隨著對環境保護的日益重視，酸雨（yǔ）和霧（wù）霾汙染已經逐漸（jiàn）減少，但是（shì）臭氧汙（wū）染仍日益加重，成為影響環境空氣（qì）質量的重要汙染源，近年來我（wǒ）國因臭（chòu）氧汙染導致的人口（kǒu）死亡數量平均增加10.7%。臭氧汙染的重要前體物是VOCs，在紫外線的作用下，VOCs 和氮氧化（huà）物會發生一（yī）係列複雜的光化學反應，生（shēng）成臭氧和霧霾（mái）二次顆粒。雖然環境空氣中氮氧化物的濃度有一定程（chéng）度的降（jiàng）低，但是（shì）VOCs 的減排進入了瓶頸期，產生臭氧的反應中，VOCs 和氮（dàn）氧化物非線性關係，僅通過氮氧化物的減排甚至會導致臭氧濃度的上升。為了降低（dī）臭（chòu）氧汙染，VOCs減排是重中之重。化工（gōng）行業是（shì）我（wǒ）國工業體係的支柱行業，也是VOCs 排放（fàng）的重要行業。

       根據中國環境規劃院的研究結果，我國VOCs 年排放量達到3100 噸，我國涉及VOCs 排放的行業超過120 個，其中年排放量超過1 萬噸的行業超過（guò）50 個。化工行業VOCs典型特征包括：廢氣濃度高、波動（dòng）性大、淨化效率要求高。

       蓄熱式燃燒技術（RTO）主要（yào）原（yuán）理是：揮發性有機廢氣經過預熱室升溫後，進入燃燒室高溫焚燒（升溫（wēn）到800℃），在富（fù）氧的條件下進行徹底的氧化分解（jiě），有機物氧化成水和二氧化（huà）碳，在經過另（lìng）外一（yī）個蓄熱室的蓄熱體存儲熱量（liàng），存儲的熱量可以用於下一輪預熱新進入的有機廢氣，經過周期性地（dì）改變氣流方向（xiàng）從而（ér）保持爐膛溫度的（de）穩定。RTO 工藝流程圖見圖1。

       由（yóu）於蓄熱式燃燒是一種徹底（dǐ）的氧化分解技術，淨化效率高，目前廣泛應（yīng）用於化工（gōng）行業的VOCs 淨化。但由於化工行業VOCs 廢氣濃度高，且波動性大，存在燃爆的可能性。2015 年（nián）3 月江（jiāng）蘇（sū）某化（huà）工企業RTO 淨化係統連續兩次發生爆炸，經濟損失達數百萬元；2020 年8 月19 日，浙江某化工企業RTO 淨化（huà）裝（zhuāng）置廢氣管道爆（bào）裂，導致（zhì）生產中斷；2019 年6 月15 日（rì），安徽某化工企業RTO 淨化係統短時間兩次發生爆炸，淨化係統損毀（huǐ）嚴重。

       化工（gōng）行業的VOCs 廢氣濃度一般比較高，在非正（zhèng）常工況下有可能會超過爆炸限；雖然VOCs 汙（wū）染物濃（nóng）度比較高，但是廢氣中的氧含量完全可以（yǐ）滿足燃（rán）燒爆炸的要求；在不合理設計或者裝置非正常（cháng）運行，而預防措（cuò）施不到位時，RTO 裝置本身的明火、高熱物以及電火花和靜電等均可能成為點火源。化工行業采用蓄熱式燃燒技術處理VOCs 廢氣時，需要重點關注安全問題。

       1. 化工行業RTO 處理（lǐ）技術過程中爆炸要素分析根據爆炸三要素（sù）：可燃物、助燃物（wù）和點火源進行展開分析。

       1.1 可燃物

       （1）化工（gōng）行業廢氣濃度高、波動性大，在某些工況條件下，比如真空泵其中開啟時，可能存在VOCs 廢氣濃度超過爆炸下限的情況出（chū）現。

       （2）部分生產設（shè）備比如蒸餾釜處於故障狀態，VOCs 物料被（bèi）加熱導致極高濃度的飽和有機（jī）物蒸汽進入RTO 淨化裝置（zhì），導致混合廢氣濃度超過爆炸下限的情況。

       （3）部分高沸點（diǎn）VOCs 廢氣在收集處理係統低溫處冷凝，RTO 處理（lǐ）係統啟動時，冷凝的液態有機物直接進入（rù）RTO，或者（zhě）在後期溫度（dù）升高時，冷凝的液態有機物（wù）揮發（fā）至氣相，進入RTO，導致RTO 內部混合廢氣濃度超過爆（bào）炸下限（xiàn）的情況。

