VOCs廢氣處理工藝之RTO危害要素分析及對策
摘要：蓄熱式熱氧化爐（RTO）是一種高效有機廢氣治理設(shè)備。與傳統(tǒng)的催化燃燒、直燃式熱氧化爐（TO）相比，具有熱效率高、運行成本低、能處理大風(fēng)量低濃度廢氣等特點。本文對RTO及相關(guān)設(shè)施危害因素進行詳細分析。
1. RTO工作原理介紹
目前，在國內(nèi)應(yīng)用廣泛、工藝技術(shù)較為成熟的蓄熱式熱氧化爐(RTO)主要為三室RTO（RTO工藝流程圖見圖1），即RTO分為三個蓄熱室，其中蓄熱室填充床為耐熱、耐腐蝕的陶瓷材料填充，確保RTO熱回收率在95%以上，以便更好的凈化去除VOCs。
其工作原理是使生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的VOCs（濃度小于25 %LEL）在800℃以上發(fā)生氧化反應(yīng)，使其氧化生成二氧化碳（CO2）和水（H2O）；假如VOCs中含有鹵素、硫等雜原子的有機物，則會氧化生成氯化氫(HCl)、二氧化硫(SO2)等氣體。
首先廢氣通過管道經(jīng)RTO進口閥進入第1個蓄熱填充床發(fā)生氧化反應(yīng)燃燒分解，經(jīng)燃燒室充分燃燒后的高溫凈化氣體通過第3個蓄熱填充床被冷卻后，部分冷卻凈化氣體吹掃第2個蓄熱填充床，部分冷卻凈化氣體經(jīng)RTO引風(fēng)機進入尾氣吸收系統(tǒng)，噴淋吸收后達標(biāo)排放至大氣環(huán)境，三個蓄熱填充床依次經(jīng)歷加熱(氧化分解)、冷卻、吹掃等三個步驟，通過RTO進口閥、出口閥、吹掃閥自動切換，周而復(fù)始，循環(huán)操作。
圖1 工藝流程圖
2.RTO及相關(guān)設(shè)施危害因素分析
（1）企業(yè)在原設(shè)計中未考慮使用RTO
在增上RTO時，僅考慮RTO裝置本身對處理廢氣的適用性，而成套設(shè)備生產(chǎn)廠家僅提供RTO本體裝置部分，對前、后附屬處理設(shè)施未進行考慮，企業(yè)又未對設(shè)備配套進行正規(guī)設(shè)計，致使情況較為復(fù)雜的企業(yè)系統(tǒng)運行穩(wěn)定性不夠，甚至發(fā)生事故。
（2）材料選擇方面因素
因成本及腐蝕等問題，原料廢氣及放空等管線，中小企業(yè)會普遍選擇PVC、玻璃鋼等材料。使用上述材料的企業(yè)如原料氣線未考慮防靜電設(shè)計，易使靜電積聚，在廢氣濃度超過爆炸極限時，管線內(nèi)發(fā)生爆炸。
（3）儀表報警、連鎖設(shè)施不足
RTO設(shè)施生產(chǎn)廠家，設(shè)計工況較理想化，只考慮本體設(shè)施工藝操作上的連鎖，附屬設(shè)施及安全設(shè)施方面未予充分考慮。比如未在上游廢氣出口設(shè)置濃度報警儀，無法及早知道廢氣濃度超標(biāo)并及時采取措施避免爐堂溫度超高、尾氣溫度同時超高等連鎖反應(yīng)。
（4）系統(tǒng)未設(shè)置相應(yīng)的安全設(shè)施
系統(tǒng)未設(shè)置相應(yīng)的安全設(shè)施，如原料廢氣線防靜電設(shè)施、原料廢氣進RTO前設(shè)置阻火器等，容易導(dǎo)致靜電積聚導(dǎo)致爆炸及回火等情況發(fā)生。
（5）工藝流程設(shè)置不合理
企業(yè)排放的往往不是單一的有機廢氣，除有機廢氣，經(jīng)常帶有酸、堿性氣體，或者燃燒后有酸性氣體產(chǎn)生。未設(shè)置吸收處理裝置，會導(dǎo)致氣量偏大，腐蝕設(shè)備管線，縮短設(shè)備、管線使用壽命、廢氣指標(biāo)不合格。
