測到高濃度氣體時(shí)，ＲTO裝置觸發(fā)聯(lián)鎖停車，即廢氣緊急排放閥打開，廢氣切斷閥關(guān)閉，新鮮空氣閥門打開，主風(fēng)機(jī)降低風(fēng)量運(yùn)行，確保爐內(nèi)一直進(jìn)入較低濃度的氣體。

阻火器與爆破片問題

阻火器是非常重要的安全附件，阻火器必須經(jīng)過安全鑒定，確定其是否符合要求，不合格的阻火器將不能有效隔離能量的傳播，而導(dǎo)致閃爆事件。若爆破片爆破壓力和爆破面積不當(dāng)，不能有效釋放能量，從而造成設(shè)備爆炸損壞等事故后果。較低的爆破壓力以及廢氣管道上多個(gè)爆破片的泄能部位，能有效防止設(shè)備和管道損壞，減少事故的發(fā)生。

操作壓力選擇

考慮到某些廢氣為有毒氣體，為防止正壓狀態(tài)下氣體泄漏對現(xiàn)場人員的人身傷害，ＲTO的操 作壓力建議采用微負(fù)壓操作。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)泄漏露點(diǎn)的位置設(shè)置相應(yīng)的有毒氣體檢測儀，泄漏點(diǎn)也應(yīng)安裝爆破片。

儲(chǔ)罐呼吸閥與出口廢氣輸送管道連接采用非接觸廢氣罩

為減小儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，儲(chǔ)罐呼吸閥與出口廢氣輸送管道之間建議采用集氣罩連接，集 氣罩后端帶有止回閥和阻火器，可防止氣體回流、回火，隔斷能量的傳遞，在一定程度上防止事故狀態(tài)下事態(tài)擴(kuò)大。

風(fēng)機(jī)材質(zhì)選擇

由于防腐蝕需要，有的風(fēng)機(jī)葉輪材質(zhì)選為非金屬，容易產(chǎn)生靜電，導(dǎo)致事故發(fā)生，建議選為金 屬材質(zhì)。

素材來源：中國化學(xué)品安全協(xié)會(huì)、流程工業(yè)