隨著對環境保護的日益重視，酸雨（yǔ）和霧霾汙染已經（jīng）逐漸減少，但是（shì）臭氧汙染（rǎn）仍日益（yì）加重，成為影響環境空氣質量的重要汙染源，近年來我國因臭氧汙（wū）染導致的人口死（sǐ）亡數量平均（jun1）增加10.7%。臭（chòu）氧汙染的重要前（qián）體物（wù）是VOCs，在紫（zǐ）外線的作用（yòng）下，VOCs 和氮氧化物會發生一係列複雜的光化學反應（yīng），生成臭氧和霧霾（mái）二次（cì）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 的減排進入了瓶頸期，產生臭氧的（de）反應中，VOCs 和氮氧化物非線性關係，僅通過氮氧化物的減排甚至會導致臭氧濃度的上升。為了降低臭氧汙（wū）染，VOCs減排是重中之重。化工行業是我國工業體係的支柱行業，也是VOCs 排放（fàng）的重要行業。

       根據中國環（huán）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（fàng）的（de）行業（yè）超過120 個，其中年排放量超過1 萬噸的行業超過50 個。化工行業VOCs典（diǎn）型特征包括：廢氣濃度高（gāo）、波動性大、淨化效率要求（qiú）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（shì）升溫後（hòu），進入燃燒（shāo）室高溫焚燒（升溫到800℃），在富（fù）氧的條件下進行徹底的氧化分解，有（yǒu）機物（wù）氧化成水和二氧（yǎng）化（huà）碳，在經過另外（wài）一個蓄熱室的蓄熱體存儲熱量，存儲（chǔ）的熱量可以用（yòng）於下一輪預熱新進入的有機廢氣，經過周期性地改變氣流方（fāng）向從（cóng）而保持爐膛溫度的（de）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）廣泛應用於化工行業的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（kě）能性。2015 年3 月（yuè）江蘇某化工企業RTO 淨化係（xì）統（tǒng）連續兩次發生爆（bào）炸，經濟損失達數百萬元；2020 年8 月19 日，浙江某化工企（qǐ）業RTO 淨化裝置廢氣管道爆裂，導（dǎo）致生產中斷；2019 年（nián）6 月15 日，安徽某化工企業RTO 淨化係統（tǒng）短時間（jiān）兩（liǎng）次（cì）發（fā）生爆炸，淨化（huà）係統損（sǔn）毀嚴重。

       化工行業的VOCs 廢氣濃度一般比較高，在（zài）非正常工（gōng）況下有（yǒu）可能會超過爆炸限；雖然VOCs 汙染物濃度比較高，但是廢氣中的氧含量完全可以滿足燃燒（shāo）爆（bào）炸的要求；在不合理設計（jì）或者裝置非正常運行，而預防措（cuò）施不到位時，RTO 裝置本（běn）身的明火、高（gāo）熱物以及（jí）電火花和靜電等均可能成為點火源。化工行業采用蓄熱式（shì）燃燒技術處理VOCs 廢氣時，需要重點關注安全問題。

       1. 化（huà）工行業RTO 處理技術過程中爆炸要素分析根據爆炸三要素：可燃物、助燃（rán）物和點火源進行（háng）展開分析。

       1.1 可（kě）燃物

       （1）化工行業（yè）廢氣濃度高、波動性大，在某些工況（kuàng）條件下，比如真空泵（bèng）其中開（kāi）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（bǐ）如蒸（zhēng）餾釜（fǔ）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 淨化裝置，導致混合廢氣濃度超（chāo）過爆炸下限的（de）情況。

       （3）部（bù）分高沸點VOCs 廢氣在收集處理係統低溫處冷凝，RTO 處理係（xì）統啟動時，冷凝的液（yè）態（tài）有機（jī）物直接（jiē）進入RTO，或者在後期溫度升高時，冷凝的液態有機物揮發至氣相，進入RTO，導致RTO 內部混合（hé）廢氣濃度超過爆炸下限（xiàn）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蓄熱體處，聚合物隨（suí）著溫度的變化，可能發生二次揮發，導致RTO 內部局部濃度過高超過爆炸下限的情況。

       1.2 助燃物（wù）

       （1）化（huà）工行業有機液體存（cún）儲與裝卸廢氣以（yǐ）及進出料和反（fǎn）應過程的放空廢氣，為降低物料的損失，一（yī）般采取大管套小管（guǎn）的廢氣（qì）捕集（jí）方式，該部（bù）分廢（fèi）氣（qì）收集時，會引入（rù）一定量的空（kōng）氣。

       （2）反應釜的投料（liào）口、放料口和取樣口以（yǐ）及灌裝工位，一般采用集氣罩的廢氣收集方式，收集（jí）廢氣中除（chú）了少量的VOCs 外（wài），基本以（yǐ）空氣為主。

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

       （4）廢水集輸和處理係統以及固廢貯（zhù）存場所，一般通（tōng）過全麵換風的方式收集廢氣（qì），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 燃燒室內明火：當進入RTO 內的（de）VOCs 燃燒釋放的潛熱不足以維持RTO 正常運行（háng）所需要的溫度時，需（xū）要額外（wài）補充天然氣並點火升溫。RTO 爐內一直維持（chí）著高溫明火（huǒ）狀態，是事故發生時*要考慮的點火源（yuán）。

       （2）電（diàn）火花：一般RTO 的輔助加熱係統采用電火花點火（huǒ）器，在RTO 爐（lú）初始升溫時，如（rú）果爐（lú）內有機物超過爆炸限，該電火花也可能成為點火源。

