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RTO是蓄熱式焚燒處理有機(jī)廢氣裝置的簡(jiǎn)稱?，F(xiàn)在市場(chǎng)上對(duì)VOCs的大量處理工藝，例如膜分離、活性炭吸附、高沸點(diǎn)溶液吸收、生物轉(zhuǎn)化、冷凝回收和熱力氧化等方法中，蓄熱室熱力氧化爐(RTO)具有去除效率高、經(jīng)濟(jì)適用性強(qiáng)，且熱能利用效率比傳統(tǒng)的直燃式氧化爐提高70%左右等優(yōu)點(diǎn)，是目前企業(yè)解決VOCs的有效手段。
但因各企業(yè)情況的不同，RTO應(yīng)用也存在局限性，在投入生產(chǎn)使用時(shí)，由于操作失誤、設(shè)備缺陷、設(shè)計(jì)處理風(fēng)量過小、沉積物清理不夠及時(shí)、收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理等多種原因發(fā)生過生產(chǎn)安全事故。
一、事故案例
(一)案例概況
江蘇某化工企業(yè)RTO凈化系統(tǒng)在2015年3月初和3月末兩次發(fā)生爆炸。事故沒有造成人員傷亡，聚合物多元醇車間引風(fēng)機(jī)損壞，現(xiàn)場(chǎng)儀表燒毀，RTO 部分裝置損毀嚴(yán)重，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)100余萬元。
根據(jù)相關(guān)資料，該企業(yè)生產(chǎn)方式為間歇性生產(chǎn)，事故發(fā)生時(shí)僅POP、PL1/PL2產(chǎn)品的工藝廢氣通過DN50~DN350不等的金屬管道進(jìn)行了收集(主要污染物為環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、三甲胺、異丙醇、苯乙烯、丙烯腈等)，廢氣收集后通過引風(fēng)機(jī)進(jìn)入RTO焚燒，該RTO為R-RTO(旋轉(zhuǎn)式蓄熱焚燒爐)。
(二)事故原因分析
1、直接原因
真空泵出口尾氣排放溫度過高，而有機(jī)物沸點(diǎn)較低，同時(shí)新鮮空氣補(bǔ)充不足，污染物排放濃度過高，外加環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷的化學(xué)性質(zhì)活潑，最終導(dǎo)致接入焚燒爐中的廢氣達(dá)到相應(yīng)爆炸極限，從而造成爆炸事故的發(fā)生。
不同溫度下有機(jī)物飽和濃度安全性分析
2、間接原因
(1)收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理
調(diào)查過程發(fā)現(xiàn)對(duì)于真空泵高濃度有機(jī)廢氣，企業(yè)均未進(jìn)行冷凝回收預(yù)處理，且目前企業(yè)對(duì) PL 系統(tǒng)真空泵出口廢氣所設(shè)計(jì)的收集方式極不合理，真空泵出口所配備的傘形罩集氣量有限，廢氣收集總管僅DN50，正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)稀釋風(fēng)量難以保證。
(2)預(yù)處理措施不到位
該企業(yè)POP、PL1、PL2車間對(duì)有機(jī)廢氣所采用的活性炭吸附未配備脫附再生系統(tǒng)，基本無效，末端所配置的不銹鋼高壓風(fēng)機(jī)無變頻系統(tǒng)，導(dǎo)致廢氣收集管路系統(tǒng)中負(fù)壓值過高，能耗較高且不利于有機(jī)物的冷凝回收，所采用的金屬材質(zhì)水洗塔強(qiáng)度較高，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生爆炸等意外事故時(shí)無法起到有效泄爆的效果(無泄爆措施)，導(dǎo)致爆炸產(chǎn)生的沖擊波沿著管道進(jìn)一步往生產(chǎn)車間傳導(dǎo)，加劇了爆炸的次生危害。
(3)RTO爐本體存在問題
本項(xiàng)目中部分產(chǎn)品含有氯元素，諸多案例表明，蓄熱陶瓷體由于質(zhì)量較大，支撐件通常要承受較大的應(yīng)力腐蝕，當(dāng)體系含氯時(shí)(如環(huán)氧氯丙烷)高溫焚燒處理過程中將產(chǎn)生HCl等污染物，對(duì)設(shè)備本體、RTO 爐旋轉(zhuǎn)閥易產(chǎn)生較大腐蝕，系統(tǒng)難以穩(wěn)定、有效運(yùn)行。
(4)廢氣中存在化學(xué)品自聚現(xiàn)象
項(xiàng)目廢氣中含有部分丙烯腈、苯乙烯等有機(jī)物，上述物料在溫度較高時(shí)極易發(fā)生自聚合，導(dǎo)致RTO爐蓄熱陶瓷體在使用一段時(shí)間后設(shè)備阻力變大，同時(shí)底部有高沸點(diǎn)有機(jī)物粘附現(xiàn)象，易引起火災(zāi)等安全事故。
二、典型的問題隱患排查
(一)廢氣預(yù)處理設(shè)計(jì)存在缺陷
01
企業(yè)提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不全，導(dǎo)致預(yù)處理方式存在設(shè)計(jì)缺陷。
