隨著（zhe）對（duì）環境保護的日益重視，酸雨和霧霾汙染已經逐漸減少，但是臭氧汙染仍日益加重，成為影響環境空氣質量的重要汙染源，近年（nián）來我國因臭氧（yǎng）汙染導致的人口死（sǐ）亡數量（liàng）平均增加10.7%。臭氧汙染的重要前體物是VOCs，在紫外線的（de）作用下，VOCs 和氮氧化物會發生一係列複雜的光化學反應（yīng），生成臭氧和霧霾二次顆粒。雖然環境空氣中（zhōng）氮（dàn）氧化物的濃度有一定程度的降低，但是VOCs 的減排進入了瓶頸（jǐng）期，產生臭氧的反應中，VOCs 和氮氧化物非線（xiàn）性關係，僅通過氮氧化物的減排甚至會（huì）導致（zhì）臭氧濃度的上升。為了降低臭氧汙染，VOCs減排是重中之重。化工行業是我國工業體係的支（zhī）柱行業，也是VOCs 排放（fàng）的重要行業。

       根據中國環境規劃院的研究結果（guǒ），我（wǒ）國VOCs 年（nián）排放（fàng）量達到3100 噸，我國涉及（jí）VOCs 排放的行業超過（guò）120 個，其中年排放量超過1 萬噸的（de）行業超過50 個。化工行（háng）業VOCs典型特征包括：廢氣濃度高、波（bō）動性大、淨化效率要求高。

       蓄熱（rè）式燃（rán）燒技術（RTO）主要原理是：揮發性有機廢氣經過預（yù）熱室升溫後，進入燃燒室高（gāo）溫焚燒（升溫（wēn）到800℃），在富氧的條件下進行徹底的（de）氧化分解，有機物氧化成水和二氧（yǎng）化碳，在經過另外一個蓄熱室的蓄熱（rè）體存（cún）儲（chǔ）熱量，存儲的熱量可以用於下一輪預熱新進入的有機廢氣（qì），經過周期性地改變氣流方向從而保持爐膛溫度的穩定。RTO 工藝流程圖見圖1。

       由於蓄熱式燃燒是一種徹（chè）底的氧化（huà）分解技術，淨化（huà）效率高，目前廣泛應用於化工行業的VOCs 淨化（huà）。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 淨化係統連續兩次發生（shēng）爆炸，經（jīng）濟損失達（dá）數百萬元；2020 年8 月19 日，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15 日，安徽某化工企業RTO 淨化係統短時間兩次發生爆炸，淨（jìng）化係統損毀嚴重（chóng）。

       化工行（háng）業的VOCs 廢氣濃度一般比（bǐ）較高（gāo），在非正（zhèng）常工況下有可能會超過爆炸（zhà）限；雖然VOCs 汙染物濃度比較高，但（dàn）是廢氣中（zhōng）的（de）氧含量完全可（kě）以滿足燃燒爆炸的要求；在不（bú）合理設計或者（zhě）裝置（zhì）非正常運行（háng），而預防（fáng）措施不到位（wèi）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（wéi）點火源。化工行業采用蓄熱式燃（rán）燒技術（shù）處理VOCs 廢氣時，需要重點（diǎn）關注安全問題。

       1. 化工行業RTO 處理技術過程中爆炸要（yào）素分析根據爆炸三要素（sù）：可燃物、助燃物和點火（huǒ）源進行展開分析。

       1.1 可燃物

       （1）化工（gōng）行業廢氣濃度高、波動性大，在某些工況條件下，比如真（zhēn）空（kōng）泵其中開啟時，可能存在VOCs 廢（fèi）氣濃度超過爆炸下（xià）限的情況出現。

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

       （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（lěng）凝的液態有機物直接進入RTO，或者在（zài）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 內部混合廢氣濃度超過爆炸下（xià）限的情況。

