隨（suí）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（chòu）氧汙染仍日益加重，成為影響環境空氣（qì）質量的重要汙染源（yuán），近（jìn）年來我國因臭氧汙染導致的人口死亡數量平均增加10.7%。臭氧汙染（rǎn）的重（chóng）要前體物是VOCs，在紫外線的作用下，VOCs 和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）二次顆粒。雖然環（huán）境空氣中氮（dàn）氧化物的濃度有一定程度的降低，但是VOCs 的減排進（jìn）入了瓶（píng）頸期，產生臭氧的反應中，VOCs 和氮氧化物（wù）非線性（xìng）關係，僅通過氮氧化物的減（jiǎn）排甚至會（huì）導致臭氧濃度的上升。為了降（jiàng）低臭氧汙染，VOCs減排是重中之重。化工行業是我國（guó）工業體係的支柱行業，也是VOCs 排放的重要行業。

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

       蓄熱式燃燒技術（RTO）主（zhǔ）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，有機物氧化成水和二（èr）氧化碳，在經過另外一個蓄熱室的蓄熱（rè）體存儲熱（rè）量，存儲的熱量可以用於（yú）下一輪預熱新進入的有機廢氣，經過周期性地改變氣流（liú）方向從而保持爐（lú）膛溫度的穩定。RTO 工（gōng）藝流程圖見圖1。

       由（yóu）於蓄熱（rè）式燃（rán）燒是一種徹底的氧化分（fèn）解技術，淨化效率高，目前廣泛（fàn）應用於化工行業的VOCs 淨化。但（dàn）由於（yú）化工行（háng）業（yè）VOCs 廢（fèi）氣濃度高，且波動性大，存（cún）在燃爆的可能性。2015 年3 月江蘇某化工企業RTO 淨（jìng）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（mǒu）化（huà）工企業RTO 淨化裝置廢氣管道爆裂，導致生（shēng）產中斷；2019 年6 月15 日，安徽某化工企業RTO 淨化係統短時間兩次發生爆炸，淨化係統損毀嚴重。

       化工行業的（de）VOCs 廢氣濃度一般比較（jiào）高，在非正常工況下有可能會超過爆炸限；雖然VOCs 汙染物濃度比較高，但（dàn）是廢氣中的氧含量完全可以滿足燃（rán）燒爆炸的要求（qiú）；在不合理設計或者裝置非正常運行，而預防措施不到位時，RTO 裝置本（běn）身的明火、高熱物以及電火花和（hé）靜電等均可能成為點火源。化工行業采用蓄熱式燃燒（shāo）技術處理（lǐ）VOCs 廢氣時，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（bào）炸三要（yào）素：可（kě）燃物、助（zhù）燃物和點火源進行展開分析。

       1.1 可燃物（wù）

       （1）化工行業廢氣濃度（dù）高、波動性大（dà），在某（mǒu）些工況（kuàng）條件下，比（bǐ）如真空泵其中開啟時，可能存在VOCs 廢氣濃度超過爆（bào）炸下限的情況出現。

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

       （3）部分高沸點VOCs 廢氣在收集處理係統低（dī）溫處冷凝，RTO 處理係（xì）統啟動時，冷（lěng）凝的液（yè）態有機物直接進入RTO，或者在後期（qī）溫度升高時（shí），冷凝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（guò）爆炸下限的情況。

       （4）易聚（jù）合物質，如苯乙烯等，容易（yì）發生聚合沉積在RTO 下室體溫度相對較（jiào）低的蓄熱體處，聚合物隨著溫度的變化，可能發（fā）生二（èr）次揮發（fā），導致RTO 內部局部濃度過高超過爆炸下限（xiàn）的情況（kuàng）。

       1.2 助燃物

       （1）化工行業有機液體存儲與裝（zhuāng）卸廢氣（qì）以（yǐ）及進出料和反應過程（chéng）的放空廢氣，為降低物料的損（sǔn）失，一般（bān）采取大管套小管的廢氣（qì）捕集方式，該部分廢氣收集時，會引入（rù）一定量的空氣。

