隨著對環境保護的日益重視，酸雨和霧霾汙（wū）染已經逐漸減少，但是臭氧汙染仍（réng）日益加重，成為影響環境空氣質量的重要汙染源，近年來我國因臭（chòu）氧汙（wū）染導（dǎo）致的人口死亡（wáng）數量平均增加10.7%。臭氧汙染的重要前體物（wù）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（shēng）成臭氧（yǎng）和霧霾二次顆粒。雖然環境空氣中氮氧化物的濃度有一定（dìng）程度的降低，但是VOCs 的減排進入了瓶頸期，產（chǎn）生臭氧的反應中，VOCs 和氮氧化（huà）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（jiàng）低臭氧（yǎng）汙染，VOCs減排是重中之重。化工行業是（shì）我國工業體係（xì）的支柱行業，也是VOCs 排放的重要行業。

       根據中國環境（jìng）規劃院的研究結果，我國VOCs 年排（pái）放量達到（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（wàn）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（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（fèi）氣經過預熱室升溫後，進入燃（rán）燒室高溫焚燒（升（shēng）溫（wēn）到（dào）800℃），在富氧的條件下進行徹底的（de）氧化分解，有機物（wù）氧化成（chéng）水和二氧化碳，在（zài）經過另外一個蓄熱室的蓄熱體存儲熱量，存儲的熱量可以用於下一輪（lún）預（yù）熱新進入的有機廢（fèi）氣，經過（guò）周期性地改變（biàn）氣（qì）流方向從而保持爐膛溫（wēn）度（dù）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（yǎng）化（huà）分解技術，淨化效率高，目前廣泛應用於化工行業的VOCs 淨化。但由於（yú）化工行業VOCs 廢氣濃度高，且波動性（xìng）大，存在燃爆的可能性。2015 年3 月江蘇某化工企（qǐ）業RTO 淨化係統連（lián）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（jìng）化裝置（zhì）廢氣管道爆裂，導致生產中斷（duàn）；2019 年6 月15 日，安徽某化工（gōng）企業RTO 淨化係統短時間兩次發生爆（bào）炸，淨化係統損毀嚴重。

       化工行業的VOCs 廢氣濃度一般比較高（gāo），在非正（zhèng）常工況下有（yǒu）可能（néng）會超過爆炸限；雖然VOCs 汙染物濃（nóng）度比（bǐ）較高，但是廢氣中的氧含量完全可以滿足燃燒爆炸的要求（qiú）；在不合理設計或者（zhě）裝置非正常（cháng）運行，而預防措施不到位時，RTO 裝置本身的明火、高熱物以及（jí）電火花和靜（jìng）電等（děng）均（jun1）可能（néng）成為點火源。化工行業采用蓄熱式（shì）燃燒（shāo）技（jì）術處理VOCs 廢氣時，需要重點關注安全問題。

       1. 化（huà）工（gōng）行業（yè）RTO 處理技術過（guò）程中爆炸要素分析根據爆炸（zhà）三要素：可燃物、助燃物和點（diǎn）火源（yuán）進行展開分析。

       1.1 可燃物

       （1）化工行業廢氣濃度高（gāo）、波動性大，在某些工況條件下（xià），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現。

       （2）部分生產設備比如（rú）蒸餾釜處於故障狀態，VOCs 物料被加熱導致（zhì）極高濃度的飽和有機物蒸汽進（jìn）入RTO 淨化裝置，導致混合廢氣濃度超過（guò）爆炸下限的（de）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 處理係統啟動時，冷凝的液態有機物直接進入RTO，或者在後期溫度升高時，冷凝的液態有機物揮發（fā）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）易聚合物質，如苯乙烯等，容易發生聚合沉積在RTO 下室體溫度相對較低的（de）蓄熱體處，聚合物隨著溫度的變化，可能（néng）發生二次揮（huī）發，導致RTO 內（nèi）部局部濃度（dù）過高（gāo）超過爆炸下限的情況。

       1.2 助燃物

       （1）化工行（háng）業有機液體存（cún）儲與裝卸廢氣以及進出料和反應過（guò）程的放空廢（fèi）氣（qì），為降低物料的損失，一般采取大管套小管的廢氣（qì）捕（bǔ）集方式，該部分廢氣（qì）收集時，會引（yǐn）入一定（dìng）量的（de）空氣。

       （2）反應釜的（de）投料口、放料口和取樣口以及灌裝工位，一般采用集氣罩的廢氣（qì）收集方式，收集廢氣中（zhōng）除了少量的VOCs 外，基（jī）本以空氣為主。

       （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氣，廢氣中會引入大量室內（nèi）空氣。

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

       1.3 點火源

       （1）RTO 燃（rán）燒室內明火：當進入RTO 內的VOCs 燃燒釋放（fàng）的（de）潛熱不足以維持RTO 正常運行所需要的溫度時，需要額外補充（chōng）天（tiān）然氣並點火升溫。RTO 爐內一直維持著（zhe）高溫（wēn）明（míng）火狀態，是（shì）事故發生時*要（yào）考慮的點火源。

       （2）電火花：一般RTO 的輔助加熱係統采用電火（huǒ）花點（diǎn）火器，在RTO 爐初始升溫時，如果爐（lú）內有機物（wù）超過爆炸限，該電火花也可能成（chéng）為點火源。

       （3）高（gāo）熱物：RTO 升溫後，氧化爐內的蓄熱陶瓷以及從氧（yǎng）化爐中取熱（rè）的廢氣均為高熱物，如因係統故障（zhàng），高熱物回火逆（nì）流（liú）遇到可（kě）燃物，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. 安全防控分析

       RTO 處理係（xì）統爆炸的發生，需要滿足（zú）三要素，即可燃物、助燃物和點火（huǒ）源，所以安全防控措施主要針對（duì）以上三要素的（de）防（fáng）控。

