隨著對環境保（bǎo）護的日益重視，酸雨和霧霾汙染已經逐漸減（jiǎn）少，但是臭氧汙染仍日益加重，成為（wéi）影響環境空氣質量的重要（yào）汙染源（yuán），近年來我國因臭氧汙染導致的人口（kǒu）死亡數量平（píng）均增加10.7%。臭氧（yǎng）汙（wū）染的重要前體物是VOCs，在紫外線的作用下，VOCs 和氮氧化物會（huì）發生一係列（liè）複雜的（de）光化學反應，生成臭氧（yǎng）和（hé）霧霾（mái）二次顆粒。雖然環境空氣中氮氧化物的濃度有一定程（chéng）度的降低，但是VOCs 的（de）減排（pái）進入（rù）了瓶頸期，產生臭氧的反應中，VOCs 和氮氧化物非線性（xìng）關係，僅（jǐn）通過（guò）氮氧化物的減排甚至會導致臭（chòu）氧濃度的（de）上升。為了降低臭氧汙染，VOCs減排是重中之重。化工行業（yè）是我（wǒ）國工業體（tǐ）係的支柱行業，也是VOCs 排放的重要行業。

       根據中國環境規劃院的研究結果（guǒ），我國VOCs 年排放量達到3100 噸（dūn），我國涉及VOCs 排放（fàng）的行業超過120 個，其中年排放量超過1 萬噸的行業超（chāo）過50 個。化工行業（yè）VOCs典型（xíng）特征（zhēng）包括：廢氣濃度高、波動性大、淨化效率要求高。

       蓄熱式（shì）燃燒技術（RTO）主要原（yuán）理是：揮（huī）發性有機廢氣經過預熱室升溫後，進入燃燒室（shì）高溫焚燒（升溫到800℃），在富氧的條件下進行徹底的氧化分解，有機物氧化成水和二氧化碳，在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預熱新（xīn）進入的有機（jī）廢氣，經過周期性地改變氣流（liú）方向（xiàng）從而保持爐（lú）膛溫度的穩定。RTO 工藝流程圖（tú）見圖1。

       由於蓄熱式燃燒是一種徹底的氧化分解（jiě）技術，淨化效率高，目前廣泛應用於化工行業的VOCs 淨（jìng）化。但由於化工行業VOCs 廢氣濃度高，且波動性大，存（cún）在燃爆的可能性。2015 年3 月江（jiāng）蘇某（mǒu）化工企（qǐ）業RTO 淨化係統連續兩次（cì）發生爆炸，經濟損失達數百（bǎi）萬（wàn）元；2020 年8 月19 日，浙江某化工企業（yè）RTO 淨化裝置廢氣管道爆裂，導致生產中斷；2019 年6 月15 日（rì），安徽（huī）某化工（gōng）企業RTO 淨化係統短時間兩次發生爆炸，淨化係統損毀嚴（yán）重。

       化工行業的VOCs 廢氣濃度一（yī）般比較高，在非正常工況下有可能會超（chāo）過爆炸限；雖然VOCs 汙染物（wù）濃（nóng）度比較高，但是（shì）廢氣中的氧含量完全可以滿足燃燒爆炸的要求；在不合理設計或者裝置非正常運行，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（děng）均可能成為點火源。化工行業采用蓄熱式燃燒技術處（chù）理VOCs 廢（fèi）氣時，需要重點關注安全問題。

       1. 化工行（háng）業（yè）RTO 處（chù）理技術過程中爆炸要素（sù）分析根據爆炸三要素：可燃物、助燃物和點火源進行展（zhǎn）開分（fèn）析。

       1.1 可燃物（wù）

       （1）化工（gōng）行業廢（fèi）氣濃（nóng）度（dù）高、波（bō）動性大，在某些工況條件下（xià），比如真空泵其中開啟時，可能（néng）存在VOCs 廢（fèi）氣濃度超過爆炸（zhà）下限的情況出現。