       （2）反應釜的投（tóu）料口、放料（liào）口和取樣口以及灌裝工（gōng）位，一般采用集（jí）氣罩的廢氣收集方式，收集廢氣中除（chú）了少量的VOCs 外（wài），基本以空（kōng）氣為主。

       （3）固液分（fèn）離設備和幹燥設備，一般通過密閉的（de）設備或者增設密閉隔間收（shōu）集廢氣，廢氣（qì）中會引入大量室（shì）內空氣。

       （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（fāng）式收集廢氣，收集廢氣中除了少量的VOCs 外，基本以空氣（qì）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（fàng）的潛熱不足以維持RTO 正（zhèng）常運行所（suǒ）需要的溫度時，需要額外補充（chōng）天然（rán）氣並點火升溫。RTO 爐內一直維持著高溫明（míng）火狀態，是事故發（fā）生時*要考慮的點火源。

       （2）電火花：一般RTO 的輔（fǔ）助加熱係統采用電火花點火器，在RTO 爐初始升溫時，如果爐內有機物超（chāo）過爆炸限，該電火花（huā）也可能成為點火源。

       （3）高熱物：RTO 升溫後，氧化爐內的蓄熱陶瓷（cí）以及從氧化爐（lú）中取熱的廢氣均為高熱物，如因係（xì）統故（gù）障，高熱物回火逆流遇（yù）到可燃物，或者高於可爆炸成（chéng）分的起燃（rán）點（diǎn）時，高（gāo）熱物也會成為點火源。

       2. 安全（quán）防控分析

       RTO 處理係統爆炸的發生，需（xū）要滿（mǎn）足三要素，即（jí）可燃物、助（zhù）燃物和點火源，所以安全防控措施主要針（zhēn）對以上三要素的防控。

       2.1 嚴控可燃物濃（nóng）度

       考慮到RTO 本身具有明火，如果進口濃度超過爆炸下（xià）限，任（rèn）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（yīng）氣體爆炸下限的25% 以內。防控（kòng）措施主要有：RTO 進氣管道上（shàng）設置氣（qì）體濃度檢測，一級報警點為10%LEL，二級報警點（diǎn）為20%，達到二級報警點時，切斷廢氣進氣，打（dǎ）開新風補（bǔ）氣閥，對（duì）RTO 進行停機降；對於高（gāo）濃度廢氣，RTO 入口加稀釋風閥；廢氣入（rù）口加（jiā）緩衝罐，緩衝罐（guàn）的體積要設計得當；濃度監測儀、稀釋風閥、RTO 風機等儀器設備之間的連鎖（suǒ）控製，對突發（fā）問題*時間做出正確的（de）動作。

       2.2 安全風險評估

       RTO 處理係統的安全設施應與主體工程同時設計、同時（shí）施工、同時投（tóu）入（rù）使用，化工行（háng）業廢氣成分複（fù）雜，應進行（háng）安全風險評估論證（zhèng），采用HAZOP 等軟件分析（xī）並采（cǎi）取相應的安全措施。

       2.3 強化預處理措施（shī）

化工行業（yè）廢氣排放（fàng）濃度波動性大，一般會含有（yǒu）酸霧和顆粒物，在進入RTO 燃燒時，需要進行（háng）混勻和去除酸（suān）霧和顆粒物。建議企業采（cǎi）用PP 堿洗塔對有機廢氣進行預（yù）處理，由於PP 填料塔強度不（bú）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（fáng）火（huǒ）、防爆和泄爆等措施

廢氣收集總管中安裝防火閥，防火閥應符合GB15930 的相（xiàng）關規定；在RTO 入口（kǒu）加裝阻火器，阻火器應（yīng）符合GB/T13347的相關規定；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 的相關（guān）規定；在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儀表等設備的防爆等級應不低於現場級別。

