隨著對環（huán）境（jìng）保護的日（rì）益重視，酸雨和霧霾汙染已經逐漸減少，但是臭氧汙染仍日益加重，成為影響環境（jìng）空氣質量的重要汙（wū）染（rǎn）源，近年來我國因臭氧汙染導致的人（rén）口死亡數量平均增加10.7%。臭氧汙染（rǎn）的重要前體（tǐ）物是VOCs，在紫（zǐ）外（wài）線（xiàn）的作用下，VOCs 和氮（dàn）氧化物會發生一係列複（fù）雜的光化學反應，生成臭氧和（hé）霧霾二次顆粒。雖然環境空氣中氮氧化物（wù）的濃度有一定程度的降低，但是VOCs 的減排進入了瓶（píng）頸期，產生臭氧的反應中，VOCs 和氮氧化物非線性（xìng）關係，僅通過（guò）氮氧化物（wù）的減排甚至會導致臭氧濃度的上升。為了降（jiàng）低（dī）臭氧（yǎng）汙染，VOCs減排是（shì）重中之重。化工行業是我國工業體係的支（zhī）柱行業（yè），也是VOCs 排放的重要行（háng）業。

       根據中國環境規劃（huá）院的（de）研究結果，我（wǒ）國VOCs 年排放量達到3100 噸，我國涉及VOCs 排放的行（háng）業超過（guò）120 個，其中年排放量超過（guò）1 萬噸的行業超過50 個。化工行業（yè）VOCs典型（xíng）特征包括：廢氣濃度高、波動性大、淨化效率（lǜ）要求（qiú）高（gāo）。

       蓄熱式燃燒技術（shù）（RTO）主要原理是：揮發性有機廢氣經過預熱（rè）室升溫後，進（jìn）入燃燒室高溫焚燒（升溫到800℃），在富氧的（de）條件下（xià）進行徹底的（de）氧化分解，有機物（wù）氧化成水和二氧化碳，在經過另外一個蓄熱（rè）室（shì）的蓄熱體存儲熱量，存儲的熱量可以（yǐ）用於下一輪預熱新進入的有機廢氣，經過周期性地改（gǎi）變氣流方向從而保持爐膛溫度的穩定。RTO 工藝流程（chéng）圖見圖1。

       由於蓄熱式燃燒（shāo）是一種徹底的（de）氧化分解技術，淨化效率高，目前廣泛應（yīng）用於化工行業的VOCs 淨化。但由（yóu）於化工行業VOCs 廢氣濃度高，且波動性大，存（cún）在燃爆（bào）的可能性。2015 年3 月江蘇某化工企業RTO 淨化係統連續（xù）兩次發生爆（bào）炸，經濟損失達數百萬元；2020 年（nián）8 月19 日（rì），浙江某化工企業RTO 淨化裝置（zhì）廢氣管道爆裂，導致生產中斷；2019 年6 月（yuè）15 日（rì），安徽某化工（gōng）企業RTO 淨化係統短時間兩次發生（shēng）爆炸，淨化係統損毀（huǐ）嚴重。

       化（huà）工行業的VOCs 廢氣濃度一般比較高，在（zài）非正常工況（kuàng）下有可（kě）能會超過爆炸限；雖然VOCs 汙染物濃度比較高，但是廢（fèi）氣中的氧含量（liàng）完全可（kě）以滿足燃（rán）燒爆炸（zhà）的要求；在（zài）不合（hé）理設計或者裝置非正常（cháng）運行，而預防措施不到位時，RTO 裝置本身的明火、高熱物以及電火花和靜電等均可能成為點火源（yuán）。化工行業采用蓄熱式燃燒（shāo）技術處理VOCs 廢氣時，需（xū）要重點關注安全（quán）問（wèn）題。

       1. 化工行（háng）業RTO 處理技術過程中爆（bào）炸要素分析根據爆炸三要素：可燃物、助燃物和點（diǎn）火源進行展開分析。

       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，比如真（zhēn）空泵其（qí）中開啟（qǐ）時，可能存在VOCs 廢氣濃度超過爆炸下限的情況出現。