《蓄熱燃燒法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》要求應(yīng)根據(jù)廢氣來源、組分、性質(zhì)(溫度、濕度、壓力)、流量、爆炸極限等因素，綜合分析后選擇廢氣處理工藝流程。而在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，企業(yè)主要提供最大廢氣處理量、VOCs最高含量，不能提供尾氣具體的組成。
如某園區(qū)內(nèi)企業(yè)提供RTO設(shè)計(jì)依據(jù)為廢氣組分為甲苯和甲醇，VOCs最高含量為5000mg/m³，且具體含量未標(biāo)明。因此企業(yè)在RTO設(shè)計(jì)時(shí)未考慮企業(yè)生產(chǎn)過程中能產(chǎn)生二甲胺氣體，在預(yù)處理系統(tǒng)中沒考慮酸洗，只是在車間將廢氣冷卻到10℃左右后，通過總管(DN600)進(jìn)入堿洗、水洗塔后經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入到RTO系統(tǒng)，這也就為后來發(fā)生的事故埋下了隱患。
該企業(yè)于2021 年6 月3日開始試生產(chǎn)，RTO裝置于2021 年6 月6日16：00發(fā)生爆炸，整個(gè)風(fēng)機(jī)的蝸殼全部粉碎，所幸的是事故沒有造成人員傷亡。事故調(diào)查顯示，由于二甲胺易溶于水(沸點(diǎn)7℃)，隨著水中二甲胺含量升高及環(huán)境溫度上升，二甲胺大量揮發(fā)，同時(shí)因引風(fēng)機(jī)葉輪、蝸殼材質(zhì)均為玻璃鋼材質(zhì)，雖然有導(dǎo)電涂層，但引風(fēng)機(jī)對(duì)地電阻為無窮大，達(dá)到爆炸極限的有機(jī)廢氣與高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)葉輪摩擦產(chǎn)生靜電，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)蝸殼粉碎性爆裂。
02
RTO安全設(shè)施設(shè)計(jì)有缺陷。
(1)設(shè)計(jì)時(shí)未將可燃?xì)怏w檢測(cè)信號(hào)納入RTO控制程序系統(tǒng)，當(dāng)廢氣濃度達(dá)到爆炸極限后，不能及時(shí)采取稀釋、走旁通等應(yīng)對(duì)措施，高濃度廢氣直接進(jìn)入RTO爐體從而引發(fā)火災(zāi)、爆炸事故。
其中部分企業(yè)只是在RTO控制程序界面上做了一個(gè)顯示，且永遠(yuǎn)顯示0%LEL?！洞髿馕廴局卫砉こ碳夹g(shù)導(dǎo)則》(HJ 2000-2010)第6.5.1條，明確提出“進(jìn)入熱力燃燒工藝的有機(jī)廢氣濃度應(yīng)控制在其爆炸極限下限的25%以下，對(duì)于混合有機(jī)化合物，其有機(jī)物濃度應(yīng)根據(jù)不同有機(jī)化合物的濃度比例和其爆炸下限值進(jìn)行計(jì)算與校核”；《蓄熱燃燒法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》(HJ1093—2020)第6.5.1條，明確要求“當(dāng)廢氣濃度波動(dòng)較大時(shí)，應(yīng)對(duì)廢氣進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并采取稀釋、緩沖等措施，確保進(jìn)入蓄熱燃燒裝置的廢氣濃度低于爆炸極限下限的25%”。
某企業(yè)的在線分析儀顯示“Err”，因輸出超過20mA，滿量程后顯示“錯(cuò)誤”，但RTO控制界面顯示為0%LEL。
(2)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮可燃?xì)怏w在線分析儀的安裝位置。
如某企業(yè)在線分析儀取樣位置距RTO爐約30米(RTO爐前有一個(gè)堿洗塔和一個(gè)水洗塔)，該處廢氣約10s后就能進(jìn)入到RT0爐，但在線分析儀距取樣點(diǎn)約2.5米，經(jīng)過蠕動(dòng)泵抽取樣品，不計(jì)在線分析儀的響應(yīng)時(shí)間，至少需要20s后才能分析出廢氣中可燃?xì)怏w的含量，這種設(shè)置，即使可燃?xì)怏w檢測(cè)信號(hào)進(jìn)入RTO控制程序系統(tǒng)，也達(dá)不到保護(hù)作用。具體可參考《蓄熱焚燒裝置安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》第7.3.3的要求。
(3)技術(shù)協(xié)議書中的P&ID與RTO裝置現(xiàn)場(chǎng)不一致，或P&ID中給定的邏輯無法實(shí)現(xiàn)。
如設(shè)計(jì)文件中設(shè)計(jì)有“壓縮空氣壓力低，系統(tǒng)報(bào)警停機(jī)”，但現(xiàn)場(chǎng)無壓縮空氣壓力遠(yuǎn)傳表；所有企業(yè)都不能提供聯(lián)鎖邏輯圖；P&ID圖中的邏輯關(guān)系在實(shí)際行動(dòng)過程無法實(shí)現(xiàn)。