       （2）部（bù）分（fèn）生產設備比如蒸餾釜（fǔ）處於故障狀態，VOCs 物料被加熱（rè）導（dǎo）致極高濃度的飽和（hé）有機物（wù）蒸汽進入RTO 淨（jìng）化裝置，導致混合廢氣濃度超過爆炸下限的情況。

       （3）部分高沸點VOCs 廢氣在收集處理係統低溫處冷（lěng）凝，RTO 處理係統啟動時，冷凝的液（yè）態有機物直接進入RTO，或者在（zài）後期溫（wēn）度升高時，冷凝的液態有機物揮發至氣（qì）相，進入RTO，導致RTO 內部（bù）混合廢氣濃度超過爆炸（zhà）下限的情況。

       （4）易聚（jù）合物質，如苯乙烯等，容（róng）易發生聚合沉積在RTO 下室體溫度相對較低的蓄熱體處，聚合物隨著溫度的變化，可能發生二次揮發，導致RTO 內（nèi）部局部濃度過高超過爆炸下限的情（qíng）況。

       1.2 助燃物

       （1）化工（gōng）行（háng）業有機（jī）液體存儲與裝（zhuāng）卸（xiè）廢氣以及進（jìn）出料和反應過程的放空廢氣，為降低（dī）物料的損失，一般采取大管套小管的廢氣捕集方式（shì），該部分（fèn）廢氣收集時，會引入一定量的空氣。

       （2）反應釜（fǔ）的投料（liào）口、放料口和取（qǔ）樣口（kǒu）以及灌裝工位（wèi），一般采用集氣罩的廢氣收集（jí）方式，收集廢氣中除了少量的VOCs 外，基本（běn）以空氣為主。

       （3）固液分離設備和幹燥設備，一（yī）般通過密閉的設備或者增設（shè）密閉隔（gé）間收集（jí）廢氣（qì），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（dāng）進入RTO 內的VOCs 燃燒釋放的潛熱不足（zú）以維（wéi）持RTO 正常運（yùn）行所需要的溫度時，需要額外補充天然氣並點火升溫。RTO 爐內一直維持（chí）著高溫明火狀態，是（shì）事故發生時*要（yào）考慮的（de）點火源。

       （2）電火花（huā）：一（yī）般RTO 的輔助加熱係統采用電火花點火器，在RTO 爐初始（shǐ）升溫時，如果爐內有機物超過爆炸限，該電火花也可能成為點火源。

       （3）高（gāo）熱物：RTO 升溫後，氧化（huà）爐內的蓄熱陶瓷（cí）以及從氧化爐（lú）中取熱的廢氣均為高熱物，如因係統故障（zhàng），高熱物回火逆流遇到可燃物，或（huò）者高於可爆炸成分的起燃點（diǎn）時，高熱物也會成為點（diǎn）火源。

       2. 安全防控分析

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

       2.1 嚴控可燃（rán）物濃度

       考慮到RTO 本身具有明火，如果進口濃度超過爆炸下限，任何防（fáng）控措施都無濟於事，應嚴格控（kòng）製RTO進（jìn）口有機物的濃（nóng）度，使其控製在對應氣體爆炸下限的25% 以內。防控（kòng）措（cuò）施（shī）主要有：RTO 進氣管道上設置氣體濃度檢測（cè），一級報警點為10%LEL，二（èr）級報警（jǐng）點為20%，達到二級報警點時，切斷（duàn）廢氣進氣，打開新風補氣閥，對RTO 進行停機降（jiàng）；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（chōng）罐的體積要設計得當（dāng）；濃度（dù）監測儀、稀釋風閥、RTO 風機等儀器設備之間的連鎖控製，對突（tū）發問題*時（shí）間（jiān）做出正確的動作。

       2.2 安全風險評估

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

       2.3 強（qiáng）化預處理措（cuò）施

化工行業廢氣排放濃（nóng）度波動性大，一般（bān）會含有酸霧和顆粒物，在進入RTO 燃燒時，需（xū）要進（jìn）行混勻和去除酸霧和顆粒物。建議企業采用PP 堿洗（xǐ）塔對有機廢氣進行預處理，由於PP 填料塔強度不高，在發（fā）生事故時極易泄爆，*大限度地保證係統安全。

