隨著對環境保護的日益重視，酸雨和霧霾汙染已經逐漸減少，但是臭氧汙（wū）染仍日益（yì）加重，成（chéng）為影響環境空氣質量的重要汙染源，近年來（lái）我國因臭氧汙染導致的（de）人口死亡數量平均增加10.7%。臭氧汙染的重要前體（tǐ）物是VOCs，在紫外線的作用下（xià），VOCs 和（hé）氮氧化物會發生一係列複雜的光化學反應，生成臭氧和霧霾（mái）二次顆（kē）粒。雖然環境（jìng）空氣中氮氧化物的濃度有一定程度的降低，但是VOCs 的減排進入了瓶頸期（qī），產生臭氧的反應中，VOCs 和（hé）氮氧化物非線性關係，僅通過氮氧化物的減排甚至會導致臭氧濃度的上升（shēng）。為了降低臭氧汙染，VOCs減排（pái）是重中之重。化工行業是我國工業體係的支柱行業（yè），也是VOCs 排放的重要行（háng）業。

       根據中國環境規劃院的（de）研究結果，我國VOCs 年（nián）排放量達（dá）到（dào）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50 個。化工（gōng）行（háng）業VOCs典型特征包括：廢（fèi）氣濃（nóng）度（dù）高、波動（dòng）性大、淨化效率要求高。

       蓄熱式燃燒技術（RTO）主要原理是：揮發性有機廢氣經過預熱室升溫後，進入燃燒室高溫焚燒（升溫到800℃），在富氧的條件下進行徹底的氧化分解，有機物氧化（huà）成水和二氧化碳，在經過（guò）另外一個蓄熱室的蓄熱體存儲熱量，存儲的熱量可以用於（yú）下一輪預熱新（xīn）進入的有機廢氣，經過周期（qī）性地改（gǎi）變氣（qì）流方向從而保持爐膛溫度的穩定。RTO 工藝流程圖見圖1。

       由於（yú）蓄熱式燃燒是（shì）一種徹底的氧化分解技術，淨化（huà）效率高，目前廣泛應用（yòng）於化工行業的VOCs 淨化。但（dàn）由於化工行業VOCs 廢氣濃（nóng）度高，且（qiě）波動性大，存（cún）在燃爆的可能性。2015 年3 月江蘇某化工企業RTO 淨化係統（tǒng）連續兩次（cì）發生爆炸，經濟損失達數百萬元；2020 年8 月19 日，浙江某化（huà）工企業RTO 淨（jìng）化裝置廢氣管道爆裂，導致生（shēng）產（chǎn）中斷；2019 年6 月15 日，安（ān）徽某化工（gōng）企業（yè）RTO 淨化係統短時間兩次發（fā）生（shēng）爆炸，淨化係統損毀嚴重。

       化工行業的VOCs 廢氣濃度一般（bān）比較高，在非正常工況下有可能會超過爆炸（zhà）限；雖然VOCs 汙染物濃度比較高，但是廢氣中的氧含量完（wán）全可以滿足燃燒爆炸的要求；在不合理設計或者裝（zhuāng）置非正常運行，而預防措施不（bú）到位時，RTO 裝置本身的明火（huǒ）、高熱物（wù）以及電火花和靜電等均可能成（chéng）為點火源。化工行業采用蓄（xù）熱式燃燒技術處理VOCs 廢氣時，需要重（chóng）點關注安全問題。

       1. 化工行業RTO 處理技術過程中爆炸要素分析根（gēn）據爆炸三要素：可燃物、助（zhù）燃物和點火源進行展開分析。

       1.1 可燃物（wù）

       （1）化工行業廢氣濃（nóng）度高（gāo）、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（nóng）度超過爆炸下限的情況出現。

       （2）部分生（shēng）產設備比如蒸餾釜（fǔ）處於故障狀態，VOCs 物料被加熱導（dǎo）致極高濃度的飽和有機物蒸汽進（jìn）入RTO 淨化裝置，導致混合廢（fèi）氣濃度超過爆炸下（xià）限的情況（kuàng）。

       （3）部分高沸點（diǎn）VOCs 廢氣在收集處理（lǐ）係統低溫處（chù）冷凝，RTO 處理（lǐ）係（xì）統啟動時，冷凝（níng）的液（yè）態有機物直接（jiē）進入RTO，或者在後期溫度升高時，冷凝的液態有機物揮發至氣相，進入RTO，導（dǎo）致RTO 內部混合廢氣濃度超（chāo）過爆炸下限的情況。

