隨著對環境保護的日益重視（shì），酸雨（yǔ）和霧霾汙染已經逐漸減少，但（dàn）是臭氧汙染仍日益（yì）加重，成為影響環（huán）境空氣（qì）質量的重要汙染源，近年來我國因臭氧汙染導（dǎo）致的人口死亡數量平均增（zēng）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（hé）氮（dàn）氧化物會發生一係列複雜的光化（huà）學反（fǎn）應，生成臭氧和霧霾二次顆粒。雖然環境空氣中氮氧（yǎng）化物的濃度有一定（dìng）程度（dù）的降低，但是VOCs 的減排進入了瓶頸期，產生臭（chòu）氧（yǎng）的反應中，VOCs 和氮氧化物非線性關係（xì），僅通過氮氧化物的減排甚至會導致臭氧濃度（dù）的上升。為了降低臭氧汙染，VOCs減排是重中之重。化工行業是我國工（gōng）業體係的支柱行業，也是（shì）VOCs 排放的重要行業。

       根據（jù）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（de）行業超過120 個，其中年排（pái）放量超過1 萬噸的（de）行業超過50 個（gè）。化工行業VOCs典型特征包括：廢氣（qì）濃（nóng）度高、波動性大、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（jiě），有機物氧化成水和二氧化碳，在經過另外一（yī）個蓄熱（rè）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（qì），經過周期（qī）性地改（gǎi）變氣流方向從而保持爐（lú）膛溫（wēn）度的穩定。RTO 工藝流程圖見圖1。

       由於蓄熱式燃燒是一種徹底的氧化分解技術，淨化效率高，目前（qián）廣泛應用於化（huà）工行業的VOCs 淨化。但由於化（huà）工行業VOCs 廢氣濃度高，且波動性大，存在燃（rán）爆的（de）可能性。2015 年3 月江蘇某化工企業RTO 淨化係統連續兩（liǎng）次發生爆炸，經濟（jì）損失達（dá）數百萬元；2020 年8 月19 日，浙江某化工企業RTO 淨化裝置廢氣管道爆裂，導致生產中斷；2019 年6 月15 日，安徽某化工（gōng）企業RTO 淨化（huà）係統短時間兩次發生爆炸，淨化係統（tǒng）損毀嚴重。

       化工行業的VOCs 廢氣濃度一般比較高，在非正常工況下有（yǒu）可能會超過爆炸（zhà）限；雖然VOCs 汙染（rǎn）物濃度比較（jiào）高，但是廢氣中的氧含量完全可以滿足燃燒爆炸的要求；在（zài）不（bú）合理設計或者裝置非正常運（yùn）行，而預防措施（shī）不到位時，RTO 裝置本身（shēn）的明火、高熱物以及電火（huǒ）花和靜電（diàn）等（děng）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（diǎn）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（xī）根據爆炸三要素：可燃物、助燃物和點火源進行展開分析。

       1.1 可燃物

       （1）化工行業廢氣濃度高、波（bō）動性大，在（zài）某些工況條件下，比如真（zhēn）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）部分生產設備比如蒸餾（liú）釜處於（yú）故障狀態，VOCs 物料（liào）被加熱導致極高濃度的飽和有機物蒸汽進入RTO 淨化裝置，導致混合廢氣濃度超過爆炸下限的情（qíng）況。

       （3）部分高沸點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（níng）的液態有機物直接進入RTO，或者在後期溫度（dù）升高（gāo）時，冷凝（níng）的液態有機物揮發至氣相，進入RTO，導致RTO 內部混合廢氣濃度超過爆炸下限的情況。

       （4）易聚（jù）合物質，如苯乙烯等，容易（yì）發生聚合（hé）沉（chén）積在RTO 下室體（tǐ）溫度相對較低的蓄熱體處，聚合物隨著溫度的（de）變化，可能發（fā）生二次揮發，導（dǎo）致RTO 內部局部濃度過高超過（guò）爆炸下（xià）限的情況。

