VOCs廢氣處理工藝之(zhī)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(qì)治理設備。與傳統的催化燃燒、直燃式熱氧化爐(TO)相比,具有熱效率(lǜ)高、運行成本低、能處理(lǐ)大風量低濃度廢氣等特點。本文對(duì)RTO及相關設施危害(hài)因素(sù)進行詳(xiáng)細(xì)分析。
1. RTO工作原(yuán)理介紹
目前,在國內應(yīng)用廣泛、工藝技術較(jiào)為成熟的(de)蓄熱(rè)式熱氧化爐(RTO)主要為三室RTO(RTO工藝(yì)流程圖(tú)見(jiàn)圖1),即RTO分為三(sān)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(què)保RTO熱回收率在95%以上,以(yǐ)便更好的淨化去除VOCs。
其工作原理是使生產過程中產生的VOCs(濃度小於25 %LEL)在800℃以上發生氧化(huà)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(sù)、硫等雜(zá)原子的有機物,則會氧化生成氯化氫(HCl)、二(èr)氧化硫(SO2)等氣體(tǐ)。
首(shǒu)先廢(fèi)氣通過管道經(jīng)RTO進口閥進入第1個蓄熱填(tián)充床發生氧化反應燃燒分解,經燃燒室充分燃燒後的高溫(wēn)淨化氣體通過第3個蓄熱填(tián)充床被冷卻後,部分冷卻淨化氣體吹掃第2個蓄(xù)熱(rè)填(tián)充床,部分冷(lěng)卻淨化氣體經RTO引風(fēng)機進入尾氣吸收係統(tǒng),噴淋吸收後達標排放(fàng)至大氣環境,三個蓄熱(rè)填充床依次經曆(lì)加熱(rè)(氧(yǎng)化分(fèn)解)、冷卻、吹掃等(děng)三個步驟,通過(guò)RTO進口(kǒu)閥、出口閥、吹掃閥(fá)自動(dòng)切換,周而複始,循(xún)環操作。
圖1 工(gōng)藝流程圖
2.RTO及相(xiàng)關設施危害因素分(fèn)析
(1)企業在原設計中未考慮使用RTO
在增上RTO時,僅考慮RTO裝置本身(shēn)對處理廢氣的適用性,而成套設備生產廠家僅提供RTO本體裝置部分,對前、後附屬處理設施未進行考(kǎo)慮,企業又未對設備配套進行正規設計(jì),致使(shǐ)情況較為(wéi)複雜的企業係統(tǒng)運行穩定性不夠,甚至發生事故。
(2)材料選擇方麵因素
因成本及腐蝕等(děng)問題,原料廢氣及放空等管線,中(zhōng)小(xiǎo)企業會普遍選(xuǎn)擇PVC、玻璃鋼等材料。使用上述材料的企業如原料氣線(xiàn)未考(kǎo)慮防靜電設計,易使靜電(diàn)積聚,在廢氣濃度超過爆炸極限時(shí),管線(xiàn)內發生爆炸。
(3)儀表報警、連鎖設施(shī)不足
RTO設施生產廠(chǎng)家,設計工況較理想化,隻考(kǎo)慮本體設施工藝操作上的連鎖,附屬設(shè)施及安全設施方麵未予充分考慮(lǜ)。比如未在上遊廢氣出口設置濃(nóng)度報警儀,無法及早知道廢氣濃度超標並及時采取措施避免爐堂溫度超高、尾氣溫度同(tóng)時超高等連鎖反應。
(4)係統未設置(zhì)相應的安全設(shè)施
係統未設置相應的安全設施(shī),如原料廢氣線防靜電設施、原料(liào)廢氣進RTO前設置阻火器等,容易導致靜電積聚導致爆炸及回火等情況發生。
(5)工藝流程設(shè)置不合理
企業排放的往往不是單一的有機廢氣,除有機廢氣,經常帶有酸、堿性氣體(tǐ),或者燃燒後(hòu)有酸性氣體產生。未設置吸收處理裝置,會導致(zhì)氣量(liàng)偏大,腐蝕設備管線,縮短設備、管線使用壽命、廢氣指(zhǐ)標不合格。