       （4）易聚合物質，如苯乙烯等，容易發生聚合沉（chén）積在RTO 下（xià）室體溫度相對較低的蓄（xù）熱體處，聚合物隨著溫度的變化（huà），可能（néng）發（fā）生二次揮發，導致RTO 內部局部濃度過高（gāo）超過爆炸下限的（de）情況。

       1.2 助燃物

       （1）化工（gōng）行業有機液體存（cún）儲與裝（zhuāng）卸廢氣以及進出料和反應（yīng）過程（chéng）的放空廢氣，為降低物料的損失，一般采（cǎi）取大管套小管的廢氣捕集方式（shì），該部分廢氣收集時，會引入一定（dìng）量的空氣。

       （2）反應釜的投料口、放料口和取（qǔ）樣口以及灌裝工位，一般采（cǎi）用集氣罩的廢氣收集方式，收集廢氣（qì）中除了少量的VOCs 外，基（jī）本以空氣（qì）為主（zhǔ）。

       （3）固液分離設備和幹燥設備，一般通過密閉的設備或者（zhě）增設密閉隔間收集廢氣，廢氣中會引入大量室內空氣。

       （4）廢水集輸（shū）和處（chù）理係統以及固廢貯存場所，一般（bān）通過全麵（miàn）換（huàn）風的方式收集廢（fèi）氣（qì），收（shōu）集廢氣中除了少量的VOCs 外，基本以空（kōng）氣為主。

       1.3 點（diǎn）火源

       （1）RTO 燃燒室內明火：當進入RTO 內的VOCs 燃燒釋放的潛熱不足以維（wéi）持RTO 正常運行所需（xū）要的溫度（dù）時，需要額外補充天然氣並點火升溫。RTO 爐內一直維持著高溫明火狀態（tài），是事故（gù）發生時*要考慮的點火源。

       （2）電（diàn）火花：一般RTO 的輔助加熱係統采用電火花點火器，在RTO 爐初始升（shēng）溫時，如果爐（lú）內有機（jī）物超過爆炸限，該電火花也可（kě）能成為點火源。

       （3）高熱物：RTO 升溫後，氧（yǎng）化爐內（nèi）的蓄熱陶瓷以及從氧化爐中取熱的廢氣均為高熱物，如因係（xì）統故障，高熱物回火逆流遇到可燃（rán）物（wù），或者（zhě）高於可爆炸成分（fèn）的起燃點時，高熱物也會成為點火源（yuán）。

       2. 安全防控分（fèn）析

       RTO 處理係統爆炸（zhà）的（de）發生，需要滿足三要素（sù），即可（kě）燃物、助燃物（wù）和點火源，所以安（ān）全防控措施主要針對（duì）以上三要素（sù）的防控。

       2.1 嚴（yán）控可燃物（wù）濃度

       考（kǎo）慮到RTO 本（běn）身具有（yǒu）明火，如果進口濃度（dù）超過爆炸下限，任何防控措施都無濟於事（shì），應嚴格控製RTO進口（kǒu）有機物的濃度，使其控製在對應氣體爆炸（zhà）下限的25% 以內（nèi）。防控措（cuò）施主要有：RTO 進氣管道上設置氣體濃度檢測，一級（jí）報警點為10%LEL，二級報警點為（wéi）20%，達到（dào）二級報警點時，切斷廢氣進氣，打開（kāi）新風補氣閥，對RTO 進行停機降（jiàng）；對（duì）於高濃度廢氣，RTO 入口加稀釋風（fēng）閥；廢氣入口加緩衝罐（guàn），緩衝罐的體積要設計得當；濃度監（jiān）測儀、稀釋風閥、RTO 風機（jī）等儀器（qì）設備之間的連鎖控製，對突發問題（tí）*時間做出正確的動作。

       2.2 安全風險評估

       RTO 處理係（xì）統（tǒng）的安全設施應與主體（tǐ）工程同時設計、同時施工、同時投入使用，化（huà）工行業廢氣成分複（fù）雜，應（yīng）進行安全風險評估論證，采用HAZOP 等（děng）軟件分析（xī）並（bìng）采取（qǔ）相應的安全（quán）措施。

       2.3 強化預處理措施

化工（gōng）行業廢氣（qì）排放濃度波動性大，一般會含有酸霧和顆粒物，在（zài）進入RTO 燃燒時，需要進行混（hún）勻和去（qù）除酸霧和顆粒物。建議企（qǐ）業（yè）采用PP 堿洗塔對有機（jī）廢氣進行預處理，由於PP 填料塔強度不高，在發生事故時極易泄爆，*大限度（dù）地（dì）保證係統安全。

