隨著對環境保護的日益重視（shì），酸雨和霧（wù）霾汙染已經（jīng）逐漸減少，但是臭氧汙染仍（réng）日益（yì）加重，成為（wéi）影響環境空氣質量的重要汙染源，近年來（lái）我國（guó）因臭氧（yǎng）汙染導致的（de）人口死亡數量平均增加（jiā）10.7%。臭（chòu）氧汙染的重（chóng）要（yào）前體物是VOCs，在紫外線的作用下，VOCs 和氮氧化物會發（fā）生一係列複雜的光化學反應（yīng），生成臭氧和霧霾二（èr）次（cì）顆粒。雖然環境（jìng）空氣中氮（dàn）氧化物的濃（nóng）度有一定程度的降低，但是VOCs 的減排進入了瓶頸期，產生臭氧的反應（yīng）中，VOCs 和氮氧化物非線性關係，僅通過氮氧化物的減排甚至（zhì）會導致臭氧濃度的上升。為了降低（dī）臭氧汙（wū）染，VOCs減排是重中之（zhī）重。化工行業（yè）是我國工業體係的支柱行業（yè），也是（shì）VOCs 排放（fàng）的（de）重要行業。

       根（gēn）據中國環境規劃院的研究結果，我國VOCs 年排放（fàng）量達到3100 噸，我國涉及VOCs 排放的行業（yè）超（chāo）過120 個，其（qí）中年排放量超過1 萬（wàn）噸的行業超過50 個（gè）。化工行（háng）業VOCs典型特征包（bāo）括（kuò）：廢氣濃度高、波動性大、淨化（huà）效（xiào）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（rè）室（shì）升溫（wēn）後，進入燃燒室（shì）高溫焚燒（升溫到800℃），在富（fù）氧的條件下進行徹底的氧（yǎng）化分解，有機物氧化成水和二氧化碳，在經過另外（wài）一個蓄熱室的蓄熱體（tǐ）存儲熱量，存儲的熱量可以用於下一輪預熱新進入的有（yǒu）機廢氣，經過（guò）周期性地改變氣流方向從而保持爐膛溫度的穩定（dìng）。RTO 工藝流程圖見圖1。

       由於蓄熱式燃（rán）燒（shāo）是一種徹底的氧化分解技術，淨化效率高，目前廣泛應用於化工行（háng）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3 月江蘇某化工企業RTO 淨化係統連續兩次（cì）發生爆炸，經濟損失達數百萬元（yuán）；2020 年8 月19 日，浙江某化工（gōng）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，安徽某化工企業RTO 淨化係統（tǒng）短時間（jiān）兩（liǎng）次發生爆炸，淨化係統損毀（huǐ）嚴重。

       化工（gōng）行業（yè）的VOCs 廢氣濃（nóng）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 汙染物濃度比較（jiào）高，但（dàn）是廢氣中的氧含量完全可以滿（mǎn）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（yù）防措施（shī）不到（dào）位時，RTO 裝置本身的明火（huǒ）、高熱物以及電火花（huā）和靜電等均可能（néng）成為點火源。化工行業采用蓄（xù）熱式燃燒技術處理VOCs 廢（fèi）氣時，需要重點關注安全問題。

       1. 化工行業RTO 處理技術過程中爆炸要素分析根據爆炸三要（yào）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（qì）濃（nóng）度高、波動性大，在某些工況條件下，比如真空泵（bèng）其中開啟時，可能存在VOCs 廢（fèi）氣濃度超過爆炸下限的情況出（chū）現。

       （2）部分生產設備比如蒸餾（liú）釜處於故障狀態，VOCs 物料被加熱導致極高濃度的飽和有機物蒸汽進入RTO 淨化裝（zhuāng）置，導（dǎo）致混合廢氣濃度超過爆炸下限的情況。

       （3）部分高沸點VOCs 廢氣在收集處理係統低溫處冷凝，RTO 處理係統啟動（dòng）時，冷（lěng）凝的液態有機物直接進入（rù）RTO，或者在後期溫度升高時，冷凝的液態有機物揮（huī）發至氣相，進入RTO，導致RTO 內部混（hún）合廢氣濃度超過爆炸（zhà）下限的情況（kuàng）。

       （4）易聚（jù）合物質，如苯乙烯等，容易發生聚合沉積在RTO 下室體溫度（dù）相對較低的蓄熱體處，聚合物隨著溫度（dù）的（de）變化，可能發生二次揮發，導致（zhì）RTO 內部局（jú）部濃度過高超過爆炸下限的情況。

       1.2 助燃物

       （1）化工（gōng）行業有機液體存儲與裝卸廢氣（qì）以及進出料和（hé）反應過程的放空廢氣，為降低物料的損失，一般采取大（dà）管套小管的（de）廢氣捕集方式，該部分廢氣（qì）收集時，會引入（rù）一定量的空氣。

       （2）反應釜的投料口、放料（liào）口和取樣口（kǒu）以及灌裝工位，一般采用集氣罩的廢氣收集方式，收集廢氣中除了（le）少量的VOCs 外，基本以空氣為主（zhǔ）。

       （3）固液分（fèn）離設備和幹燥設備，一般通過（guò）密（mì）閉的設備或者增設密閉（bì）隔間收集廢氣，廢氣（qì）中會（huì）引（yǐn）入大量（liàng）室內空氣。

       （4）廢（fèi）水集輸和處理係統以及（jí）固廢貯存場所，一般通過全麵換風的（de）方式（shì）收集廢氣，收集廢氣（qì）中除了少量的VOCs 外，基本以（yǐ）空氣為主。

       1.3 點火源

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

       （2）電（diàn）火花：一（yī）般RTO 的輔助加（jiā）熱係統采用電火花點火器，在RTO 爐初始（shǐ）升溫時，如果爐內（nèi）有機（jī）物超過爆炸限，該電火花也可能成為（wéi）點火源。