       （4）易聚合（hé）物質，如苯乙烯等，容易發生聚合沉（chén）積在（zài）RTO 下室體溫度相對較低的蓄熱體處，聚合（hé）物隨著溫度的變化，可能發（fā）生二次揮發，導致RTO 內部局（jú）部濃度過（guò）高超過（guò）爆炸下限的情（qíng）況。

       1.2 助燃物

       （1）化工行業有（yǒu）機液體存儲與（yǔ）裝卸廢（fèi）氣（qì）以及進出料和反應過程的放空廢氣，為降低物料的損失，一般采取（qǔ）大管套（tào）小管的廢氣捕集（jí）方式，該部分廢氣（qì）收集時，會引（yǐn）入一（yī）定（dìng）量（liàng）的空氣。

       （2）反應釜的（de）投料口、放料口和取樣口以（yǐ）及灌裝工位，一般采用集（jí）氣罩的廢氣收集（jí）方式，收集廢氣中除了少量的VOCs 外，基本以空氣為主。

       （3）固（gù）液分離設備和幹燥（zào）設備（bèi），一般通過密閉的設備或者增設密閉隔間（jiān）收集廢氣，廢氣中會引入大量室內空（kōng）氣。

       （4）廢水集輸和處理係統以及固廢貯存場所，一（yī）般通過全麵換風的方式收集廢氣，收集（jí）廢氣中除了（le）少量的VOCs 外，基本以空氣為主。

       1.3 點火源

       （1）RTO 燃燒室內明火：當進入RTO 內（nèi）的VOCs 燃燒釋放的潛熱（rè）不足以維持RTO 正常運行所需要的溫度時，需要額外補充天（tiān）然氣並點火升溫。RTO 爐內一直維持著高溫明火（huǒ）狀態，是事（shì）故發生（shēng）時*要考慮的點火源。

       （2）電火花（huā）：一（yī）般（bān）RTO 的輔助加熱係統采用電火花點（diǎn）火器，在RTO 爐初始升溫時，如果爐內有機物超過爆炸限，該電火花也可能成為點火源。

       （3）高熱物（wù）：RTO 升溫後，氧化（huà）爐內（nèi）的蓄熱陶瓷（cí）以及從氧化爐中取熱的廢氣均為高熱物，如（rú）因係統（tǒng）故障，高熱物回（huí）火逆流遇到可燃（rán）物，或者高於可爆炸成分的起燃點時，高熱物也（yě）會成為點火源。

       2. 安全防控（kòng）分析

       RTO 處（chù）理係統爆炸的發生，需要滿足三要素，即可燃物、助燃物（wù）和點（diǎn）火源，所以安（ān）全防控措施主要針對以上三要素的防控。

       2.1 嚴控可燃物濃度（dù）

       考慮到RTO 本身具有明火，如果進口濃度超過爆炸（zhà）下限，任何防控措施都無（wú）濟於事，應嚴格控製RTO進口有機物的濃度，使其控製在對應氣體爆炸下限的25% 以（yǐ）內。防控措（cuò）施主要有：RTO 進氣管道上（shàng）設置（zhì）氣體濃度檢測，一級報警點為10%LEL，二級報警點為20%，達到二級報警點時，切斷廢氣進氣，打開新風補氣閥，對RTO 進行停機降；對（duì）於高濃度廢氣，RTO 入口加稀釋（shì）風閥；廢氣入口加緩衝罐，緩衝罐的體積要設計得當；濃度（dù）監測儀、稀（xī）釋風（fēng）閥、RTO 風機等儀（yí）器設備之間的連鎖控製（zhì），對突發問題*時間（jiān）做出正確的（de）動（dòng）作。

       2.2 安全風險評估

       RTO 處理係統的（de）安全設施應與主體工程同時設計、同時施工、同時投入使用，化工行業廢氣成分複（fù）雜，應進行安全風險評估論證，采用HAZOP 等軟件分析並采取相應的安全措施。

       2.3 強化預處理措施

化工行業廢氣排（pái）放濃度波動性大，一般會含有酸霧和顆（kē）粒物，在進入RTO 燃燒時，需要進行混勻和去除酸霧和顆粒物。建議企業采用PP 堿洗塔對有機廢氣進行（háng）預處理，由於PP 填料塔強度不高，在發生事故時極易泄爆，*大限度地保證係統安全。