       （3）高熱物：RTO 升溫後，氧（yǎng）化爐內的蓄熱陶瓷以及從氧化爐（lú）中取熱的廢氣均（jun1）為高熱物，如因係統故障，高熱物回火逆流遇到可（kě）燃物，或者高於（yú）可爆炸（zhà）成分的起燃（rán）點時，高熱物也（yě）會成為點火源。

       2. 安全防控分析

       RTO 處理係統爆炸的發生，需要滿足三（sān）要素，即可燃物、助燃物和（hé）點火（huǒ）源，所以（yǐ）安全防（fáng）控（kòng）措施主要針（zhēn）對以上三要素的防控。

       2.1 嚴控可燃物濃度

       考慮到RTO 本身具有明火，如果進口濃（nóng）度超過爆炸下限，任何防控措施都無濟於事，應嚴格控製RTO進口有機物的濃（nóng）度，使其控製（zhì）在對應氣體爆炸下（xià）限的25% 以內。防控措施主要有：RTO 進氣管道上設置氣體濃度檢測，一（yī）級報（bào）警點為10%LEL，二級報警點為20%，達到二（èr）級報警點時，切斷廢氣進（jìn）氣，打開新風（fēng）補氣閥，對RTO 進行停機降；對於高濃度廢氣，RTO 入口加稀釋風閥；廢氣入口加緩衝罐，緩衝罐的體積要設計得當；濃度監測儀、稀（xī）釋風閥、RTO 風機等儀器（qì）設備之間的連鎖控製，對突發問題*時間做（zuò）出正確的動（dòng）作（zuò）。

       2.2 安全風險評估

       RTO 處理係統（tǒng）的安全（quán）設施應與主（zhǔ）體工程同時設計、同時施（shī）工、同時（shí）投入使用，化（huà）工行業廢氣成分複雜，應進行安全風險評估論證，采（cǎi）用HAZOP 等軟件分（fèn）析並采取相應的（de）安全措施。

       2.3 強化（huà）預處理措施

化工行業廢氣排放濃度波（bō）動性大，一般會含有酸霧和（hé）顆（kē）粒物，在進入RTO 燃燒時，需要進行混勻和去除酸霧和顆粒物。建議企業（yè）采用（yòng）PP 堿洗塔對有機廢氣進行預處理（lǐ），由於PP 填料塔強度不高，在發生事故時極（jí）易泄爆，*大限度地保證係（xì）統安全。

       2.4 增設必要的防火、防爆和泄爆等（děng）措施

廢氣收集總管中安裝防火閥，防火閥應符合GB15930 的（de）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（guān）規定；在RTO 燃燒（shāo）室、緩衝罐、管道拐彎（wān）處加泄爆片，防爆泄壓設計（jì）應符合GB 50160 的相（xiàng）關規定；在RTO 設備附近設置一些（xiē）消（xiāo）防設施；風機（jī）、電機和置於現場的（de）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（de）收集以及風機選用需進（jìn）行規範化設計，廢氣收（shōu）集管（guǎn）線需統籌規劃，形成支管－主管－處理裝置－總排口的收集處理係統，確保廢氣收集效（xiào）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（jiē）、係統接地（dì）等措（cuò）施（shī），及時導出靜電，避免積聚，接地電阻應小於4Q，防雷設計應符合GB 50057、SH/T3038 的相關規定；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，廢氣能夠均勻流暢通過，避免局部（bù）湍流或濃度過高；熱流場模擬確定陶瓷裝填量，選擇適宜熱回（huí）收效率，避免RTO 爐蓄熱室冷端溫度過高，減（jiǎn）少安全隱患。

       2.7 優化運維措施

       處理係統合理有效的運（yùn）維是保證正常（cháng）穩定運行的必要條件，應定（dìng）期對處理係統進行點檢維修和排查（chá）隱患（huàn），比如及時排出收（shōu）集管網中的積液，避（bì）免積液中的VOCs 再次揮（huī）發至氣相，導（dǎo）致氣相中濃度過（guò）高；確保預處理設施（shī）的運行效率，避免RTO爐中（zhōng）填料堵塞，引發斷流造成安全隱患。

       2.8 設（shè）置各類安全預警措施（shī）

       燃料供給係統應設（shè）置高低壓保護和泄漏報警裝置；壓縮空氣係統應設置低壓保護和報警裝置；設置（zhì）UPS 備用電源和壓縮空氣儲氣罐；設置應急排空管道，嚴禁與高溫排空管道共用煙囪排放；處理係（xì）統應設置（zhì）安全儀表（biǎo）係統，對風機、閥（fá）門、燃燒器、爐膛和廢氣管道等設備設施的關鍵參數進行實時監控和聯鎖；關鍵設備安全儀表係統應不低於SIL2 標準設計。

       2.9 漸進（jìn）化科學調試

       RTO 爐調試時理應先進行空載（zǎi）調試，待空載調試穩定後再逐步接入低濃（nóng）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（nǐ）接入高濃度廢氣的排放流量、排放濃度進行檢測（cè），重（chóng）點關注峰時濃度，峰值濃度不得超高混合廢氣爆炸下限的25%。

       3. 實際（jì）案例分（fèn）析

       某化工行業廢氣風（fēng）量為30000 m3/h，廢氣中含有鹽酸、顆粒物（wù）和VOCs，采用堿洗+ 幹式過（guò）濾（lǜ）+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，該處理係統的安全控製措施詳見（jiàn）下（xià）表。

       4. 結（jié）語

       蓄熱式燃燒（shāo）技術是處理化工行業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（shāo）技術由於燃燒室內有明火，設計不當容易造成（chéng）安（ān）全事（shì）故。結合實際工（gōng）程經驗和爆炸三要素，係（xì）統進（jìn）行了安（ān）全防控分析，結合實（shí）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（zhì）安全穩（wěn）定高效地運（yùn）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。