       1.2 助燃物

       （1）化工行業有機液體存儲與裝卸（xiè）廢氣以及進出（chū）料和反應過程的放空廢氣，為降低物料的損失，一般采取大管套小管的廢氣（qì）捕集方式，該部（bù）分（fèn）廢氣收集時，會引入一（yī）定量的空氣（qì）。

       （2）反應釜的投（tóu）料口、放（fàng）料口和（hé）取樣口（kǒu）以及灌裝（zhuāng）工位，一般采用集氣罩的廢氣收集方式，收集（jí）廢氣中除了少（shǎo）量的VOCs 外，基本以空氣為（wéi）主。

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

       （4）廢水集（jí）輸和處理係統以及固廢貯存場所，一般通過全麵換（huàn）風的方式收集廢氣，收集廢氣中除了少（shǎo）量的VOCs 外，基本以空氣為主。

       1.3 點（diǎn）火源

       （1）RTO 燃燒室內明火：當進入（rù）RTO 內的VOCs 燃燒釋放的潛熱不足（zú）以（yǐ）維持RTO 正常運行所需要的溫度時，需要額外補充天然（rán）氣並點火升（shēng）溫。RTO 爐內一直維持著高溫明火狀態，是事故（gù）發生時*要考慮的點火源。

       （2）電火花（huā）：一般RTO 的輔助加熱係統采用（yòng）電火花點火器，在RTO 爐初始（shǐ）升溫時，如果爐（lú）內有機物（wù）超過爆（bào）炸限，該（gāi）電火花也可能成為點火源。

       （3）高熱物：RTO 升溫後（hòu），氧（yǎng）化爐內的蓄（xù）熱陶瓷以及從氧化爐中取熱的廢氣均為高熱（rè）物，如因係（xì）統故障，高熱物回（huí）火逆流遇到可燃物，或者高（gāo）於可爆炸成分的起燃點時，高熱物也會成為點火（huǒ）源。

       2. 安全（quán）防（fáng）控（kòng）分析

       RTO 處理係統爆炸的發生，需要滿（mǎn）足三要素，即可燃物、助燃物和（hé）點火源，所以安全防控措施主要針對以上（shàng）三要素的防控。

       2.1 嚴控可燃物（wù）濃度

       考慮到RTO 本（běn）身具有明火，如果進口濃度超過爆炸下限，任何（hé）防控措施都無濟於事，應嚴格控製RTO進口有機（jī）物的濃度，使其控製在對應氣體爆炸下（xià）限的25% 以內。防控措施主（zhǔ）要有：RTO 進氣管道上設置氣體濃度檢測，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（qì）閥，對RTO 進行停機降；對於高（gāo）濃度（dù）廢氣，RTO 入口（kǒu）加（jiā）稀釋風閥；廢氣入口加（jiā）緩衝罐，緩衝罐的體積要設計得當；濃度監（jiān）測儀、稀釋風（fēng）閥、RTO 風機等儀器設備（bèi）之間的連鎖控製，對突發問（wèn）題*時間做出正（zhèng）確的動作。

       2.2 安全風險評估

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

       2.3 強化預處理措（cuò）施（shī）

化工行業廢氣排放濃度波動性大，一般（bān）會含有（yǒu）酸霧（wù）和顆粒物，在進入RTO 燃（rán）燒（shāo）時，需要進行混勻和去除（chú）酸霧和顆粒物。建議企業采用PP 堿洗塔對有（yǒu）機廢氣進行預處理，由於PP 填料塔強度不高，在發生事故時極易泄爆，*大限度地保證係統安全。

