隨著對環境保護（hù）的日益重視，酸雨（yǔ）和霧霾（mái）汙染已經逐漸減少，但是臭氧（yǎng）汙染仍日益加重，成為影響（xiǎng）環境空氣質（zhì）量的重要汙染源，近年來我國（guó）因臭氧汙染導致的人口死亡數量（liàng）平均增加（jiā）10.7%。臭氧汙（wū）染的重要前體物是VOCs，在紫外線的作用下，VOCs 和氮氧化物會發生一係列複雜（zá）的光化學反應，生（shēng）成臭氧和霧霾（mái）二次顆粒。雖然環境空氣中氮氧化物的濃度有（yǒu）一定程度的降低，但是VOCs 的減排（pái）進入了瓶頸期，產生臭氧的反應中，VOCs 和氮氧化物非線性關（guān）係，僅通過氮氧（yǎng）化物的減排甚至會導致（zhì）臭氧濃（nóng）度的上升。為了降低臭（chòu）氧汙（wū）染，VOCs減排是重中之重。化工行業是我國工（gōng）業（yè）體係的支柱（zhù）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，我國VOCs 年排放量達到3100 噸，我國涉及VOCs 排放的行業超過（guò）120 個，其中年排放量超過1 萬噸的行業（yè）超過50 個。化工行業VOCs典型特征包括：廢氣濃度高、波動性（xìng）大、淨化效率要求高。

       蓄熱式燃燒技術（RTO）主要原理是（shì）：揮發性有機廢氣經過預熱室升（shēng）溫後，進入燃燒室高溫焚燒（升溫到800℃），在富氧的條件下進行徹底（dǐ）的（de）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（tǐ）存儲熱量（liàng），存（cún）儲的熱量（liàng）可以用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（zhǒng）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 淨化。但由於化（huà）工行（háng）業VOCs 廢氣濃度高，且波動性大，存（cún）在（zài）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爆炸，經濟損失達數百萬元；2020 年8 月（yuè）19 日，浙江某（mǒu）化工企業RTO 淨化裝置廢（fèi）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，淨化係統（tǒng）損毀（huǐ）嚴重。

       化工行業的VOCs 廢氣濃度一般比較高，在（zài）非正常工況（kuàng）下有可能會超過爆炸限；雖然VOCs 汙染物（wù）濃（nóng）度比較高，但是廢氣中的氧含量完全可以滿足燃燒（shāo）爆炸的要求（qiú）；在不合理設計或者裝置非正常運行，而預防措施不到位（wèi）時，RTO 裝置本身的明火、高熱物以及電火（huǒ）花和靜電等均可能成為點火源。化（huà）工行業采用蓄熱式燃燒技術處理（lǐ）VOCs 廢氣時，需要重點關注安全（quán）問題。

       1. 化工行業RTO 處理技術過程（chéng）中爆炸要素分析根據（jù）爆炸三要素：可燃物、助燃物和點火源進行展開（kāi）分（fèn）析。

       1.1 可燃物

       （1）化工行業廢氣濃度高、波動性大，在某些工況條件下，比如真空泵（bèng）其中開啟時，可能存在VOCs 廢氣濃度超過爆炸下限的情況出現。

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

       （3）部分高沸點VOCs 廢氣在收集處理（lǐ）係統低（dī）溫（wēn）處冷凝，RTO 處理係統啟動時，冷凝的液態有機物直接進入RTO，或者（zhě）在後期溫（wēn）度升高時，冷凝的液態有機物揮發（fā）至氣相，進入RTO，導致RTO 內部混合（hé）廢氣濃度超（chāo）過爆炸下限的情況（kuàng）。

       （4）易聚合物質（zhì），如苯乙烯等，容易發生聚（jù）合沉積在RTO 下室體溫（wēn）度相對較低的蓄熱體處，聚合物隨著溫度的變（biàn）化，可能發生二次揮發，導致RTO 內部局部濃度過高（gāo）超過爆（bào）炸下限的情況。

       1.2 助燃物

       （1）化工行業有機液體存儲與裝卸廢氣以及進出料和反應過（guò）程的放（fàng）空廢氣，為降低物料的損失，一般采（cǎi）取（qǔ）大管（guǎn）套小管的（de）廢氣捕（bǔ）集方式（shì），該部分（fèn）廢氣收集時，會引入一（yī）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（bān）采用（yòng）集氣罩的（de）廢氣收集（jí）方式，收集廢氣中除了少量的VOCs 外，基本以（yǐ）空氣為主。

       （3）固液分離設備和（hé）幹燥設備，一（yī）般通過（guò）密閉的設備（bèi）或（huò）者增設密閉隔（gé）間收集廢氣，廢氣中會引入（rù）大量室內空氣。

       （4）廢水集輸和處理（lǐ）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（jí）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 燃燒釋放的潛熱不足以維持（chí）RTO 正常運行所需（xū）要的溫度（dù）時，需要額外補（bǔ）充天（tiān）然氣並點火升溫。RTO 爐內一直維持著高溫明火狀態，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（cǎi）用電火花點火器，在RTO 爐初始升溫時，如（rú）果爐內有機物超（chāo）過爆（bào）炸限，該電火花也可能成為點火源。

       （3）高熱物：RTO 升（shēng）溫後，氧化（huà）爐內的蓄熱陶瓷以及從氧化爐中取熱的（de）廢氣均為（wéi）高熱物，如因係統故障（zhàng），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. 安全防控分（fèn）析