       2.5 優化收集係統

廢氣的收集以（yǐ）及風機（jī）選用（yòng）需進行規範化設計，廢氣收集管線需統（tǒng）籌規劃，形成支管－主管－處理裝置－總排口的（de）收（shōu）集處理係統，確（què）保廢氣收集（jí）效果（guǒ），收集管網應考慮必要的防火（huǒ）和泄爆。采用金屬材（cái）質的收集管網時，應考慮靜電跨接、係統接地等（děng）措施，及時導出（chū）靜電（diàn），避免積聚，接地電阻應小於（yú）4Q，防雷設計應（yīng）符合GB 50057、SH/T3038 的相關規定（dìng）；避免管道中存在直角和尖角，減少因摩擦而（ér）導致的靜電。

       2.6 優化（huà）處理係統

       RTO 爐設計時對廢氣進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（jiǎo），廢氣能夠均勻流暢通過，避免局部湍流或濃度過高；熱流場模擬確定陶（táo）瓷裝填量，選擇適宜熱回收效率（lǜ），避（bì）免（miǎn）RTO 爐蓄熱室冷端溫度過高，減少安全隱（yǐn）患。

       2.7 優化運維措施

       處理係統合理有效的（de）運維是保證正常穩定運行的必要條件（jiàn），應（yīng）定期對處理係（xì）統進行點檢維修和排查隱患，比如及時（shí）排出收集管網（wǎng）中的積液，避免積（jī）液中的VOCs 再次揮發至氣相，導致氣相中濃度過高（gāo）；確保預處理設施的運（yùn）行效率（lǜ），避免（miǎn）RTO爐中填料堵塞，引發斷（duàn）流造成安全（quán）隱（yǐn）患。

       2.8 設置各類安全預警措施

       燃料供給係統應設（shè）置高（gāo）低壓保（bǎo）護和泄漏報警裝置；壓縮空氣係（xì）統（tǒng）應設置低壓保護和報警裝（zhuāng）置；設置UPS 備用電（diàn）源和壓縮空氣儲氣罐；設置應急排空管道（dào），嚴禁與高溫排空管道共用煙囪（cōng）排放；處理係統應設置安全儀表係統，對風（fēng）機、閥（fá）門（mén）、燃燒器、爐膛和廢氣管道等設備設施的（de）關鍵參數進行實時監控和聯鎖；關鍵設（shè）備（bèi）安全儀表係統應不低於SIL2 標準設（shè）計。

       2.9 漸進（jìn）化科學調試

       RTO 爐調試時理應先進行空載調試，待空載調試穩定後（hòu）再（zài）逐步接入低濃度有（yǒu）機廢（fèi）氣，如企（qǐ）業汙水池（chí）加蓋收集後廢氣（qì）、車（chē）間換風廢（fèi）氣（qì）等，*終再逐步接入高濃度廢氣。同時對擬（nǐ）接入高濃度廢氣的排放流量、排（pái）放濃度進行（háng）檢測，重點關注峰時濃度，峰值濃度不（bú）得超高混合廢氣（qì）爆炸下限的25%。

       3. 實際案例分析

       某化（huà）工行業（yè）廢氣風量為30000 m3/h，廢氣中含有鹽酸、顆（kē）粒物（wù）和VOCs，采用堿洗+ 幹式過濾+RTO 處理企業混合廢氣，RTO 為三室RTO，VOCs 進氣濃度為1250mg/m3，綜合淨（jìng）化效率可以達到99%。目（mù）前已連續（xù）穩（wěn）定（dìng）運行5 年，該處理係統的安全控製措施詳見下（xià）表。

       4. 結語

       蓄熱式燃燒技（jì）術是處理化工行業（yè）VOCs 廢氣的一種高效治理技術，具有廣泛的應（yīng）用前景。化工行業VOCs 廢氣（qì）濃度高、波動大，蓄（xù）熱式燃燒技術由於（yú）燃燒室內有明火，設計不當容易造成安全（quán）事故。結（jié）合實際工程經驗和爆炸三要素，係統進行了安全（quán）防控分析，結合實際案例表明，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，為化工行業采用蓄熱式燃燒技術對VOCs 廢氣進行治理提供了一定的指導。