       （4）易聚合物質，如苯乙烯等，容易發生聚（jù）合沉積在RTO 下室體溫度相對較低的（de）蓄熱體處（chù），聚合物隨著溫度的變化，可能發生二次揮發，導（dǎo）致RTO 內部局部（bù）濃度過（guò）高超過（guò）爆炸下限的情（qíng）況。

       1.2 助燃物

       （1）化（huà）工（gōng）行業有機液體存儲與裝卸廢（fèi）氣以及（jí）進出料和反應過程（chéng）的放空廢氣，為降低物料的損失，一般采（cǎi）取大管套小管的廢（fèi）氣捕集方式，該部分（fèn）廢氣收集時，會引入一定量的空氣。

       （2）反應釜的投料口、放料口和取樣口以及灌裝工位，一般采用集氣罩的廢氣收（shōu）集方式，收集廢（fèi）氣中除了少量的VOCs 外，基本以（yǐ）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（bì）隔間收集廢氣，廢氣中會（huì）引入大量室內空氣。

       （4）廢水集輸和處（chù）理係統以及固（gù）廢貯存場所，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 燃燒室內明火：當進入RTO 內的VOCs 燃燒釋放的潛（qián）熱不足以維持RTO 正常運行所需要的溫（wēn）度時，需要額外補充天然氣並點火升溫。RTO 爐內一直維持著（zhe）高溫明火狀（zhuàng）態，是事故發生時*要考慮的點火源。

       （2）電火花：一般RTO 的輔助加熱係（xì）統采用電火花點火器，在RTO 爐（lú）初始升溫時，如果爐內有機物超過爆炸限（xiàn），該電火（huǒ）花也可（kě）能成為點火（huǒ）源。

       （3）高熱物（wù）：RTO 升溫後（hòu），氧化爐內的蓄熱陶瓷以及從氧化爐中取熱的廢氣均為高熱物，如因係統故障，高熱（rè）物回（huí）火逆流（liú）遇到（dào）可燃物，或者高於可爆炸（zhà）成分的起燃點（diǎn）時，高熱物也會成為點火源。

       2. 安全防控分析

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

       2.1 嚴（yán）控可燃（rán）物濃度

       考（kǎo）慮到RTO 本身具有明火，如果進口濃度超過爆炸下限，任何防控措施都無濟於事，應嚴格控製RTO進口（kǒu）有機物的（de）濃度，使其控（kòng）製在對（duì）應氣體爆炸下限的25% 以內。防控（kòng）措施主要有：RTO 進氣管道上設置氣體濃度（dù）檢測，一級報警點為10%LEL，二級報警點為（wéi）20%，達到二級報警點時，切斷廢氣進氣，打（dǎ）開新風補氣閥，對RTO 進行停（tíng）機降（jiàng）；對於高濃度廢氣，RTO 入口加稀釋風閥；廢氣入口（kǒu）加緩衝罐（guàn），緩衝罐的體積要（yào）設計（jì）得當；濃度監測儀（yí）、稀釋風閥、RTO 風機等儀器設備之間的連鎖控製，對突發問題*時間做出正確的動作（zuò）。

       2.2 安全風險評（píng）估

       RTO 處理係統的安全（quán）設施應與主體工程同（tóng）時設計、同時施工（gōng）、同時投入（rù）使用，化工行業廢氣成分複雜，應進行安全風（fēng）險（xiǎn）評估論證，采用HAZOP 等（děng）軟件分析並采取相應的安全措施。

       2.3 強化預處理措施

化工（gōng）行業廢氣排放濃度（dù）波動性大，一般會含有酸霧（wù）和顆粒物，在（zài）進入RTO 燃燒時，需（xū）要進（jìn）行（háng）混勻和去除酸霧和顆粒物（wù）。建議企業采用PP 堿洗塔對有機廢氣（qì）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（dù）地保證係統安全。