       （2）部分生產設備比如蒸餾釜處於故障狀態，VOCs 物料（liào）被加熱導致極高濃度的飽和有機物蒸汽（qì）進入RTO 淨化（huà）裝置，導致混合廢氣濃度超（chāo）過爆炸下限的情況。

       （3）部分高沸點VOCs 廢氣在收集處（chù）理係統低溫處冷凝，RTO 處理係統啟動時，冷凝（níng）的（de）液態有機物直接進（jìn）入RTO，或者在後期溫度升高（gāo）時，冷凝（níng）的液態（tài）有（yǒu）機物揮發至氣（qì）相，進入RTO，導致RTO 內部（bù）混合廢氣濃度超過爆炸（zhà）下限（xiàn）的情（qíng）況。

       （4）易聚合物質，如苯乙（yǐ）烯等（děng），容易發生聚合沉積在RTO 下室（shì）體溫度相對較低的蓄熱體處，聚合物隨著溫度（dù）的變化，可（kě）能發生二次揮（huī）發，導致RTO 內（nèi）部局部濃度過高超（chāo）過爆炸下限的情況。

       1.2 助燃物

       （1）化工行業有機液體存儲與（yǔ）裝卸廢氣以及進出料和反應過程的放空廢氣，為降低物料的損（sǔn）失，一般（bān）采（cǎi）取大管套（tào）小管的廢氣捕集方式，該部分廢氣收集時，會引入一定量的空氣。

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

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

       （4）廢水集輸和處理係統以及固廢貯存場（chǎng）所，一般通過全麵換風的方式（shì）收集廢氣，收（shōu）集廢氣中除了（le）少（shǎo）量的VOCs 外，基本以空氣為主。

       1.3 點火源

       （1）RTO 燃燒室內明火：當進入RTO 內（nèi）的VOCs 燃燒釋放的（de）潛熱不足以維持RTO 正常運行所需（xū）要的溫度時（shí），需要額外補充天然氣並點火升溫（wēn）。RTO 爐內一直維持著高溫（wēn）明火狀態，是事故發生時（shí）*要考（kǎo）慮的點火源。

       （2）電火花：一般（bān）RTO 的輔助加熱係統采用電火花點火（huǒ）器，在（zài）RTO 爐初始升溫時（shí），如果爐內有機物超過爆炸限，該電火花也可能成為（wéi）點（diǎn）火源。

       （3）高熱物：RTO 升溫後，氧化（huà）爐內的蓄熱陶瓷以及從氧化爐中（zhōng）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物，或者高於可爆炸成分的起燃點時，高熱物也會成為點火源。

       2. 安全（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（rán）物和點（diǎn）火源，所以安全防控措施主要針對以上三要素的防控。

       2.1 嚴控可燃物濃度

       考慮到RTO 本身（shēn）具有明火，如果進口濃度超過爆炸下限，任何防控措施都無濟於（yú）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限的25% 以內。防控措施主要（yào）有：RTO 進氣管道上設置氣體濃（nóng）度檢測，一級報警點為10%LEL，二級報（bào）警點為20%，達到二級報警點時，切斷廢氣（qì）進氣，打開新風補氣閥，對RTO 進行停機降；對於高（gāo）濃度廢氣，RTO 入口加稀釋（shì）風（fēng）閥；廢氣入口加緩衝罐，緩衝（chōng）罐的（de）體積要設計得當；濃度（dù）監測儀、稀（xī）釋風閥、RTO 風機等儀器（qì）設備之間的連（lián）鎖（suǒ）控製，對突發問題*時間做出正確的動作。

       2.2 安全風險評（píng）估

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

       2.3 強化預處理措施

化（huà）工行業廢氣排放（fàng）濃度波動性大，一般會含有酸霧（wù）和顆（kē）粒物，在進入RTO 燃燒時（shí），需要進行混勻和去除酸霧和顆粒物（wù）。建（jiàn）議企業采用PP 堿洗塔（tǎ）對有機廢（fèi）氣進行預（yù）處理，由於PP 填（tián）料塔強度不高（gāo），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（bào）和泄爆等措施

