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VOCs廢氣處理工藝之RTO危害要素分析及對(duì)策

VOCs廢氣處理工藝之RTO危害要素分析及對(duì)策摘要

摘要: 蓄 熱式熱氧化爐(RTO)是一種高效有機(jī)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(yùn)行成本低、能處理大風(fēng)量低濃度廢氣等特點(diǎn)。 本文

摘要:熱式熱氧化爐(RTO)是一種高效有機(jī)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(yùn)行成本低、能處理大風(fēng)量低濃度廢氣等特點(diǎn)。本文對(duì)RTO及相關(guān)設(shè)施危害因素進(jìn)行詳細(xì)分析。

 

1. RTO工作原理介紹

 
 

 

 

目前,在國(guó)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(jiàn)圖1),即RTO分為三個(gè)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(guò)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(jī)物,則會(huì)氧化生成氯化氫(HCl)、二氧化硫(SO2)等氣體。

 

首先廢氣通過(guò)管道經(jīng)RTO進(jìn)口閥進(jìn)入第1個(gè)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(guò)第3個(gè)蓄熱填充床被冷卻后,部分冷卻凈化氣體吹掃第2個(gè)蓄熱填充床,部分冷卻凈化氣體經(jīng)RTO引風(fēng)機(jī)進(jìn)入尾氣吸收系統(tǒng),噴淋吸收后達(dá)標(biāo)排放至大氣環(huán)境,三個(gè)蓄熱填充床依次經(jīng)歷加熱(氧化分解)、冷卻、吹掃等三個(gè)步驟,通過(guò)RTO進(jìn)口閥、出口閥、吹掃閥自動(dòng)切換,周而復(fù)始,循環(huán)操作。

rto

 

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(jì)中未考慮使用RTO

 

在增上RTO時(shí),僅考慮RTO裝置本身對(duì)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(duì)前、后附屬處理設(shè)施未進(jìn)行考慮,企業(yè)又未對(duì)設(shè)備配套進(jìn)行正規(guī)設(shè)計(jì),致使情況較為復(fù)雜的企業(yè)系統(tǒng)運(yùn)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(wèn)題,原料廢氣及放空等管線(xiàn),中小企業(yè)會(huì)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(xiàn)未考慮防靜電設(shè)計(jì),易使靜電積聚,在廢氣濃度超過(guò)爆炸極限時(shí),管線(xiàn)內(nèi)發(fā)生爆炸。

 

(3)儀表報(bào)警、連鎖設(shè)施不足

 

RTO設(shè)施生產(chǎn)廠家,設(shè)計(jì)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(bào)警儀,無(wú)法及早知道廢氣濃度超標(biāo)并及時(shí)采取措施避免爐堂溫度超高、尾氣溫度同時(shí)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(xiàn)防靜電設(shè)施、原料廢氣進(jìn)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(jī)廢氣,除有機(jī)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(huì)導(dǎo)致氣量偏大,腐蝕設(shè)備管線(xiàn),縮短設(shè)備、管線(xiàn)使用壽命、廢氣指標(biāo)不合格。

圖片

 

3.安全對(duì)策措施

 
 

 

 

企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身實(shí)際工況,包括廢氣來(lái)源、組成、濃度變化、氣量大小等,在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮可能產(chǎn)生的不利因素環(huán)節(jié),根據(jù)實(shí)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(gè)方面。

 

(1)去除不宜進(jìn)入RTO的有機(jī)廢氣組分

 

去除不宜進(jìn)入RTO的有機(jī)廢氣組分。如采用冷凝方式回收部分高濃度有機(jī)廢氣組分;設(shè)置水噴淋裝置吸收洗滌酸、堿類(lèi)氣體,保證進(jìn)入RTO有機(jī)氣體達(dá)到進(jìn)氣指標(biāo)要求。

 

(2)保證廢氣濃度、氣量相對(duì)穩(wěn)定

 

在有機(jī)廢氣進(jìn)入RTO前,設(shè)置足夠容積的緩沖罐,增加廢氣的停留時(shí)問(wèn),較好地混合氣體濃度,并根據(jù)需要補(bǔ)充風(fēng)量,避免高濃度、大氣量廢氣直接進(jìn)入RTO。

 

(3)確保有機(jī)廢氣濃度不超標(biāo)

 

嚴(yán)格控制進(jìn)爐前廢氣濃度在其有機(jī)物的爆炸極限下限(LEL)的25%以下(GB20101),否則應(yīng)采用空氣強(qiáng)制稀釋。

 

(4)提高自動(dòng)化控制程度

 

對(duì)關(guān)鍵操作參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和進(jìn)行連鎖控制,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)、閥門(mén)、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(jī)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(jìn)氣量/噴油量等實(shí)行聯(lián)鎖,調(diào)節(jié)燃燒室溫度;熱氧化室負(fù)壓與引風(fēng)機(jī)的連鎖控制,使設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)熱氧化室保持微負(fù)壓狀態(tài),確保高溫?zé)煔獠换亓?排煙溫度與進(jìn)氣閥門(mén)進(jìn)行連鎖控制,當(dāng)排煙溫度超過(guò)一定限值后,進(jìn)氣閥門(mén)主動(dòng)關(guān)閉,白動(dòng)打開(kāi)旁通緊急排放閥,確保有機(jī)廢氣不會(huì)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(xiàn)等位置設(shè)置回火裝置;緊急排放閥宜設(shè)置遠(yuǎn)程獨(dú)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(xiàn)宜采用金屬材質(zhì),連接法蘭進(jìn)行跨接,系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)爐前管線(xiàn)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(jī)氣體濃度檢測(cè)設(shè)施并設(shè)置緊急排放口。

 

(7)防止爆炸危害擴(kuò)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(jī)。

 

(8)設(shè)計(jì)適合自身的流程

 

設(shè)計(jì)適合自身的流程。如緩沖罐與焚燒爐宜拉開(kāi)足夠距離,以保證有機(jī)廢氣濃度高時(shí),有足夠時(shí)問(wèn)保證直接排放連鎖動(dòng)作。

 

(9)編制符合實(shí)際的《安全操作規(guī)程》等

 

編制符合實(shí)際的《安全操作規(guī)程》,并對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn),熟悉開(kāi)、停工及緊急狀態(tài)的操作要求。

 

《有機(jī)廢氣凈化裝置安全技術(shù)》GB20101-2006

 

《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50058-2014

 

《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50016-2018

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