綠之源環保
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蓄熱式熱氧化爐（RTO）采用高熱容量的蜂窩狀陶瓷作為蓄熱體，待處理有機廢氣與蓄熱陶瓷體進行換熱升溫后，在氧化室中升溫至760℃燃燒，使其中的VOCs成分氧化分解成二氧化碳和水，凈化后的達標氣體與蓄熱陶瓷體進行換熱降溫后經煙囪排入大氣。在國外，蓄熱式熱氧化爐的市場占有份額高達70%。
國內VOCs治理常用的技術有冷凝法、吸收法、吸附法、熱力破壞法、膜分離法、低溫等離子體、光催化氧化、生物處理法等。精細化工行業揮發性有機物（VOCs）具有種類繁多、組分復雜、波動性大等特點，目前常用的處理技術很難保證VOCs廢氣穩定達標排放。RTO具有凈化效率高、可適用組分復雜波動性大的VOCs、熱回收效率高、運行穩定性好等優點，是目前適用性最好、凈化效率最高的VOCs治理裝置，隨著國家對VOCs廢氣排放要求越來越嚴格，RTO在精細化工行業中得到了廣泛應用。
然而，在實際運行中，部分企業和供應商僅考慮系統的凈化效率和能耗，而忽視了系統的安全性設計，導致RTO系統運行過程中時有安全事故發生。根據《大氣污染治理工程技術導則》、《蓄熱燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范（征求意見稿）》等規范，RTO系統主要包括污染氣體收集和輸送系統、氣態污染物熱力燃燒系統、控制與安全要求等。針對RTO系統安全設計，本文依據規范要求并結合工程經驗，從廢氣輸送管道設計、RTO系統主體設計（含控制與安全要求）、RTO系統調試三個方面提出了以下幾點分析和建議，供大家借鑒。
1廢氣輸送管道設計
1.1生產車間輸送系統設計
精細化工行業的產品通常是間歇式生產，廢氣排放氣量波動性較大，生產車間輸送風機如采用定頻控制，車間支管段內壓力也會隨廢氣排放氣量波動而變化，存在支管段內廢氣壓力不穩而泄漏的風險。因此，車間輸送風機前端建議增加壓力檢測點，并根據現場實際情況設置壓力參數，與車間輸送風機聯鎖變頻控制，維持車間支管段內壓力穩定。
1.2廢氣輸送管道坡度和排凝設置
精細化工行業廢氣成分復雜，波動性大，車間預凈化一般會設置有冷凝和噴淋系統，起到“消谷平峰”的作用，然而，經過冷凝和噴淋后的廢氣含有大量飽和水蒸氣，如設計不合理，廢氣輸送管道的拐點和低點會有積液凝聚，夏季積液揮發可能引發VOCs濃度超爆炸下限的風險，冬季積液凍結則可能造成管道損壞引發廢氣泄露的風險。因此，廢氣輸送管道應依據《石油化工金屬管道布置設計規范》要求，設計管道坡度，并在管道拐角和低點設置排凝點，定期排凝，避免管道內積液現象的產生。
1.3廢氣輸送管道防靜電設置
廢氣輸送管道一般距離較長、管線復雜，氣體流速較快，管道內會有靜電產生，如靜電大量積聚，會引發爆炸等安全事故。因此，廢氣輸送管道建議采用金屬管道，并依據《石油化工靜電接地設計規范》要求，做好管道法蘭跨接和靜電接地。
1.4廢氣輸送管道壓力控制設計
依據《大氣污染治理工程技術導則》要求，廢氣輸送管道整體宜呈微負壓狀態，可有效避免各管道內廢氣泄露、相互串氣的風險。因此，廢氣輸送管道需要做風壓平衡計算，確保管道呈微負壓狀態。以浙江嘉興某醫藥企業為例，計算步驟如下：
1）確定計算范圍：各單元風機出口到RTO前風機入口。
2）參照《簡明通風設計手冊》，在6～14m/s流速范圍內根據廢氣流量計算廢氣輸送管道管徑。
3）運用風壓平衡計算軟件：PipeFlowExpert。
4）選取介質為廢氣（空氣）。
5）管道材質選擇，該企業管道材質選取PP，絕對粗糙度系數為0.005mm。
6）管道走向繪制、管段長度和管徑輸入。
7）各單元廢氣流量輸入、RTO前風機壓力擬輸入。
8）得出該企業全廠風壓平衡計算數據
1.5廢氣輸送管道阻火器和壓力泄放設置