(二)廢氣輸送系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)未充分考慮精細(xì)化工生產(chǎn)過程特點(diǎn)
01
廢氣支管段內(nèi)壓力不穩(wěn)。
精細(xì)化工行業(yè)通常是間歇式生產(chǎn)，廢氣排放氣量隨著生產(chǎn)處于不同的階段出現(xiàn)波動(dòng)。企業(yè)未在車間總出口設(shè)置輸送風(fēng)機(jī)或設(shè)置廢氣輸送風(fēng)機(jī)，且風(fēng)機(jī)頻率未與廢氣系統(tǒng)壓力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，全部依靠RTO引風(fēng)機(jī)入口壓力(或引風(fēng)機(jī)頻率)來控制廢氣總管的壓力，導(dǎo)致廢氣總管的最前端或廢氣排放氣量大的車間支管段內(nèi)壓力波動(dòng)大，存在支管段內(nèi)廢氣壓力不穩(wěn)而泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。
02
車間廢氣采用噴淋吸收預(yù)處理工藝的，易帶有大量飽和水蒸氣，廢氣輸送管道應(yīng)依據(jù)《石油化工金屬管道布置設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，設(shè)計(jì)管道坡度，并在管道拐角和低點(diǎn)設(shè)置排凝點(diǎn)，定期排凝，避免管道內(nèi)積液現(xiàn)象的產(chǎn)生。
03
產(chǎn)生VOCs廢氣含有酸性或堿性組分的企業(yè)，為防腐需要采用玻璃鋼、PP、PE管材輸送廢氣，并在RTO引風(fēng)機(jī)前才進(jìn)行酸/堿處理，在上述過程中，廢氣輸送管道一般距離較長(zhǎng)、氣體流速較快，管道內(nèi)可能因產(chǎn)生的靜電大量積聚易引發(fā)爆炸等安全事故。此類廢氣宜在各車間先進(jìn)行酸堿預(yù)處理，然后采用金屬管道，并依據(jù)《石油化工靜電接地設(shè)計(jì)規(guī)范》(SH/T 3097-2017)的要求，做好管道法蘭跨接和靜電接地。
(三)RTO裝置操作、維護(hù)不到位
設(shè)備設(shè)施完好，是RTO裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)。《安全生產(chǎn)法》第三十六條明確規(guī)定“生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位必須對(duì)安全設(shè)備進(jìn)行經(jīng)常性維護(hù)、保養(yǎng)，并定期檢測(cè)，保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)。維護(hù)、保養(yǎng)、檢測(cè)應(yīng)當(dāng)做好記錄，并由有關(guān)人員簽字”。在實(shí)際運(yùn)行過程中，存在安全設(shè)施不能正常投用、操作記錄與實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)不一致、設(shè)備設(shè)施檢查維護(hù)缺失、操作方式不當(dāng)?shù)入[患。
01
新風(fēng)閥門不能正常投用。
如某些企業(yè)存在正常投用的RTO，新風(fēng)閥門無氣源、電源，即使可燃?xì)怏w檢測(cè)儀信號(hào)接入RTO程序控制系統(tǒng)，在聯(lián)鎖動(dòng)作時(shí)新風(fēng)閥門也不能及時(shí)打開進(jìn)行稀釋。(如下圖所示)
02
日常操作記錄與實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)不一致。
如某企業(yè)2022年7月2日從18:53開始到23:50，燃燒器一直持續(xù)故障報(bào)警，但操作記錄均為“正常”。
03
設(shè)備設(shè)施檢查維護(hù)缺失。
如某企業(yè)堿洗塔pH計(jì)外殼腐蝕嚴(yán)重，無法觀察顯示的數(shù)值。可能因堿液濃度低影響處理效果，造成RTO內(nèi)部腐蝕，帶來RTO設(shè)備變形、坍塌、廢氣泄漏等安全風(fēng)險(xiǎn)。pH計(jì)因長(zhǎng)期在酸(堿)環(huán)境中工作，一般連續(xù)使用2個(gè)月后顯示就會(huì)出現(xiàn)較大的誤差，需要人工分析(或標(biāo)注溶液校準(zhǔn))。
另外，某企業(yè)燃料油泵過濾器裝錯(cuò)方向，可能造成燃燒器噴嘴堵塞，影響RTO正常運(yùn)行。
04
操作方式不當(dāng)?shù)?，部分企業(yè)將廢氣引風(fēng)機(jī)頻率設(shè)置了“手動(dòng)”狀態(tài)。
該操作方式無法滿足精細(xì)化工企業(yè)間歇生產(chǎn)的特點(diǎn)，可能造成廢氣總管壓力劇烈波動(dòng)。若車間未設(shè)置引風(fēng)機(jī)，廢氣可能會(huì)反串；車間設(shè)置了引風(fēng)機(jī)，可能造成廢氣總管超壓泄漏。
原標(biāo)題：RTO典型問題隱患排查指南請(qǐng)收好！