       2.4 增設必要的防火、防爆和泄（xiè）爆等措施

廢氣收集總管中安裝防火閥，防火閥應符合GB15930 的相關規定；在RTO 入口（kǒu）加裝阻火器，阻火器應符合GB/T13347的相關規定；在（zài）RTO 燃燒室、緩衝罐、管道拐彎處加泄爆片，防爆（bào）泄壓設計應符合GB 50160 的相關規定；在RTO 設備附近（jìn）設置一些消防（fáng）設施；風機、電機和置於現場的電氣儀表（biǎo）等設備的防爆等級應不低於現場級別。

       2.5 優化（huà）收集係統

廢氣的收集以及風機選用需（xū）進行規範化設計，廢氣收集管線需統籌規劃，形成支管－主管－處理裝置－總（zǒng）排口的收集處理係統，確保廢氣收集效果，收集管網（wǎng）應考慮（lǜ）必要（yào）的防火和泄爆。采用金屬材質的收集管網時，應考慮（lǜ）靜電跨接、係統接地等措施，及時導出靜電，避免積聚，接地電阻應小於4Q，防雷設計應符（fú）合GB 50057、SH/T3038 的相關規定；避免管道中存在直角和尖角，減少因摩擦而導致的靜電。

       2.6 優化處理係統

       RTO 爐設計時對廢氣進（jìn）行氣流場和熱流場模擬，其中氣流場模擬確保RTO 爐內無死角，廢氣能夠（gòu）均勻流暢通過，避免局（jú）部湍流或（huò）濃度過高；熱流場模擬確定陶瓷裝填量，選擇適宜（yí）熱回收效率，避免RTO 爐蓄熱室冷端溫度過高，減（jiǎn）少安全隱（yǐn）患。

       2.7 優化運維（wéi）措施

       處理係統合理有效的運維是保證（zhèng）正常穩定運行的必要條件，應定期對處理係統進行（háng）點檢維修（xiū）和排（pái）查隱患，比如及時排出收（shōu）集管網中的積液，避免積液中的VOCs 再次揮發至氣相，導致氣相中濃度過高；確保預（yù）處理設施的運（yùn）行效率，避免RTO爐中填料堵塞，引發斷流造成安全隱患。

       2.8 設置各類安全預警措施

       燃料供給係統應（yīng）設置高低壓（yā）保護和泄漏報警裝置；壓（yā）縮空氣係（xì）統應設置低壓保（bǎo）護和報警（jǐng）裝置；設置UPS 備用電源和壓縮空氣儲氣罐；設置應急（jí）排空管道，嚴禁與高溫排空管道共用煙囪排放；處理係統應設置安全儀表係統，對風（fēng）機、閥門、燃（rán）燒器、爐膛和廢（fèi）氣管道等設備設施的關鍵（jiàn）參數進行實（shí）時（shí）監控和聯鎖；關鍵設備安全儀表係統應不低於SIL2 標（biāo）準設計。

       2.9 漸（jiàn）進化科（kē）學（xué）調試

       RTO 爐調試時理應先進行空載調試（shì），待空載調（diào）試穩定後再逐步接入低濃度有機廢氣，如企業汙水池加蓋收集後廢氣、車間換風廢氣等，*終再逐步接入高濃度廢氣。同時對擬接入高濃度廢氣的排放（fàng）流量（liàng）、排放（fàng）濃度進行檢（jiǎn）測，重點關注峰時濃度，峰值濃度不得超高（gāo）混合廢氣爆炸下限的25%。

       3. 實際案例分析

       某化工行（háng）業廢（fèi）氣風量為30000 m3/h，廢氣中含有鹽酸、顆粒物和（hé）VOCs，采用堿洗+ 幹式過濾+RTO 處理企業混（hún）合廢氣，RTO 為三室RTO，VOCs 進氣濃度為1250mg/m3，綜合淨化效率可以達到99%。目（mù）前已連續穩定運行5 年，該處理（lǐ）係統的安全控製措施詳見下表。

       4. 結語

       蓄熱式燃燒（shāo）技術（shù）是處理化工行業（yè）VOCs 廢氣的一種高效（xiào）治理技術，具有廣泛的應用前景。化工行業VOCs 廢氣濃度高、波動大，蓄熱式燃燒（shāo）技術由於燃燒（shāo）室內有明火，設計不當容易造成安全事故。結合實際工程經驗和爆炸三要素，係統進行了安全防控分（fèn）析，結合實際案（àn）例表（biǎo）明，係統的安全設計可以顯著降低安全風險，確保蓄（xù）熱（rè）式燃燒裝置安全穩定高效地運行（háng），為化工行業采用蓄熱式燃燒技術（shù）對VOCs 廢氣進行治理提供了一定的指導。