隨著對環境保（bǎo）護的日益重視，酸雨和霧霾汙（wū）染已經逐漸減少，但是（shì）臭氧汙染仍日益加重，成為影響（xiǎng）環境空氣質量的重要汙染（rǎn）源，近年來我（wǒ）國因臭氧汙染導致的人口死（sǐ）亡數量平均增加10.7%。臭（chòu）氧（yǎng）汙染的重要前體物是（shì）VOCs，在紫外線的作用下，VOCs 和氮氧化物會發（fā）生一（yī）係列複雜的光化學反應，生成臭氧和霧霾二次顆粒。雖然環境空氣中氮（dàn）氧化物的濃度有一定程度的（de）降低（dī），但是VOCs 的減排進入了瓶頸期，產生臭氧的反應中，VOCs 和氮氧（yǎng）化（huà）物非線性關係，僅通過（guò）氮氧化物的減（jiǎn）排甚（shèn）至會導致臭氧濃度的上升（shēng）。為了（le）降低臭氧汙染，VOCs減排（pái）是重中之重。化工行業是我國工業體係的（de）支（zhī）柱行（háng）業，也（yě）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（liàng）達到3100 噸，我國（guó）涉及VOCs 排放的行業超過120 個，其中年排放量超過1 萬噸的行業超過50 個。化工行業（yè）VOCs典型特征包括：廢氣（qì）濃（nóng）度高、波動（dòng）性大、淨化效率要求高（gāo）。

       蓄熱式燃燒技術（RTO）主要原（yuán）理是：揮發性有（yǒu）機廢氣經過預熱室升溫（wēn）後，進入燃燒室高溫（wēn）焚燒（升溫到800℃），在（zài）富氧的條件下進行徹底的氧化分解（jiě），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（liàng）可以用於下一輪預熱新進（jìn）入的有機（jī）廢氣，經過周期性地改變氣流（liú）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底的氧化分解技術，淨化效率高，目前廣泛應用於化工行業的VOCs 淨化。但由於化工行業VOCs 廢氣濃度高，且波動性大，存在燃爆的可能性。2015 年（nián）3 月江蘇某化工企業（yè）RTO 淨化係統連續（xù）兩次發生爆炸，經濟（jì）損失達數百萬元；2020 年8 月19 日，浙江某化工企業RTO 淨化裝置（zhì）廢氣管（guǎn）道爆裂，導致生產中斷；2019 年6 月15 日，安徽某化工企業（yè）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（zhèng）常工況下有可（kě）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爆炸的要求（qiú）；在不合理設計或者（zhě）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（diàn）火花和靜電等均可（kě）能成為點火源。化工行業采用蓄熱式燃燒技術處理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（zhà）要素（sù）分析根據爆炸三（sān）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

       （1）化工行業廢氣濃度高、波動性大，在某些工況條（tiáo）件下，比（bǐ）如真空泵其中開啟時，可能存在VOCs 廢（fèi）氣濃度超過爆（bào）炸下限的（de）情況出（chū）現。

       （2）部分生產設備比如蒸餾釜處於故障狀態，VOCs 物料被（bèi）加熱導致極高濃（nóng）度的飽和有機物蒸汽進入RTO 淨化（huà）裝置（zhì），導致混合廢（fèi）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凝，RTO 處理係統啟動（dòng）時，冷凝的液態有機物直接進入RTO，或者（zhě）在後期溫度（dù）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（guò）爆炸下限的情況。

       （4）易（yì）聚合物質，如苯乙烯（xī）等（děng），容易發生聚合沉積在（zài）RTO 下（xià）室體溫度相對較低的蓄熱體處，聚合物（wù）隨（suí）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）超過爆炸下限的情況。

       1.2 助燃物（wù）

       （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程的放空廢（fèi）氣，為降低（dī）物料的損失，一般采取大管套小管的廢（fèi）氣捕集方（fāng）式，該（gāi）部（bù）分廢氣收集（jí）時，會引入一定量的空氣（qì）。

       （2）反應釜的投（tóu）料口、放料口和（hé）取樣口以及灌裝工位，一般采用集氣罩的廢氣收集方式，收集廢氣中除（chú）了少量（liàng）的（de）VOCs 外，基本以空氣為（wéi）主。

       （3）固液分離設備（bèi）和幹燥設備，一（yī）般通過密閉的設備或者增設密閉隔間（jiān）收集廢氣，廢氣中會引入大（dà）量室（shì）內（nèi）空氣。

       （4）廢（fèi）水集輸和（hé）處理係統以及固廢貯存場所，一般通（tōng）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（shāo）釋放的潛熱不足以維持RTO 正常運（yùn）行（háng）所需要的溫度時，需要額外補充天然氣並點火（huǒ）升溫。RTO 爐內一直維持著高溫明（míng）火狀態（tài），是事故發生時*要考慮的點（diǎn）火源。