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

       2.1 嚴控可燃物濃度

       考（kǎo）慮到RTO 本身具有明火，如果進（jìn）口（kǒu）濃度超過爆（bào）炸下限，任何防控措施都無濟於事，應（yīng）嚴格控製RTO進口有機物的濃度，使其控製在對應氣體爆炸（zhà）下限的（de）25% 以內。防控（kòng）措施主要有：RTO 進氣管道上設置氣體濃（nóng）度檢測，一級報警點為10%LEL，二級報警點為20%，達到（dào）二級報警點時（shí），切斷廢氣進氣，打開新風補氣閥（fá），對RTO 進行停（tíng）機降；對於高濃度廢氣，RTO 入口（kǒu）加稀釋風閥；廢氣入口加緩（huǎn）衝罐，緩衝（chōng）罐的體積要設計得當；濃度監測儀、稀釋風閥、RTO 風（fēng）機等（děng）儀器設備（bèi）之間的（de）連鎖控製，對突發問題*時間做出正確的動作。

       2.2 安（ān）全風險評估（gū）

       RTO 處理係統的安全（quán）設施應與主體工程同時設計、同時（shí）施（shī）工、同時（shí）投入使用，化工行業（yè）廢氣成分複雜，應進行安全風險評估論證，采用HAZOP 等軟件分析（xī）並采取相應（yīng）的安（ān）全措施。

       2.3 強化預處理措施

化工行業廢（fèi）氣排放濃度（dù）波動性大，一般會含有酸霧和顆粒物，在進入（rù）RTO 燃燒時（shí），需要進行混勻和去除酸霧和顆粒物（wù）。建議（yì）企業（yè）采用PP 堿洗塔對有機廢（fèi）氣進行預處理，由於（yú）PP 填料塔強（qiáng）度不高，在（zài）發生事故時（shí）極（jí）易泄爆（bào），*大限度地（dì）保證係統安（ān）全。

       2.4 增設必要的防火、防爆和泄爆等措施

廢氣收集總管中安裝防火（huǒ）閥，防火閥應（yīng）符合GB15930 的相關（guān）規（guī）定；在RTO 入口加裝（zhuāng）阻火器，阻火器應符合（hé）GB/T13347的相關規定；在RTO 燃燒室、緩衝罐、管道拐彎處加泄爆片，防爆泄壓（yā）設計應符合GB 50160 的相關規定；在RTO 設（shè）備附（fù）近設（shè）置一些消防設施；風機、電機和置於現場的電氣儀表等設備的防（fáng）爆等級應不低於現場級別。

       2.5 優化收集係統

廢氣的收集以及風機選用需進行規範化設計，廢氣收集管線需統籌規劃，形成支管－主管－處理裝置－總排口的收集處理係統，確（què）保廢氣收集效果，收集管網應考（kǎo）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（jìng）電跨接、係統接地等措施，及時導出靜電，避（bì）免積聚，接地電阻（zǔ）應小於4Q，防（fáng）雷設計應符合GB 50057、SH/T3038 的相關規定；避免（miǎn）管道中存在（zài）直角和尖角，減少因摩擦而導致的靜電（diàn）。

       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（wú）死角，廢氣能夠均勻流（liú）暢通過，避免局部湍流或濃度過高；熱流場（chǎng）模擬（nǐ）確定陶瓷裝填量，選擇適宜熱回收效率，避免RTO 爐蓄熱室冷端（duān）溫度過高，減少安全隱患。

       2.7 優化運維措施

       處理係統合理（lǐ）有效的運（yùn）維是保證正常穩定運行（háng）的必要條（tiáo）件，應定期對處理係統（tǒng）進行點檢維修和排查隱患，比如及時（shí）排出收集管網中的積液，避免積液中的VOCs 再次（cì）揮發至氣相，導（dǎo）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）統應設置高低壓保護和泄漏報警（jǐng）裝（zhuāng）置；壓縮空氣（qì）係統應設置低壓保護和報警裝置；設置UPS 備用電（diàn）源和壓（yā）縮空氣儲氣罐；設置（zhì）應急排空管道，嚴禁與高溫排空管道共用（yòng）煙囪排放（fàng）；處理係統應（yīng）設置安全儀表係統，對風機、閥門、燃燒器、爐膛和廢氣管道等設備設施的關鍵參數進行（háng）實時監控和聯鎖；關鍵設備安全儀表係統應不低於（yú）SIL2 標準設計。

       2.9 漸進化科學調試

       RTO 爐調試時理應先進（jìn）行空載調試，待空載（zǎi）調試穩定後再逐步接入（rù）低濃度有機廢氣，如企業汙水池（chí）加蓋收集後廢氣（qì）、車間換風（fēng）廢氣等，*終（zhōng）再逐步接入高濃度廢氣。同時對擬接（jiē）入高濃度廢氣的排放流量、排放濃度進行（háng）檢測，重點關注峰時濃（nóng）度，峰值濃度不得（dé）超高混合廢氣爆炸下限的25%。

       3. 實際（jì）案（àn）例分析

       某化工行（háng）業廢氣風量為30000 m3/h，廢氣中含（hán）有鹽酸（suān）、顆粒物（wù）和VOCs，采用堿洗+ 幹式過濾+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（kě）以達到99%。目前已連續穩定運行5 年，該處理係統的安（ān）全控製措施詳（xiáng）見（jiàn）下表。

       4. 結語

       蓄熱式燃燒技（jì）術是處理化工行業VOCs 廢氣的一種高效（xiào）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，蓄熱式燃燒技術由於（yú）燃燒室（shì）內有明火，設計不當容易造成（chéng）安全事故。結合實（shí）際工（gōng）程經驗和爆炸三要素，係統進行了安全防控分析，結合實際（jì）案例（lì）表明，係統的安全設計可以顯著降低安全風（fēng）險，確保蓄熱式燃燒裝置安全（quán）穩定高效地運行，為化工行業采用蓄熱式燃燒技（jì）術（shù）對VOCs 廢氣進行治理提供了（le）一定的指導。