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蓄热式热氧化炉(RTO)

       是一种高 效有 机废气治理设备。与传统的催化燃烧、直燃式热氧化炉(TO)相比,具有热效率高、运行成本低、能处理大风量低浓度废气等特点。本文对RTO及相关设施危害因素进行详细分析。



RTO工作原理介绍

目前,在国内应用广泛、工艺技术较为成熟的蓄热式热氧化炉(RTO)主要为三室RTO(RTO工艺流程图见图1),即RTO分为三个蓄热室,其中蓄热室填充床为耐热、耐腐蚀的陶瓷材料填充,确保RTO热回收率在95%以上,以便更好的净化去除VOCs。

其工作原理是使生产过程中产生的VOCs(浓度小于25 %LEL)在800℃以上发生氧化反应,使其氧化生成二氧化碳(CO2)和水(H2O);假如VOCs中含有卤素、硫等杂原子的有 机物,则会氧化生成氯化氢(HCl)、二氧化硫(SO2)等气体。

首先废气通过管道经RTO进口阀进入第 1个蓄热填充床发生氧化反应燃烧分 解,经燃烧室充分燃烧后的高温净化气体通过第3个蓄热填充床被冷 却后,部分冷 却净化气体吹扫第2个蓄热填充床,部分冷 却净化气体经RTO引风机进入尾气吸收系统,喷淋吸收后达标排放至大气环境,三个蓄热填充床依次经历加热(氧化分 解)、冷 却、吹扫等三个步骤,通过RTO进口阀、出口阀、吹扫阀自动切换,周而复始,循环操作。

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RTO及相关设施危害因素分析

(1)企业在原设计中未考虑使用RTO

在增上RTO时,仅考虑RTO装置本身对处理废气的适用性,而成套设备生产厂家仅提供RTO本体装置部分,对前、后附属处理设施未进行考虑,企业又未对设备配套进行正规设计,致使情况较为复杂的企业系统运行稳定性不够,甚至发生事故。

(2)材料选择方面因素

       因成本及腐蚀等问题,原料废气及放空等管线,中小企业会普遍选择PVC、玻璃钢等材料。使用上述材料的企业如原料气线未考虑防静电设计,易使静电积聚,在废气浓度超过爆 炸 上下 限时,管线内发生爆 炸。

(3)仪表报警、连锁设施不足

       RTO设施生产厂家,设计工况较理想化,只考虑本体设施工艺操作上的连锁,附属设施及安 全设施方面未予充分考虑。比如未在上游废气出口设置浓度报 警仪,无法及早知道废气浓度超标并及时采取措施避免炉堂温度超 高、尾气温度同时超 高等连锁反应。

(4)系统未设置相应的安全设施

       系统未设置相应的安 全设施,如原料废气线防静电设施、原料废气进RTO前设置阻火器等,容易导致静电积聚导致爆 炸及回火等情况发生。

(5)工艺流程设置不合理

企业排放的往往不是单一的有 机废气,除有 机废气,经常带有酸、碱性气体,或者燃烧后有酸性气体产生。未设置吸收处理装置,会导致气量偏大,腐蚀设备管线,缩短设备、管线使用寿命、废气指标不合格。

安全对策措施

企业应根据自身实际工况,包括废气来源、组成、浓度变化、气量大小等,在设计时充分考虑可能产生的不利因素环节,根据实际需要增设相应附属设施和安 全设施。着重注意以下几个方面:

(1)去除不宜进入RTO的有机废气组分

去除不宜进入RTO的有 机废气组分。如采用冷凝方式回收部分高浓度有 机废气组分;设置水喷淋装置吸收洗涤酸、碱类气体,保证进入RTO有 机气体达到进气指标要求。

(2)保证废气浓度、气量相对稳定

在有 机废气进入RTO前,设置足够容积的缓冲罐,增加废气的停留时问,较好地混合气体浓度,并根据需要补充风量,避免高浓度、大气量废气直接进入RTO。

(3)确保有机废气浓度不超标

严格控制进炉前废气浓度在其有 机物的爆 炸 下限(LEL)的25%以下(GB20101),否则应采用空气强制稀释。

(4)提高自动化控制程度

 对关键操作参数实时监测和进行连锁控制,实时监测风机、阀门、燃烧器、酸碱度、废气浓度、炉膛和废气管道压力的参数变化,并按工艺安 全要求设置相应连锁。如设置气体浓度与新风/放空阀,有 效降低有 机废气浓度或紧急情况下放空;炉室下层床温及排放温度与进气量/喷油量等实行联锁,调节燃烧室温度;热氧化室负压与引风机的连锁控制,使设备正常运行时热氧化室保持微负压状态,确保高温烟气不回流;排烟温度与进气阀门进行连锁控制,当排烟温度超过一定限值后,进气阀门主动关闭,白动打开旁通紧急排放阀,确保有 机废气不会在烟气分布室中着火燃烧。

(5)防止发生回火

缓冲罐至RTO管线等位置设置回火装置;紧急排放阀宜设置远程独 立控制,防止在非正常情况下,气流堵塞,影响上游设置。

(6)防止静电产生

废气管线宜采用金属材质,连接法兰进行跨接,系统进行可靠接地,防止静电积聚。如采用玻璃钢,PVC塑料等材质,应带铜条以防静电(进炉前管线必 须为金属管),并在产生废气设备出口部位设置有 机气体浓度检测设施并设置紧急排放口。

(7)防止爆炸危害扩大

废气管道设置防爆膜、防止管道堵塞的泄压阀,缓冲罐上设置泄压阀,RTO炉膛设防爆口等安 全设施,采用防爆风机。

(8)设计适合自身的流程

设计适合自身的流程。如缓冲罐与焚烧炉宜拉开足够距离,以保证有 机废气浓度高时,有足够时问保证直接排放连锁动作。

(9)编制符合实际的《安全操作规程》等

编制符合实际的《安 全操作规程》,并对员工进行培训,熟悉开、停工及紧急状态的操作要求。

《有 机废气净化装置安 全技术》GB20101-2006

《爆 炸危险环境电力装置设计规范》GB50058-2014

《建筑防火设计规范》GB50016-2018


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