       2.4 增（zēng）設必要的防火、防爆和泄爆等措（cuò）施

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

       2.5 優化（huà）收集係統

廢氣的收集以及風機選用需進（jìn）行規範化設計，廢氣（qì）收（shōu）集管線（xiàn）需統籌規劃，形（xíng）成支管－主管－處理裝置－總排口的收集處理係統，確（què）保廢（fèi）氣收集效果，收集管網應考（kǎo）慮必要的防火和泄爆（bào）。采用金（jīn）屬材質的收（shōu）集管網時，應考慮靜電跨接、係統接地等措施，及時導出靜（jìng）電，避免積（jī）聚，接地電阻（zǔ）應小於4Q，防雷設計應（yīng）符合GB 50057、SH/T3038 的相關規定；避（bì）免管道中存在直角和尖角（jiǎo），減少因摩擦而導致的靜電。

       2.6 優化處理（lǐ）係統

       RTO 爐設計時對廢氣進行（háng）氣（qì）流場和熱流場模擬，其中氣（qì）流場模擬確保RTO 爐內無死（sǐ）角，廢氣能夠均勻流暢（chàng）通過，避（bì）免局部湍流或（huò）濃度過高（gāo）；熱流場模（mó）擬確（què）定陶瓷裝填量，選擇適宜熱回收效率（lǜ），避免（miǎn）RTO 爐蓄熱室冷端溫度過（guò）高，減少安全隱患。

       2.7 優化運維措施

       處理係統合理有效的運維是保證正常穩定運行的必要條（tiáo）件，應定期對處（chù）理係統進行點（diǎn）檢維修和排查隱患，比如及時排出收集管網中的積液，避免積液中的VOCs 再次揮發至氣相，導致氣相中（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（xì）統應設置高低壓保護和泄漏報警（jǐng）裝置；壓縮空氣係統應（yīng）設置低壓保護和報警裝置；設置UPS 備用電源和壓縮空（kōng）氣儲氣罐；設（shè）置應急排空管道，嚴禁與高溫排空管道共用煙囪排放；處理係統應設置安全（quán）儀表係統，對（duì）風機、閥門、燃燒器、爐膛和廢氣管道等設備設施的關鍵參數進行實（shí）時監控和聯鎖；關鍵（jiàn）設備安全儀（yí）表（biǎo）係統應（yīng）不低於SIL2 標準設（shè）計。

       2.9 漸進化（huà）科學調試

       RTO 爐調試時（shí）理應先進行空載調試，待空載調試（shì）穩定後再逐步接入（rù）低濃（nóng）度有機廢氣，如企業（yè）汙水池加蓋收集後廢氣、車間換風廢氣等（děng），*終再逐步接入高濃度廢氣。同時對擬接入高濃度（dù）廢氣的排（pái）放流量、排放（fàng）濃度（dù）進行（háng）檢測，重點關注峰時濃度，峰值濃度不得超高混合廢（fèi）氣（qì）爆炸下限的25%。

       3. 實際案例分析

       某化工行業廢氣風量為30000 m3/h，廢氣（qì）中含有鹽酸、顆粒物和VOCs，采用（yòng）堿洗+ 幹式過（guò）濾+RTO 處理企業混（hún）合（hé）廢氣（qì），RTO 為三室RTO，VOCs 進氣濃度為（wéi）1250mg/m3，綜合淨（jìng）化效率可（kě）以達（dá）到99%。目（mù）前已連續穩（wěn）定運（yùn）行5 年，該（gāi）處理係統的安（ān）全控製措施詳（xiáng）見下表。

       4. 結語

       蓄熱式燃燒技術是處理化工行業VOCs 廢（fèi）氣的一種高效治理技術（shù），具（jù）有廣泛的應用前景。化工行業VOCs 廢氣濃（nóng）度高、波動（dòng）大，蓄熱式燃燒技術由於燃燒室內有（yǒu）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（zhà）三（sān）要素，係統進行了安全防控分析，結（jié）合實際案例表（biǎo）明，係統的安全設計可以顯著降低安全風險，確保蓄熱式燃燒裝置安全穩定高效地運行，為化工行業采用蓄（xù）熱式燃燒技術（shù）對VOCs 廢氣進行治（zhì）理提供了一定的指導。