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ROT介紹

轉(zhuǎn)載:

1. VOCs去除概況

石油化工過程以及各種使用有機(jī)溶劑的行業(yè),如噴漆、印刷、制藥、煤化工等行業(yè)排放的最常見的污染物“揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatile Organic Compounds,VOC)”目前已經(jīng)成為環(huán)保行業(yè)去除的焦點(diǎn)。該類化合物多數(shù)具有刺激性氣味和毒性。部分已被列為致癌物;多數(shù)VOC氣體易燃易爆,對(duì)企業(yè)生產(chǎn)安全造成威脅。

由于VOC的危險(xiǎn)性,許多國(guó)家頒布法令對(duì)VOC的排放進(jìn)行了管制。歐美國(guó)家于20世紀(jì)90年代前后,對(duì)所有使用有機(jī)溶劑的地方都規(guī)定了排放要求。美國(guó)1990年提高了廢氣排放標(biāo)準(zhǔn),將工業(yè)生產(chǎn)中的189種污染物列為有毒污染物,其中大部分為VOC。我國(guó)頒布的《大氣污染防治法》要求對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的有毒氣體進(jìn)行凈化處理,對(duì)可燃性氣體要回收利用;我國(guó)的《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297-1996)規(guī)定了33種揮發(fā)性有機(jī)物的排放標(biāo)準(zhǔn),將大部分的其他揮發(fā)性有機(jī)物按非甲烷類烴來處理,并規(guī)定了統(tǒng)一的排放標(biāo)準(zhǔn)(<l20mg/m3)。

去除工業(yè)廢氣中VOC的方法也可以分為破壞性方法和非破壞性方法兩類。破壞性方法如熱氧化法,將VOC氣體轉(zhuǎn)化成CO2和H2O;非破壞性方法即回收法。常用的回收法有活性炭吸附法、冷凝法和膜分離法等。而破壞法中利用RTO(蓄熱式熱氧化爐)去除VOC已經(jīng)越來越成為主流工藝。

2. RTO工作原理

蓄熱式熱氧化器的工作原理是:有機(jī)廢氣經(jīng)預(yù)熱室吸熱升溫后,進(jìn)入燃燒室高溫焚燒(升溫到800℃),使有機(jī)物氧化成二氧化碳和水,再經(jīng)過另一個(gè)蓄熱室蓄存熱量后排放,蓄存的熱量用于預(yù)熱新進(jìn)入的有機(jī)廢氣,經(jīng)過周期性地改變氣流方向從而保持爐膛溫度的穩(wěn)定。RTO裝置有兩室、三室以及多室裝置,兩室RTO裝置VOCs的去除率在95% ~ 98%,三室RTO裝置VOCs去除率可達(dá)到98%以上。RTO(蓄熱式熱氧化爐) 與傳統(tǒng)的催化燃燒、直燃式熱氧化爐相比,具有熱效率高( 大于等于90%)、運(yùn)行成本低、能處理大風(fēng)量低濃度( 相對(duì)于廢氣排放而言)等優(yōu)點(diǎn)。

RTO裝置原理圖

近幾年,隨著環(huán)境保護(hù)上有機(jī)廢氣(VOC)排放要求的提高,RTO 技術(shù)在有機(jī)廢氣回收治理方面越來越普遍,目前在石油化工、化學(xué)制藥、噴漆房、油漆和涂料生產(chǎn)、化學(xué)品制造行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用。RTO 技術(shù)為有機(jī)廢氣治理提供了一個(gè)行之有效的處理辦法,為化工、醫(yī)藥等間隙生產(chǎn)企業(yè)的有機(jī)廢氣回收治理開啟了新的篇章。從首臺(tái)RTO投入運(yùn)行至今,已近40多個(gè)年頭。自20世紀(jì)90年代后 RTO得到了長(zhǎng)足發(fā)展,幾乎取代了經(jīng)典的熱力焚燒裝置,并且在絕大部分有機(jī)廢氣凈化技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)占據(jù)著主導(dǎo)地位。由于各類企業(yè)基本情況差異較大、目前RTO 應(yīng)用上的局限性、以及RTO 廠商和企業(yè)缺乏安全方面設(shè)計(jì)等原因,在投入生產(chǎn)使用后,由于各種原因已發(fā)生了生產(chǎn)安全事故,比如2017年12月10日,某化工(**)有限公司RTO環(huán)保設(shè)施發(fā)生一起爆炸事故,爆炸原因?yàn)闅獗?,即明火回火引燃?xì)怏w,在氣管中發(fā)生爆炸,雖然未造成人員傷亡。但也給部分企業(yè)使用RTO 蒙上了一層陰影。如何安全有效使用、選用RTO 成為企業(yè)的一個(gè)課題。

