化工废气使用RTO燃烧的安全隐患分析

随着精细化工行业 VOCs 整治要求的不断提高，治理方式也越来越多，蓄热式废气焚烧炉 (RTO ) 偶尔也被用在医药、化工等企业的有机废气处理中，但由于精细化工行业废气成份复杂多变、浓度波动大，个别企业废气收集系统、预处理系统、RTO 炉设计不当等种种原因，RTO安全事故时有发生。

蓄热式废气焚烧炉 (R egenerative T herm al O xidizer，简称RTO )，废气焚烧装置投资较高，企业一般不会配备多套焚烧装置，而汇总后的废气种类多，成分复杂，产生源头多，加之 RTO厂商和企业安全设计经验匮乏，导致RTO设备在投入使用后 ，发生不少生产安全事故。以下对江苏某化工企业使用RTO后，发生的爆炸事故案例进行分析，供广大化工企业借鉴。

江苏某化工企业RTO 净化系统在2015年3月8 日9 时43 分和3月27 日3 时20 分两次发生了爆炸。聚合物多元醇车间引风机损坏，现场仪表烧毁，RTO 部分装置损毁严重，直接经济损失达100 余万元。

该企业生产方式为间歇性生产，根据企业提供资料，事故发生时仅 POP、PL 1/PL 2产品的工艺废气通过DN50～DN350不等的金属管道进行了收集 (主要污染物为环氧乙烷、环氧丙烷、三甲胺、异丙醇、苯乙烯、丙烯腈等)，废气收集后通过引风机进入RTO焚烧，该RTO为R — R TO (旋转式蓄热焚烧炉 )。废气收集、处理的详细流程如图1 所示。

调查发现，企业真空泵尾气出口温度达73℃ 以上，根据有机废气冷凝效率计算，公式见式 (1) ～ (3)。

　式中：C l 为气体的冷凝前浓度，g/m ;C2 为气体的冷凝后浓度，g/m;M 为气体物质的分子量;P l为气体在T1 时饱和蒸气压;P2为气体在T2时饱和蒸气压;R 为常数 ，为 8.314;P 为大气压，101325 Pa;r/为冷凝效率 。

在75℃时，对应排气中有机物最高饱和质量浓度及爆炸范围相关数据详见表1。

　根据表1，通过理论计算，当真空泵出口尾气温度为75℃时，各有机物饱和浓度均极高，如果废气稀释倍数不够极易发生安全事故。现场测得单套 PL 真空泵中环氧乙烷废气流量约120 m /h，3 套合计360 m /h ，事故发生时焚烧炉实际处理风量不超过5000 m /h ，混合气体中有机物总浓度的对应体积比约7.2%，即使仅接入1 套含环氧乙烷尾气，其平均浓度2.4%也处于对应的爆炸范围之内，由此可见，真空泵出口尾气排放温度过高，而有机物沸点较低，导致污染物排放浓度过高，同时相应的稀释倍数不够，外加环氧丙烷、环氧乙烷的化学性质活泼，最终导致接入焚烧炉 中的废气达到相应爆炸极限，从而造成爆炸事故的发生。

调查过程发现对于真空泵高浓度有机废气，企业均未进行冷凝回收预处理 ，且 目前企业对 PL 系统真空泵出口尾气所设计的收集方式极不合理 ，真空泵出口所配备的伞形罩集气量有限，尾气收集总管仅 D N 50，正常运行时系统稀释 风量难以保证。

该企业 P O P 、PL 1、PL 2 车间对有机废气所采用的活性炭吸附未配备脱附再生系统，基无效，末端所配置的不锈钢高压风机无变频系统 ，导致废气收集管路系统中负压值过高，能耗较高且不利于有机物的冷凝 回收，所采用的金属材质水洗塔强度较高，当系统发生爆炸等意外事故时无法起到有效泄爆的效果，导致爆炸产生的冲击波沿着管道进一步往生产车间传导，加剧 了爆炸的次生危害。

本项目中部分产品含有氯元素，所采用的设备本体为SUS304，旋转阀材质为SUS3 16L ，诸多案例表明，蓄热陶瓷体由于质量较大，支撑件通常要承受较大的应力腐蚀，当体系含氯时(如环氧氯丙烷 ) 高温焚烧处理过程中将产生HCl等污染物，对设备本体、RTO 炉旋转阀易产生较大腐蚀，系统难以稳定、有效运行 。

其次项目废气中含有部分丙烯腈、苯乙烯等有机物，上述物料在温度较高时极易发生自聚合，导致RTO炉蓄热陶瓷体在使用一段时间后设备阻力变大，同时底部有高沸点有机物粘附现象，易引起火灾等安全事故。

综上所述，笔者详细调研了化工企业的生产工艺后建议：如果企业不能充分了解工艺过程中有机废气的排放特征，就无法确保RTO进口有机物的浓度低于爆炸极限下限的25%，那么发生安全事故的几率就大大提高。而目前大部分企业并没有专门配置相关专业的人才，更有甚者，车间本身的收集系统、与处理措施都不够合理，因此从安全角度出发，建议化工生产企业使用其它更为温和的治理方式。

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