3.安全對策措施
企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身實際工況，包括廢氣來源、組成、濃度變化、氣量大小等，在設(shè)計時充分考慮可能產(chǎn)生的不利因素環(huán)節(jié)，根據(jù)實際需要增設(shè)相應(yīng)附屬設(shè)施和安全設(shè)施。著重注意以下幾個方面。
（1）去除不宜進入RTO的有機廢氣組分
去除不宜進入RTO的有機廢氣組分。如采用冷凝方式回收部分高濃度有機廢氣組分;設(shè)置水噴淋裝置吸收洗滌酸、堿類氣體，保證進入RTO有機氣體達到進氣指標(biāo)要求。
（2）保證廢氣濃度、氣量相對穩(wěn)定
在有機廢氣進入RTO前，設(shè)置足夠容積的緩沖罐，增加廢氣的停留時問，較好地混合氣體濃度，并根據(jù)需要補充風(fēng)量，避免高濃度、大氣量廢氣直接進入RTO。
（3）確保有機廢氣濃度不超標(biāo)
嚴(yán)格控制進爐前廢氣濃度在其有機物的爆炸極限下限(LEL)的25%以下（GB20101），否則應(yīng)采用空氣強制稀釋。
（4）提高自動化控制程度
對關(guān)鍵操作參數(shù)實時監(jiān)測和進行連鎖控制，實時監(jiān)測風(fēng)機、閥門、燃燒器、酸堿度、廢氣濃度、爐膛和廢氣管道壓力的參數(shù)變化，并按工藝安全要求設(shè)置相應(yīng)連鎖。如設(shè)置氣體濃度與新風(fēng)/放空閥，有效降低有機廢氣濃度或緊急情況下放空;爐室下層床溫及排放溫度與進氣量/噴油量等實行聯(lián)鎖，調(diào)節(jié)燃燒室溫度;熱氧化室負壓與引風(fēng)機的連鎖控制，使設(shè)備正常運行時熱氧化室保持微負壓狀態(tài)，確保高溫?zé)煔獠换亓?排煙溫度與進氣閥門進行連鎖控制，當(dāng)排煙溫度超過一定限值后，進氣閥門主動關(guān)閉，白動打開旁通緊急排放閥，確保有機廢氣不會在煙氣分布室中著火燃燒。
（5）防止發(fā)生回火
緩沖罐至RTO管線等位置設(shè)置回火裝置;緊急排放閥宜設(shè)置遠程獨立控制，防止在非正常情況下，氣流堵塞，影響上游設(shè)置。
（6）防止靜電產(chǎn)生
廢氣管線宜采用金屬材質(zhì)，連接法蘭進行跨接，系統(tǒng)進行可靠接地，防止靜電積聚。如采用玻璃鋼，PVC塑料等材質(zhì)，應(yīng)帶銅條以防靜電(進爐前管線必須為金屬管)，并在產(chǎn)生廢氣設(shè)備出口部位設(shè)置有機氣體濃度檢測設(shè)施并設(shè)置緊急排放口。
（7）防止爆炸危害擴大
廢氣管道設(shè)置防爆膜、防止管道堵塞的泄壓閥，緩沖罐上設(shè)置泄壓閥，RTO爐膛設(shè)防爆口等安全設(shè)施，采用防爆風(fēng)機。
（8）設(shè)計適合自身的流程
設(shè)計適合自身的流程。如緩沖罐與焚燒爐宜拉開足夠距離，以保證有機廢氣濃度高時，有足夠時問保證直接排放連鎖動作。
（9）編制符合實際的《安全操作規(guī)程》等
編制符合實際的《安全操作規(guī)程》，并對員工進行培訓(xùn)，熟悉開、停工及緊急狀態(tài)的操作要求。
《有機廢氣凈化裝置安全技術(shù)》GB20101-2006
《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB50058-2014
《建筑防火設(shè)計規(guī)范》GB50016-2018