廢氣收集總管中安裝（zhuāng）防火閥，防火閥應符合GB15930 的相關規定；在RTO 入口加裝阻火器，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（chù）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（shè）置（zhì）一些（xiē）消防設施；風機、電機和置於現（xiàn）場的電氣儀表等設備的防爆等級應不低於現場級別（bié）。

       2.5 優化收集係（xì）統

廢氣的收集以及風機選用需進行規範化（huà）設計，廢（fèi）氣收集管（guǎn）線需統籌規劃，形成（chéng）支管－主管（guǎn）－處理裝置－總排口的收集處理係統，確保廢氣收（shōu）集效果，收集管網應考慮必要的防火和泄爆。采（cǎi）用金屬材質的收集管網時，應考慮靜電跨接、係統（tǒng）接地等措施，及時導出靜電，避免積聚（jù），接（jiē）地電阻應小於4Q，防雷設計應符合（hé）GB 50057、SH/T3038 的相關規（guī）定；避免管道中存在直（zhí）角和尖角，減少因摩擦而導致的靜電。

       2.6 優化處理（lǐ）係統（tǒng）

       RTO 爐設計時對廢（fèi）氣進行氣流場（chǎng）和熱流場模擬，其中氣流場模擬確保RTO 爐內無死角，廢氣能夠均（jun1）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，避免RTO 爐蓄熱室冷端溫度過高，減少安全隱患。

       2.7 優化（huà）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件，應定期對處理係統進（jìn）行點檢維修和排查隱患，比如及時排出收集管網中的積液（yè），避免積（jī）液中（zhōng）的VOCs 再次揮發至氣相，導（dǎo）致（zhì）氣相中濃度過高；確保預處理（lǐ）設施的運行（háng）效率，避免RTO爐中填料堵塞，引發斷流造成（chéng）安（ān）全隱患。

       2.8 設置各類安全預（yù）警措（cuò）施

       燃料供給係統應（yīng）設置（zhì）高低（dī）壓保護和泄漏報警裝置（zhì）；壓縮空氣係（xì）統應（yīng）設置低壓保護和報警裝置；設（shè）置UPS 備用電源和壓縮空氣儲（chǔ）氣罐；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（qì）管道等設備設施（shī）的（de）關鍵參數進行實時監控和聯鎖；關（guān）鍵設備安全儀表係統應不低（dī）於SIL2 標（biāo）準設計。

       2.9 漸進化科學調試

       RTO 爐調試時理應（yīng）先進行空載調試，待空載調試（shì）穩定後再逐步接入低濃度有機廢氣，如企業（yè）汙水池加蓋收集後廢氣、車間換風廢氣（qì）等，*終再逐步（bù）接（jiē）入高濃度廢氣。同時對擬接（jiē）入高濃度廢氣的排放流量、排放濃度進行檢測（cè），重點關注峰時濃度，峰值濃度不得超高混（hún）合（hé）廢（fèi）氣（qì）爆（bào）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，廢氣中含有鹽酸（suān）、顆粒物和VOCs，采用堿洗+ 幹式過濾+RTO 處（chù）理企業混合廢（fèi）氣，RTO 為三室RTO，VOCs 進（jìn）氣（qì）濃度為1250mg/m3，綜合淨化效率可以達（dá）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. 結語（yǔ）

       蓄熱式燃燒（shāo）技（jì）術是處理化工（gōng）行業VOCs 廢氣的一種高效治理技術，具有廣泛的應用前景。化工行業VOCs 廢氣濃度高、波動大，蓄熱式燃燒技術（shù）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（jì）工程經驗和爆炸三要素，係統進行了安全防控分析，結合實際案例表（biǎo）明，係統的安全設計可以顯著降低安全（quán）風險，確保蓄熱（rè）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（zhì）理提供了（le）一定的指導。