       2.1 嚴（yán）控可燃物濃度

       考慮到RTO 本身具有明（míng）火，如果進口濃度超過（guò）爆炸下限，任何防控措施都無濟（jì）於事，應嚴格控製RTO進口有機物的濃度，使（shǐ）其控製在對應氣體爆炸下限的25% 以內（nèi）。防控措施主要有：RTO 進氣管道上設置（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（qì），打開新風補氣閥，對（duì）RTO 進行停機降；對於高濃度廢（fèi）氣，RTO 入口加稀釋風閥；廢氣（qì）入口（kǒu）加（jiā）緩衝（chōng）罐（guàn），緩衝罐的體（tǐ）積要設計得當；濃度監測（cè）儀、稀釋風閥、RTO 風機等儀器設備之間（jiān）的（de）連鎖控製，對突發問題*時間做出正確的動作。

       2.2 安全風險評估

       RTO 處理係統的安全（quán）設施應與主體（tǐ）工程（chéng）同時設計、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（fēng）險評估論證（zhèng），采用HAZOP 等（děng）軟件分析並采取相應的安（ān）全措施。

       2.3 強化預處理（lǐ）措施

化工行業廢氣排放（fàng）濃度波動性大，一般會含有酸霧和顆（kē）粒（lì）物，在進入RTO 燃燒時，需要進行混勻和去除酸霧（wù）和顆（kē）粒物。建（jiàn）議企業采用（yòng）PP 堿洗塔對有機廢氣進行預處理，由（yóu）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、防爆和泄爆等措施

廢氣收（shōu）集總管中安裝防火閥，防火閥應符（fú）合GB15930 的相關規定；在RTO 入（rù）口加裝阻（zǔ）火器，阻（zǔ）火器應符（fú）合GB/T13347的相關規定；在RTO 燃燒室、緩衝罐、管道拐彎（wān）處加泄爆片，防爆泄壓設計應符合GB 50160 的相關規定；在RTO 設備附近設置一些消防設施；風機、電機和置於現場（chǎng）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（xì）統

廢氣（qì）的收集以及風機選用（yòng）需進行規範化設計，廢氣收集管線需統籌規劃，形（xíng）成支管（guǎn）－主管－處理裝置（zhì）－總排口的收集處理係統，確保廢氣收集效果，收集管網應考慮（lǜ）必要的防火和泄爆。采用金屬材質的收集管網時，應考慮靜電跨接、係統接地等措（cuò）施（shī），及（jí）時導出靜電，避免積聚，接地電（diàn）阻應小於4Q，防雷設計應（yīng）符合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（dǎo）致的靜電。

       2.6 優化處理係統

       RTO 爐設計時（shí）對廢氣進行氣流場和熱流場模擬，其中（zhōng）氣流（liú）場模擬確保RTO 爐內無死角，廢氣能夠均勻（yún）流暢通過，避免局部湍流或（huò）濃度過高；熱流場模擬確定（dìng）陶（táo）瓷裝填量（liàng），選擇（zé）適宜熱回收效（xiào）率，避免RTO 爐蓄熱室冷端溫度過高，減少安全（quán）隱患。

       2.7 優化運（yùn）維措施

       處理係統合理（lǐ）有效的運（yùn）維是保證正常穩定運行（háng）的必要條件，應（yīng）定期對處理係統進（jìn）行點檢維修和排查隱患，比如及時排出（chū）收集管網中的積液，避（bì）免積液中（zhōng）的VOCs 再次揮發至氣相（xiàng），導致氣相中濃度過高；確保預處理設施的運行效（xiào）率，避免RTO爐中填（tián）料堵塞，引發（fā）斷流造成安全隱（yǐn）患。

       2.8 設置各類安全預警措（cuò）施

       燃料供（gòng）給係統應設置高低壓保護（hù）和泄漏報警裝（zhuāng）置；壓（yā）縮空氣係統應設置低壓（yā）保護和報警裝置；設置UPS 備用電源（yuán）和壓縮空氣（qì）儲氣罐；設置（zhì）應急排空管道（dào），嚴禁與高溫排空管道共用煙囪排放；處理係統（tǒng）應設置安全儀表係統，對風機、閥門、燃燒（shāo）器、爐膛（táng）和廢氣管道等（děng）設備設施的關鍵參數（shù）進行實時監控和聯鎖；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（dù）廢氣的排放流量、排放濃度進行檢測，重（chóng）點（diǎn）關注峰時濃度（dù），峰（fēng）值濃度不得超高混合（hé）廢氣爆炸下限的25%。

       3. 實際案例分析

       某化工行業廢氣（qì）風量為30000 m3/h，廢氣中含（hán）有鹽酸、顆粒物和（hé）VOCs，采用堿洗+ 幹式過濾（lǜ）+RTO 處理企業混合廢氣，RTO 為三（sān）室RTO，VOCs 進氣濃度為1250mg/m3，綜合淨化效率可以達到99%。目前已連續穩定運行5 年，該處理係統的安全（quán）控製措施詳見下表。

       4. 結語

       蓄熱式燃燒技（jì）術是處理化工行業VOCs 廢氣的一種（zhǒng）高效治理（lǐ）技術（shù），具有廣泛（fàn）的應用前景。化工行業VOCs 廢氣（qì）濃度高、波（bō）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（zhà）三要素，係統進行了安全防控分析，結合實（shí）際案例表明，係統的（de）安全設計可以顯著降（jiàng）低安全風險，確保（bǎo）蓄熱式燃燒（shāo）裝置安（ān）全穩（wěn）定高效地運行，為化工行業采（cǎi）用蓄熱式燃燒技術（shù）對VOCs 廢氣進行治理提供（gòng）了一定的指導。