       2.4 增設必（bì）要的防（fáng）火、防爆和泄爆等措施

廢氣收（shōu）集總管中安裝防火閥（fá），防火閥應符合GB15930 的（de）相關（guān）規定；在RTO 入口加裝（zhuāng）阻火器，阻火器（qì）應符合GB/T13347的相關規定（dìng）；在RTO 燃燒室、緩衝罐、管（guǎn）道拐彎處加泄爆片，防爆泄壓設計應符合GB 50160 的（de）相關規（guī）定；在RTO 設備附近設置（zhì）一些消防設施；風機、電機和置於現場的電氣儀表等設（shè）備的防爆等（děng）級應不低於現場級別。

       2.5 優化收集係（xì）統

廢氣的收集（jí）以及風機選用需進行規範化設（shè）計，廢氣收集管線需統籌規劃，形成支管－主管－處理裝置－總排口的收集處理係統，確保廢氣（qì）收集效果，收（shōu）集管網應考慮必要的防火和泄爆。采用金屬（shǔ）材質的收集管網時，應考慮靜電跨接、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（lú）設計時對廢氣進行氣流場和熱流場（chǎng）模擬，其中氣流場模擬確保RTO 爐內無死角，廢氣能（néng）夠（gòu）均勻流暢（chàng）通過，避免局部湍流或濃度過高；熱流場模擬確定陶瓷裝填（tián）量，選擇（zé）適（shì）宜熱回收效率，避免RTO 爐蓄熱（rè）室冷端溫（wēn）度（dù）過高，減少安全隱患（huàn）。

       2.7 優化運維措施

       處理係統合理（lǐ）有效的運維是保證正常穩定運行的必要條件，應定期對處理係統進行點檢（jiǎn）維修和排查隱患，比如（rú）及時（shí）排出收集管網中的積液，避免積液中的VOCs 再次揮發至氣相（xiàng），導致氣相中（zhōng）濃度過高；確保預處理設施的運行效率，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（rán）料供給係統應設置高低（dī）壓保護和泄漏報警裝置；壓縮空氣係統應設置低壓保護和（hé）報警裝置；設置UPS 備用電源和壓縮空氣儲氣（qì）罐；設置應急排空管道，嚴禁與高溫排空管道共用（yòng）煙囪排放；處理係統應設置安全儀表係統，對風機、閥門、燃燒器、爐膛和廢氣管道等設備設施（shī）的關鍵參數進行實（shí）時監控和聯鎖；關鍵（jiàn）設（shè）備安全儀表係統應不低於SIL2 標準設計。

       2.9 漸進化科學調試

       RTO 爐調試時理應先進行空載調試，待空載（zǎi）調試（shì）穩定後再（zài）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（fèi）氣（qì）。同時對擬接入高濃度廢氣的排放流（liú）量、排放濃度進行（háng）檢測，重點關注峰時濃度，峰（fēng）值濃度不得超高混合（hé）廢氣（qì）爆炸下限的25%。

       3. 實際案例分（fèn）析

       某化工行（háng）業廢氣風量為30000 m3/h，廢氣中（zhōng）含有鹽酸、顆粒物和（hé）VOCs，采（cǎi）用堿洗+ 幹式過濾+RTO 處理（lǐ）企業混合廢氣，RTO 為三室RTO，VOCs 進氣濃度為1250mg/m3，綜（zōng）合淨化（huà）效率可以達到99%。目前已連續穩定運行5 年，該（gāi）處理係統的安全控製措施詳見（jiàn）下表（biǎo）。

       4. 結（jié）語

       蓄熱式燃燒技術是處理化工行業VOCs 廢氣（qì）的一種高效（xiào）治理技術，具有（yǒu）廣泛（fàn）的應用前景。化工行業VOCs 廢氣濃度高、波動大，蓄熱式燃燒技術由於燃燒室（shì）內有明（míng）火，設計不當容易造成安全（quán）事故。結合實際工程經驗和爆炸三要素（sù），係統進行了（le）安全防控分析，結合實際案例表明，係統的安全設計可以（yǐ）顯著降低安全風險，確保蓄熱式燃（rán）燒裝置安全穩定高效地（dì）運行，為化工行業采用蓄熱式燃燒（shāo）技（jì）術（shù）對VOCs 廢氣進行治理提供了一定的指導。