       2.4 增設必要的防火、防爆和泄（xiè）爆等措（cuò）施

廢氣收集總（zǒng）管中安裝防火閥，防火閥應符合GB15930 的相關規定；在RTO 入（rù）口加裝阻火器（qì），阻（zǔ）火器應符合（hé）GB/T13347的相關（guān）規（guī）定；在RTO 燃燒室、緩衝罐、管道拐彎處加泄爆片，防（fáng）爆泄（xiè）壓設計應符合（hé）GB 50160 的相關規定；在RTO 設備附（fù）近設（shè）置（zhì）一些消防設施；風機、電機和置於現（xiàn）場的（de）電氣（qì）儀表等設備的防爆等級（jí）應不低於現場級別。

       2.5 優化收集係統（tǒng）

廢氣的收集以（yǐ）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（xíng）成支（zhī）管－主（zhǔ）管－處理裝置－總排口的（de）收集處理係統，確保廢（fèi）氣收集效果，收集管網應（yīng）考慮必要的防火和泄爆。采用金屬材質的收集管網時，應（yīng）考慮靜電跨接、係統接地等措施，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（dào）中存在直角和尖角，減少因摩擦而導致的靜（jìng）電。

       2.6 優（yōu）化處理係統

       RTO 爐設計時對廢氣（qì）進行氣流（liú）場和熱流場模（mó）擬，其中（zhōng）氣（qì）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（què）定陶瓷裝填量，選擇適宜熱回收效率，避免RTO 爐蓄熱室冷端溫度過（guò）高，減少安全隱患。

       2.7 優化運維措施

       處理係統合理有（yǒu）效的運維是保證正常穩定（dìng）運行的（de）必（bì）要條件，應定期對處理係統（tǒng）進行（háng）點檢維修（xiū）和排查隱患，比如及時排出收集管（guǎn）網中的積液，避免積（jī）液中的（de）VOCs 再次揮發至（zhì）氣相，導致氣相中濃度過高；確保預處理設施的運行效率，避免RTO爐中填料堵塞，引（yǐn）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（xì）統應設置高低（dī）壓保護和（hé）泄漏報（bào）警裝置；壓縮空氣係統應設置低（dī）壓保護和報警裝置；設置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（pái）空管道共用煙囪排放；處理係統應設置安全儀表係統（tǒng），對風機、閥（fá）門（mén）、燃燒器、爐膛和廢氣管道等設備（bèi）設施的關鍵參數進行實時監控和聯（lián）鎖；關鍵設備安全儀表係統應不低於SIL2 標（biāo）準設計。

       2.9 漸進化科學（xué）調試（shì）

       RTO 爐（lú）調試時理應先進行（háng）空（kōng）載調試，待空載調試穩定後再逐步接入低濃度有（yǒu）機廢氣，如企業汙水池加蓋收集後廢氣（qì）、車間換風廢（fèi）氣等，*終再逐步接（jiē）入高濃度廢氣（qì）。同時對擬接入高濃（nóng）度廢氣的排（pái）放流量、排放濃度進行檢測，重點關注峰時濃度（dù），峰值濃度（dù）不得超高（gāo）混合廢（fèi）氣爆炸下限的25%。

       3. 實際案例分析

       某（mǒu）化工行業廢氣風量為30000 m3/h，廢氣中含（hán）有鹽酸、顆粒物和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（zōng）合淨（jìng）化效率可以（yǐ）達到99%。目前已連續穩定運（yùn）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（shì）燃燒技術是處理化（huà）工行業VOCs 廢氣的一種高效治理技術，具有（yǒu）廣（guǎng）泛的應用前景（jǐng）。化工行業（yè）VOCs 廢氣濃度高、波動（dòng）大，蓄熱式燃燒技術由於燃燒室內有明火，設計不當（dāng）容易（yì）造成安全事故。結合（hé）實際工程經（jīng）驗和爆炸三要素，係統進行了安全防控分析，結合實際案例（lì）表明，係統的安全設計可以顯（xiǎn）著降低安全風（fēng）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（rè）式燃燒技術對（duì）VOCs 廢氣進行治理提供了一定的指導。