精细化工行业蓄热式热氧化炉系统安全设计优化.docx

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1、蓄热式热氧化炉(RegenerativeThermaIOxidizer,RTO)采用高热容量的蜂窝状陶瓷作为蓄热体，待处理有机废气与蓄热陶瓷体进行换热升温后，在氧化室中升温至760C燃烧,使其中的VOCs成分氧化分解成二氧化碳和水，净化后的达标气体与蓄热陶瓷体进行换热降温后经烟囱排入大气。在国外，蓄热式热氧化炉的市场占有份额高达70%。国内VOCS治理常用的技术有冷凝法、吸收法、吸附法、热力破坏法、膜分离法、低温等离子体、光催化氧化、生物处理法等。精细化工行业挥发性有机物(VOCs)具有种类繁多、组分复杂、波动性大等特点。目前常用的处理技术很难保证VOCS废气稳定达标排放。RTo具有净化效率高

2、、可适用组分复杂波动性大的VOCs、热回收效率高、运行稳定性好等优点，是目前适用性最好、净化效率最高的VOCS治理装置，随着国家对VOCs废气排放要求越来越严格,RTO在精细化工行业中得到了广泛应用。然而，在实际运行中，部分企业和供应商仅考虑系统的净化效率和能耗，而忽视了系统的安全性设计，导致RTO系统运行过程中时有安全事故发生。根据大气污染治理工程技术导则、蓄热燃烧法工业有机废气治理工程技术规范（征求意见稿）等规范，RTO系统主要包括污染气体收集和输送系统、气态污染物热力燃烧系统、控制与安全要求等。针对RTO系统安全设计，本文依据规范要求并结合工程经验，从废气输送管道设计、RTO系统主体设计

3、（含控制与安全要求）、RTO系统调试三个方面提出了以下几点分析和建议，供大家借鉴。1、废气输送管道设计1/生产车间输送系统设计精细化工行业的产品通常是间歇式生产，废气排放气量波动性较大，生产车间输送风机如采用定频控制，车间支管段内压力也会随废气排放气量波动而变化，存在支管段内废气压力不稳而泄漏的风险。因此，车间输送风机前端建议增加压力检测点，并根据现场实际情况设置压力参数，与车间输送风机联锁变频控制，维持车间支管段内压力稳定。1.2废气输送管道坡度和排凝设置精细化工行业废气成分复杂，波动性大，车间预净化一般会设置有冷凝和喷淋系统，起到消谷平峰的作用，然而，经过冷凝和喷淋后的废气含有大量饱和水蒸

4、气，如设计不合理，废气输送管道的拐点和低点会有积液凝聚，夏季积液挥发可能引发VoCS浓度超爆炸下限的风险，冬季积液冻结则可能造成管道损坏引发废气泄露的风险。因此，废气输送管道应依据石油化工金属管道布置设计规范要求，设计管道坡度，并在管道拐角和低点设置排凝点，定期排凝，避免管道内积液现象的产生。1.3 废气输送管道防静电设置废气输送管道一般距离较长、管线复杂，气体流速较快，管道内会有静电产生，如静电大量积聚，会引发爆炸等安全事故。因此，废气输送管道建议采用金属管道，并依据石油化工静电接地设计规范要求，做好管道法兰跨接和静电接地。1.4 废气输送管道压力控制设计依据大气污染治理工程技术导则要求，废

5、气输送管道整体宜呈微负压状态，可有效避免各管道内废气泄露、相互串气的风险。因此，废气输送管道需要做风压平衡计算，确保管道呈微负压状态。以浙江嘉兴某医药企业为例，计算步骤如下：1）确定计算范围：各单元风机出口到RTO前风机入口。2）参照简明通风设计手册，在6-14m5流速范围内根据废气流量计算废气输送管道管径。3）运用风压平衡计算软件：PipeFloExpert.4）选取介质为废气（空气），基本参数如表2所示。5）管道材质选择，该企业管道材质选取PP,绝对粗糙度系数为OQo5做出。6）管道走向绘制、管段长度和管径输入。7）各单元废气流量输入、RTo前风机压力拟输入。8）得出该企业全厂风压平衡计算