       2.4 增設必要（yào）的防火（huǒ）、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（fú）合GB15930 的相關規（guī）定；在RTO 入口加裝阻火器，阻火器應符合GB/T13347的相（xiàng）關（guān）規定（dìng）；在RTO 燃燒室、緩衝罐、管（guǎn）道拐彎處（chù）加泄（xiè）爆片，防爆泄（xiè）壓設計應符合GB 50160 的相關規定；在RTO 設備（bèi）附（fù）近設置一（yī）些消（xiāo）防設施；風機、電（diàn）機和置於（yú）現場的電氣儀（yí）表等設備的防（fáng）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（jī）選用需進行規範化設計，廢氣收（shōu）集管線需統籌規劃，形成（chéng）支管－主管（guǎn）－處理裝置（zhì）－總排口（kǒu）的收集（jí）處理係統，確保廢氣收集（jí）效（xiào）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，應考慮靜電跨接、係統（tǒng）接（jiē）地等措施，及時導出靜電，避免積（jī）聚，接地電阻應小於4Q，防雷設計應符合GB 50057、SH/T3038 的相關（guān）規定；避免管道中存（cún）在直角和尖角，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（jìn）行氣（qì）流場和熱流場模擬，其中氣流場（chǎng）模擬確（què）保RTO 爐內無死角，廢氣能夠均（jun1）勻流暢通過（guò），避免局部湍流或濃度過高（gāo）；熱流場模擬確（què）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（dù）過（guò）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行點檢維修和（hé）排查隱患，比如及時排出收集管（guǎn）網中的積（jī）液，避免（miǎn）積液中的VOCs 再次（cì）揮發至氣相，導致氣相中（zhōng）濃度過高；確保預處理設施的運行效率，避免RTO爐中填（tián）料堵塞（sāi），引發斷流造成（chéng）安全（quán）隱患。

       2.8 設置各類安全（quán）預警措施

       燃料供給（gěi）係統（tǒng）應設置高低壓保護和泄漏報警裝置；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（yā）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；處理係統應設置（zhì）安全儀表係（xì）統，對風機、閥門、燃燒器、爐膛（táng）和（hé）廢氣管道等設（shè）備（bèi）設施的關鍵參數（shù）進行實時監控和聯鎖；關鍵設備安（ān）全儀表係統應不低於SIL2 標準設計。

       2.9 漸進化科（kē）學調試

       RTO 爐調試時理應先（xiān）進行空載調試，待空（kōng）載調（diào）試穩定後再逐步接入低濃度有機廢氣，如企（qǐ）業（yè）汙水池加蓋收集後廢氣、車間換風廢氣等，*終再（zài）逐步接入高濃度廢氣。同時對擬接入高濃度廢氣的排放流量、排放濃（nóng）度進行檢測，重（chóng）點關注峰時濃度，峰值濃度不得超高混合（hé）廢氣爆炸下限（xiàn）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、顆（kē）粒物和VOCs，采用堿洗+ 幹式（shì）過濾+RTO 處理企業混合廢氣，RTO 為（wéi）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（lián）續穩定運行5 年，該處（chù）理係統的安全控製措施詳見（jiàn）下表。

       4. 結語

       蓄熱式燃燒技術是處理化工行（háng）業VOCs 廢（fèi）氣的一種（zhǒng）高（gāo）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（bō）動大，蓄熱式燃燒技術由（yóu）於燃燒室內有明火，設計不當容易造成安全事故。結合實際工程經驗和爆炸三要素，係統進行了安全防控分析，結合實際案例表明，係統的安全（quán）設計可以顯著（zhe）降低安全風險，確保（bǎo）蓄熱式燃燒（shāo）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 廢氣進行治理提供了一定的指導。