       （3）高熱物：RTO 升溫後，氧化爐內的蓄熱陶瓷以及從氧化（huà）爐（lú）中取熱的（de）廢氣均為高熱物，如因係統故障，高（gāo）熱物（wù）回火逆流遇到可燃物，或者高於可（kě）爆炸成分的起燃點時，高熱物也會成（chéng）為點火源。

       2. 安（ān）全（quán）防控分析

       RTO 處理係統爆（bào）炸的發生，需要滿足三要素，即可燃物、助燃物和點火源，所以安全防控（kòng）措施主要針對以上三要素的防控。

       2.1 嚴控可燃物濃度

       考（kǎo）慮到RTO 本身具有明火，如果進口濃度（dù）超過爆炸下限（xiàn），任何防控措施都無濟於事，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（xià）限的25% 以內。防控措施（shī）主要有：RTO 進氣管道上設置氣體濃度檢測，一級報（bào）警點為10%LEL，二（èr）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（jìn）行停機降（jiàng）；對於高濃（nóng）度廢氣，RTO 入口加稀釋風閥；廢氣入口加緩衝罐，緩衝罐的體（tǐ）積要（yào）設計得當；濃度監測儀（yí）、稀（xī）釋風閥、RTO 風機等儀（yí）器設備之間（jiān）的連鎖控製，對突發問題*時間做出正確的動作。

       2.2 安全風險（xiǎn）評估（gū）

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

       2.3 強化預處理措施

化工（gōng）行業廢氣（qì）排放濃度波動性（xìng）大，一般會含有酸霧和顆粒物，在進入RTO 燃燒時，需要進行混（hún）勻和去除酸霧和顆粒物。建議（yì）企業采用PP 堿洗塔對有機廢氣進行預處理，由於（yú）PP 填料塔強度不（bú）高，在發生（shēng）事（shì）故時極易泄爆，*大限度地保證係統安全（quán）。

       2.4 增設必要的防火、防（fáng）爆和泄爆等措施（shī）

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

       2.5 優化收集（jí）係統

廢氣（qì）的收集以及風機選用需進行規範化設計，廢氣收集管線需統籌規劃，形成支管－主管－處（chù）理裝置－總排口的收集（jí）處理係統（tǒng），確保廢氣收集效果，收集管（guǎn）網應考慮必要的防火和泄爆。采（cǎi）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（jí）時導出靜電，避免積聚（jù），接地電阻應（yīng）小於4Q，防雷設計應符合GB 50057、SH/T3038 的相（xiàng）關規定；避（bì）免管道（dào）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（fèi）氣進行氣流場（chǎng）和（hé）熱流場模擬（nǐ），其中氣流場模擬確保RTO 爐內無死（sǐ）角，廢氣能（néng）夠均勻流暢通過，避免局（jú）部湍流或濃（nóng）度過（guò）高；熱流場模擬（nǐ）確定陶瓷（cí）裝（zhuāng）填量，選擇適宜熱回收（shōu）效率，避免RTO 爐蓄熱室冷端溫度過高，減少安全隱患。

       2.7 優化運（yùn）維措施

       處（chù）理係統合理有效的運維是保證正常穩定運行（háng）的必要條件，應定期對處理係（xì）統進行點檢維修和（hé）排查隱患，比如及時排出收集管（guǎn）網中的積液（yè），避免積液（yè）中的VOCs 再次揮發至氣相，導致（zhì）氣相中濃度過高；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

       燃料供給係統應設置（zhì）高低壓保護和（hé）泄漏報警裝置；壓縮空氣係統應設置低壓保護和報警（jǐng）裝置；設（shè）置UPS 備用電源和壓縮空氣儲氣（qì）罐；設置應急排空（kōng）管（guǎn）道，嚴禁與高溫排空管道共用煙（yān）囪排放；處理（lǐ）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的關鍵參數進行（háng）實時監控和聯鎖；關鍵（jiàn）設備安全儀表係統應不低於SIL2 標準設（shè）計。

       2.9 漸進化科（kē）學調試

       RTO 爐調試時理應先進（jìn）行空載調試，待空載調試穩定（dìng）後再逐步接（jiē）入低濃度有機廢氣（qì），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（gāo）濃度廢氣。同時對擬接入（rù）高濃度廢氣的排放流量、排放濃度進行檢測，重點（diǎn）關注峰時濃度，峰值濃度不得超高混合廢（fèi）氣爆（bào）炸下限（xiàn）的25%。

       3. 實（shí）際案（àn）例分析

       某化工行（háng）業廢氣風量（liàng）為30000 m3/h，廢氣中含有鹽（yán）酸（suān）、顆（kē）粒物和VOCs，采用堿洗+ 幹式過濾+RTO 處理企業混合（hé）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%。目前已（yǐ）連續穩定運行5 年，該處理係統的安全控製措施詳見下表。

       4. 結（jié）語

       蓄熱式燃燒技術是處理化工行業VOCs 廢氣的（de）一種高效治理技術（shù），具有廣泛的應用前景。化工行業VOCs 廢氣濃度高、波動（dòng）大，蓄熱式燃燒（shāo）技術由於燃燒室內有明火，設計不當容易造成安全事故（gù）。結合實際工程經驗和爆（bào）炸三要（yào）素，係統（tǒng）進行了安全防控分析，結合（hé）實際案例表明，係統的安全（quán）設計可以顯著降低安全風險，確保蓄熱式燃燒裝置安全穩（wěn）定高（gāo）效（xiào）地（dì）運行，為化工行業采用蓄熱式燃燒技（jì）術對VOCs 廢氣進（jìn）行治理提供（gòng）了一定的指導。