6、数据，如图1所示。表I介质（空气）基本参数-Ff-慢/C乐力，Py电PilS比一比4三I013X10I000Nm.hMd350PaE100OONn1h10(KM)Nm-650Pa(k-E1.-51mIl1.=Mmu1.=25mRTO的发机?100OPn-790P720Pa-720Pa1.=37m-MOpa河水部V780Pa-J15OOONm/h207,208-710Pe图I浙江a兴某医药企业风压平衡计算由图1可知，该企业各节点位置负压最小值为一孑SOPn,处于微负压状态，满足设计要求。此外，建议在废气输送管道与车间各支管节点位置设置压力检测点，远传操作界面，实时监控，确保废气输送管道与车间支管

7、节点位置负压，避免各节点位置泄漏、串气。1.5 废气输送管道阻火器和压力泄放设置通过对江苏多家医药化工企业RTO炉的安全事故调查分析，发现废气输送管道是目前发生爆炸事故的重灾区，因此，各生产车间出口管道上建议设置阻火器，避免爆炸事故扩散到各生产车间，并在废气输送管道的关键位置设置泄爆口，保证整个系统能够及时、有效的泄爆。依据石油化工企业设计防火规范要求，RTO属于明火设备，如RTO系统回火，会引发废气输送管道起火或爆炸等安全事故，因此，废气输送管道与RTO系统主体对接位置需设置阻火器，防止并阻断RTO系统回火。2、RTO系统主体设计此外，精细化工的RTO焚烧系统区别喷涂机印刷行业，精细化工行业

8、的废气特点及处理难度均比这几个行业复杂/难得多，RTO系统主体设计应更加注意如下5点。2.1、RTO设备材质选型精细化工行业废气中常含有卤代烧、无机氯离子、硫、氮等元素，燃烧过程中会有氯化物、硫化物等腐蚀性较强的物侦产生，因此，RTo设备材质选型应结合企业废气性质考虑，否则RTO设备各结构件极易腐蚀损坏，存在RTO设备变形、坍塌、废气泄漏等安全风险。2.2、RTO炉体内部清洗设置调研过江苏多家医药化工企业RTO炉,发现大部分企业RTO炉在运行一段时间后，蓄热床层底部有二次污染物大量积聚（如上图）、黏附现象，易造成蓄热床层底部堵塞，引发火灾等安全事故。以江苏盐城某医药企业为例，经过取样试验分析发

9、现，该二次污染物具有以下特性：良好的水溶性，同时易溶于乙醇；2）滴加碱液后有明显有机胺异味：3）马沸炉中加热至250C后发生升华现象，直接在炉壁结晶，加热至3C发生不完全燃烧；4）水溶液CoD高达数万kg1.,且水溶液含有大量氯离子。综上所述初步预计为三乙胺盐酸盐，针对该类企业，RTO蓄热床层底部建议增设清洗装置，对底部蓄热陶瓷体定期清洗，避免有机物黏附现象的产生。2.3、 RT。炉体压力泄放设计RTo炉蓄热床层堵塞或某一时间段废气浓度骤升时，RTo燃烧室存在超压的风险，因此，RTO燃烧室上应设置泄压阀，并在RTo进出口管路设置压差检测装置，根据现场实际情况设置压差参数，与RT。控制程序联锁，

10、当进出口管路的压力差值大于设定值时，及时打开泄压阀泄压。2.4、 1.E1.在线监测设置RT。系统上应设置1.E1.在线监测，用于实时监测待净化废气浓度值，当废气浓度瞬时值超过设定安全值后，采取稀释、走旁通等应对措施，避免高浓度废气直接进入RT。炉体从而引发安全事故。1.E1.在线监测的安装位置和选型应从时效性、准确性等方面考虑，确保RTO系统能够及时、有效的做出应对措施，一般医药企业废气总管混合废气浓度波动性大，比如某时刻该时间段混合废气浓度峰值在爆炸下限的27.3%,超过爆炸下限的25%,因RTo系统响应及时，避免了安全事故的发生。2.5、 UPS备用电源和压缩空气储气罐的设置RT。系统突然断气断电情况下，若RTO控制程序完全失电失气，RTo控制界面各关键节点参数无法实时反馈，阀门切换不到位，存在废气燃烧、爆炸等安全隐患，因此，RT。系统应设置UPS备用电源和压缩空气储气罐。