某地爆炸事故現(xiàn)場(chǎng)圖片

3. 部分企業(yè)RTO事故原因案例分析
  • 某企業(yè)RTO排放口爆炸可能原因:有機(jī)廢氣排放濃度短時(shí)間內(nèi)超高(超過了設(shè)計(jì)上限),導(dǎo)致燃燒室內(nèi)溫度急驟上升、尾氣溫度超高,在聯(lián)鎖切斷有機(jī)廢氣進(jìn)氣后從旁路直接排空,因直接排空管線與尾氣放空管為同一管線,高溫尾氣與高濃度有機(jī)廢氣直接混合,導(dǎo)致放空尾氣管發(fā)生爆炸,同時(shí)由于廢氣進(jìn)氣管線未裝阻火器,爆炸回火導(dǎo)致進(jìn)氣管線內(nèi)著火。

  • 某企業(yè)發(fā)生火災(zāi)的可能原因:RTO運(yùn)行在正壓狀態(tài)下,導(dǎo)致切入廢氣時(shí),燃燒室內(nèi)高溫氣體回流引起PVC管道(阻燃,著火溫度為256℃左右)著火燃燒,進(jìn)廢氣管線未安裝阻火器,導(dǎo)致火勢(shì)往上游漫延。

  • 某企業(yè)重油儲(chǔ)罐著火可能原因:生產(chǎn)裝置廢氣與儲(chǔ)罐廢氣管線匯合后進(jìn)RTO,在RTO引風(fēng)機(jī)故障情況下,生產(chǎn)裝置高濃度氣體倒竄進(jìn)入重油儲(chǔ)罐,高速氣體產(chǎn)生靜電導(dǎo)致儲(chǔ)罐內(nèi)氣體著火。

某地某工廠爆炸管道現(xiàn)場(chǎng)照片(網(wǎng)絡(luò)配圖)


4.RTO裝置安全問題預(yù)防措施

為了防止RTO安全事故的發(fā)生、降低事故損失,環(huán)保設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行RTO設(shè)計(jì)時(shí)必須把安全問題放在第一位來考慮,目前比較常見的措施歸納為以下幾點(diǎn):

(1) 充分了解客戶的工藝,明確工藝過程中有機(jī)廢氣的排放特點(diǎn)及可能存在的突發(fā)因素。

(2) 嚴(yán)格控制RTO進(jìn)口有機(jī)物的濃度,使其控制在一個(gè)安全的水平,這是預(yù)防爆炸的一個(gè)最根本的措施。RTO本身就是一個(gè)點(diǎn)火源,如果進(jìn)口濃度已經(jīng)超過爆炸下限,即使前面用了防爆風(fēng)機(jī)、管道采用了防靜電都無濟(jì)于事。由于有機(jī)物的爆炸下限隨著氣體溫度的提高會(huì)大幅降低,同時(shí)由于化工企業(yè)有機(jī)廢氣的突發(fā)性排放,入口濃度必須遠(yuǎn)低于爆炸下限(一般低于爆炸下限的25%)。