通過對江蘇多家醫藥化工企業RTO爐的安全事故調查分析，發現廢氣輸送管道是目前發生爆炸事故的重災區，因此，各生產車間出口管道上建議設置阻火器，避免爆炸事故擴散到各生產車間，并在廢氣輸送管道的關鍵位置設置泄爆口，保證整個系統能夠及時、有效的泄爆。依據《石油化工企業設計防火規范》要求，RTO屬于明火設備，如RTO系統回火，會引發廢氣輸送管道起火或爆炸等安全事故，因此，廢氣輸送管道與RTO系統主體對接位置需設置阻火器，防止并阻斷RTO系統回火。
2RTO系統主體設計
2.1RTO設備材質選型
精細化工行業廢氣中常含有氯離子、硫離子等元素，燃燒過程中會有氯化物、硫化物等腐蝕性較強的物質產生，因此，RTO設備材質選型應結合企業廢氣性質考慮，否則RTO設備各結構件極易腐蝕損壞，存在RTO設備變形、坍塌、廢氣泄漏等安全風險。
2.2RTO爐體內部清洗設置
通過對江蘇多家醫藥化工企業RTO爐的后期調查分析，發現大部分企業RTO爐在運行一段時間后，蓄熱床層底部有二次污染物大量積聚（如圖2）、黏附現象，易造成蓄熱床層底部堵塞，引發火災等安全事故。以江蘇鹽城某醫藥企業為例，經過取樣試驗分析發現，該二次污染物具有以下特性：
1）良好的水溶性，同時易溶于乙醇；
2）滴加堿液后有明顯有機胺異味；
3）馬沸爐中加熱至250℃后發生升華現象（如圖3），直接在爐壁結晶，加熱至300℃發生不完全燃燒；
4）水溶液COD高達數萬mg/L，且水溶液含有大量氯離子。
綜上所述初步預計為三乙胺鹽酸鹽，針對該類企業，RTO蓄熱床層底部建議增設清洗裝置，對底部蓄熱陶瓷體定期清洗，避免有機物黏附現象的產生。
2.3RTO爐體壓力泄放設計
RTO爐蓄熱床層堵塞或某一時間段廢氣濃度驟升時，RTO燃燒室存在超壓的風險，因此，RTO燃燒室上應設置泄壓閥，并在RTO進出口管路設置壓差檢測裝置，根據現場實際情況設置壓差參數，與RTO控制程序聯鎖，當進出口管路的壓力差值大于設定值時，及時打開泄壓閥泄壓。
2.4LEL在線監測設置
RTO系統上應設置LEL在線監測，用于實時監測待凈化廢氣濃度值，當廢氣濃度瞬時值超過設定安全值后，采取稀釋、走旁通等應對措施，避免高濃度廢氣直接進入RTO爐體從而引發安全事故。LEL在線監測的安裝位置和選型應從時效性、準確性等方面考慮，確保RTO系統能夠及時、有效的做出應對措施，江蘇常州某醫藥企業RTO入口LEL在線監測連續檢測數據如圖4所示。由檢測數據可知，該醫藥企業廢氣總管混合廢氣濃度波動性大，該時間段混合廢氣濃度峰值在爆炸下限的27.3%，超過爆炸下限的25%，因RTO系統響應及時，避免了安全事故的發生。
2.5UPS備用電源和壓縮空氣儲氣罐的設置
RTO系統突然斷氣斷電情況下，若RTO控制程序完全失電失氣，RTO控制界面各關鍵節點參數無法實時反饋，閥門切換不到位，存在廢氣燃燒、爆炸等安全隱患，因此，RTO系統應設置UPS備用電源和壓縮空氣儲氣罐。
3RTO系統調試
3.1RTO系統空載調試
RTO系統啟動，引小股新鮮空氣進入RTO爐膛內進行預吹掃模式，RTO爐膛內氣體完全置換數次后，RTO系統切換到升溫、換熱工序，待RTO氧化室溫度升到760℃以上，穩定運行一段時間后開始接入廢氣。
3.2RTO系統進氣調試
首先接入低濃度有機廢氣，如企業污水池、固廢庫廢氣等，再逐步接入車間高濃度廢氣，同時對擬接入廢氣的濃度進行24小時連續檢測，如某股廢氣濃度超標，必須對該股廢氣進行剖析，找出原因并及時解決，確保每股廢氣在爆炸下限的25%以內進入RTO爐。
3.3RTO系統運行調試
所有廢氣都接入完成后，現場調試工程師應在RTO系統運行前期密切觀察運行情況，及時解決突發性事故，做好記錄，并對企業RTO操作人員進行RTO操作及安全培訓，待RTO操作人員熟悉RTO系統操作及注意事項，系統穩定運行一段時間后方可移交企業。
4結論
綜上所述，精細化工行業廢氣組分復雜，波動性大，廢氣凈化存在一定的安全風險，因此，建議企業委托專業的廢氣治理設計單位，針對企業生產過程中產生的不同性質有機廢氣進行“分類收集、分質凈化”；其次，RTO供應商應根據企業實際情況，優先從安全性角度考慮，合理化進行RTO系統設計，避免爆炸、泄漏等安全事故的發生。