3.安全對策措施
企業應根據自(zì)身實際(jì)工況,包括廢氣來源、組成、濃度變化、氣(qì)量大小等,在(zài)設計(jì)時充(chōng)分考慮可能產生的(de)不利因素環節,根據實際需要增設相應附屬(shǔ)設施和安全設施(shī)。著重注意以下幾個方麵。
(1)去除不宜進入RTO的有機廢氣組(zǔ)分
去除不宜進(jìn)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;設置水噴淋(lín)裝置吸收洗滌酸、堿類氣體,保證進入RTO有機氣體達到進(jìn)氣指標要求。
(2)保證廢氣濃度、氣量相對(duì)穩定
在有(yǒu)機(jī)廢氣進入RTO前,設置足夠容積的緩衝罐,增加廢氣的停留時問,較好地(dì)混合氣體濃(nóng)度(dù),並根據(jù)需要補充風量,避免高濃度(dù)、大氣量廢氣直接進(jìn)入RTO。
(3)確(què)保有機廢氣濃度不超標(biāo)
嚴格控製進爐前廢氣濃度在其有機物的爆炸極限(xiàn)下(xià)限(LEL)的25%以下(GB20101),否則應采(cǎi)用空氣強製稀釋。
(4)提高(gāo)自動化(huà)控製程度
對關鍵操作參數實時監測和進行(háng)連鎖(suǒ)控(kòng)製,實時(shí)監測風機、閥門、燃燒器、酸堿度、廢氣(qì)濃度、爐膛和廢(fèi)氣管道壓力的參數變化,並按(àn)工藝安全(quán)要求(qiú)設置相應連鎖。如(rú)設置氣體(tǐ)濃度與新風/放空閥,有效降低有機廢氣濃度或緊急情(qíng)況下放空;爐室下層床(chuáng)溫及排放溫度與進氣量/噴油量等實(shí)行聯鎖,調節燃燒室溫度;熱氧化室負壓與(yǔ)引風機的連鎖控製,使設(shè)備正(zhèng)常運行時熱氧化室保持微負壓狀態,確保高溫煙氣不回流;排煙(yān)溫度與進氣閥門進(jìn)行(háng)連(lián)鎖控製,當排煙溫度超過(guò)一(yī)定限值後,進氣閥門主動關閉,白動打開旁通緊急排放閥,確保有機廢氣不會在煙氣分布(bù)室中著火燃(rán)燒。
(5)防止發生回火
緩衝罐(guàn)至(zhì)RTO管線等位置設置(zhì)回火裝置;緊急排放閥宜設置遠程獨立控製,防(fáng)止在非正常情況下,氣流堵塞,影響上遊(yóu)設置。
(6)防止靜電產生
廢氣管線宜采用金(jīn)屬(shǔ)材質,連接法蘭進行跨接,係統進行可靠接地,防止靜(jìng)電積聚(jù)。如采用玻璃鋼,PVC塑料等材質,應帶銅條以防靜電(進爐前管線(xiàn)必須為金屬管),並在產生廢(fèi)氣設備出口部位設置有機氣體(tǐ)濃度檢測設施並設置緊急排放口。
(7)防止爆炸(zhà)危害擴大
廢氣管道設置防爆膜(mó)、防止管道堵塞的泄(xiè)壓閥,緩衝罐上設置泄壓閥,RTO爐膛設防爆口等安全(quán)設施,采用防爆風機。
(8)設(shè)計適合自身(shēn)的流程
設計適(shì)合自身的流程。如緩衝罐與焚燒爐宜拉開足夠距離,以保證(zhèng)有機(jī)廢氣濃度(dù)高時,有(yǒu)足夠時(shí)問保證(zhèng)直接排放連鎖(suǒ)動作。
(9)編製符合實際的《安(ān)全操作規程》等
編製(zhì)符合(hé)實際的《安全操作規程》,並對員工進行培訓,熟悉開、停工及緊急狀態的操作要求。
《有機廢氣淨化裝置安全技術》GB20101-2006
《爆炸危險環境電力裝置設計規範》GB50058-2014
《建築(zhù)防火設計規範》GB50016-2018