(3) 增設(shè)必要的儀器設(shè)備,廢氣入口及必要的廢氣支路入口處安裝濃度監(jiān)測(cè)儀;對(duì)于高濃度廢氣,RTO入口需加稀釋風(fēng)閥;廢氣入口加緩沖罐,緩沖罐的體積要設(shè)計(jì)得當(dāng);增加濃度監(jiān)測(cè)儀、稀釋風(fēng)閥、RTO風(fēng)機(jī)等儀器設(shè)備之間的連鎖控制,對(duì)突發(fā)問題第一時(shí)間做出正確的動(dòng)作;在RTO入口加阻火器,防止回火;在RTO燃燒室、緩沖罐、管道拐彎處加泄爆片;在RTO設(shè)備附近設(shè)置一些消防設(shè)施。

(4) 優(yōu)化收集系統(tǒng)。對(duì)吸風(fēng)罩、風(fēng)機(jī)選用進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì),同時(shí)廢氣收集管線需統(tǒng)籌規(guī)劃,形成支管→主管→處理裝置→總排口的收集處理系統(tǒng),確保廢氣收集效果。對(duì)于易燃易爆廢氣在設(shè)計(jì)收集系統(tǒng)和預(yù)處理系統(tǒng)時(shí),不追求過高的強(qiáng)度反而有利于系統(tǒng)安全,不過即使選用強(qiáng)度不高的設(shè)備和材料。

(5) 強(qiáng)化預(yù)處理措施。由于精細(xì)化工行業(yè)廢氣排放濃度有較大的波動(dòng),因此需對(duì)各類不同濃度的有機(jī)廢氣進(jìn)行混勻、緩沖和預(yù)處理,建議企業(yè)采用PP 填料塔對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行預(yù)處理,由于PP 填料塔強(qiáng)度不高,在發(fā)生事故時(shí)極易泄爆,最大限度的保證系統(tǒng)安全。

(6) 漸進(jìn)化科學(xué)調(diào)試。RTO 爐調(diào)試時(shí)理應(yīng)先進(jìn)行空載調(diào)試,待空載調(diào)試穩(wěn)定后再逐步接入低濃度有機(jī)廢氣,如企業(yè)污水池加蓋收集后廢氣、車間換風(fēng)廢氣等,最終再逐步接入高濃度廢氣,同時(shí)對(duì)擬接入高濃度廢氣的排放流量、排放濃度進(jìn)行檢測(cè),重點(diǎn)關(guān)注峰時(shí)濃度,單一排氣點(diǎn)有機(jī)濃度宜控制在1 000 ppm 以內(nèi),最高不得超過5 000 ppm。

(7) 安裝在線監(jiān)控系統(tǒng),設(shè)置電控系統(tǒng)操作間。RTO 爐凈化處理系統(tǒng)是一項(xiàng)人機(jī)高度結(jié)合的設(shè)備,雖然其自動(dòng)化程度較高,但必須安排專人進(jìn)行維護(hù)與管理,如RTO 爐在發(fā)生爆炸前有機(jī)物濃度常會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速升高,此時(shí)系統(tǒng)若有人值守則可提前發(fā)出預(yù)警并采取必要的措施,避免事故的發(fā)生;同時(shí)對(duì)RTO各系統(tǒng)尾氣安裝TVOC 濃度在線監(jiān)控系統(tǒng),為企業(yè)管理提供必要的數(shù)據(jù)支撐。

5. 總結(jié)

綜上所述,目前RTO(蓄熱式氧化焚燒)技術(shù)在石油化工、化學(xué)制藥、噴漆房、油漆和涂料生產(chǎn)、化學(xué)品制造行業(yè)處理有機(jī)廢氣治理效果較好,且有廣泛的推廣的前景,如果嚴(yán)格控制好適用環(huán)境,做好相應(yīng)的RTO裝置安全預(yù)防措施工作,就能夠?qū)⑦@種技術(shù)成功的應(yīng)用于廢氣處理適用領(lǐng)域。