       （2）電火（huǒ）花：一般RTO 的輔助加熱係統采用電火花點火器，在RTO 爐初始升溫時，如果爐內有機物超過（guò）爆炸限，該電火花也可能成為點火源（yuán）。

       （3）高熱物（wù）：RTO 升溫後，氧化爐內的蓄熱陶瓷以及從（cóng）氧（yǎng）化爐中取熱的廢氣均為高熱物，如因係統故障，高熱物回火逆流（liú）遇到可（kě）燃物，或（huò）者高於可爆炸成分的起燃點時，高熱物也會成為點火源（yuán）。

       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（jí）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（sù）的防控（kòng）。

       2.1 嚴控可燃物濃度

       考慮到RTO 本身具有明火，如果進口濃度超過爆炸下限（xiàn），任何防控措施都無濟於事，應嚴格控製RTO進口有機物（wù）的濃度，使其控製在對應氣體爆炸下限的25% 以（yǐ）內。防控措施主（zhǔ）要有：RTO 進氣管道上設置氣體濃度檢（jiǎn）測，一級報（bào）警點為10%LEL，二級報警點（diǎn）為20%，達到（dào）二級報警點時，切斷廢氣進氣，打開新（xīn）風（fēng）補氣閥，對RTO 進行停機降；對（duì）於高濃度廢氣，RTO 入口加稀釋風閥（fá）；廢氣入口加緩衝罐，緩衝罐的體積要設計得當；濃度監測儀、稀釋風閥、RTO 風機等儀器設（shè）備之間的（de）連鎖控（kòng）製，對突發問題*時間做出（chū）正確的動作（zuò）。

       2.2 安全風險評估

       RTO 處（chù）理係統的（de）安全設施（shī）應與主體工程同時設（shè）計、同時施工、同時投（tóu）入使用，化工行業廢氣成分複雜，應進行安全（quán）風險評估論證，采用（yòng）HAZOP 等軟件（jiàn）分析並采取相應（yīng）的安全措施。

       2.3 強化預處理措施

化工行業廢氣排放濃度波動性大，一般會含有酸霧和顆粒物，在進入RTO 燃燒時，需要進行混（hún）勻和去（qù）除酸霧和顆粒物。建議企業（yè）采用PP 堿洗塔對有機廢氣進行預處（chù）理，由於PP 填料塔（tǎ）強度不高，在發生（shēng）事故時極易泄爆，*大（dà）限度地保證係統安全。

       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閥，防火閥應符合GB15930 的相關規定；在RTO 入口加裝阻火器，阻火（huǒ）器應符合GB/T13347的相關規定；在RTO 燃燒室、緩衝罐、管道拐彎處加（jiā）泄爆片（piàn），防爆泄壓設（shè）計應符合GB 50160 的相關規定；在RTO 設備附近設置一些消防設施（shī）；風（fēng）機、電機和置於現（xiàn）場的電氣儀表等設（shè）備的防爆等級應不低於現場級別。

       2.5 優化收集係統

廢氣的收集以及風機選用需進行規範化設計，廢氣收集管線需（xū）統籌規劃，形成支管－主管－處理（lǐ）裝置－總排（pái）口的收集處理係統，確保（bǎo）廢氣收集效果，收集管網應考慮必要的防（fáng）火和泄爆。采用金屬材質的收集（jí）管網時，應考慮靜電跨（kuà）接、係統接地等措施，及時導出靜電（diàn），避免積聚，接地電阻應小於4Q，防雷設計應符（fú）合GB 50057、SH/T3038 的相關規定；避免管道中存在直角和（hé）尖角，減少因摩擦而導致的靜（jìng）電。

       2.6 優化處理係統

       RTO 爐設計時對廢（fèi）氣進行氣流場和熱流場（chǎng）模擬，其中氣流場（chǎng）模擬確保RTO 爐內無死（sǐ）角，廢氣（qì）能夠（gòu）均勻流暢通過，避免局部湍（tuān）流或濃（nóng）度過高；熱流（liú）場模擬確定陶瓷（cí）裝填量，選擇適宜熱回收效率，避免RTO 爐（lú）蓄熱室冷端溫度過高（gāo），減（jiǎn）少安全隱患。

       2.7 優化運維措施

       處理係（xì）統（tǒng）合理有效的運維是保證（zhèng）正（zhèng）常穩定運行的（de）必要條件，應定期對處理（lǐ）係統進行點檢維修和排查隱患，比如及時排出收集管網中的（de）積液，避免積液中的VOCs 再次揮發至氣相（xiàng），導致氣相（xiàng）中濃度過高；確保預處理設施的運（yùn）行效率，避（bì）免（miǎn）RTO爐中填料（liào）堵塞，引發斷流造成安（ān）全隱患。

       2.8 設置各類安全預警措施

       燃料供給（gěi）係統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（yīng）急排空（kōng）管道，嚴（yán）禁與高溫排空管道共用煙囪排放；處理係統（tǒng）應設置安（ān）全儀表係統，對風機、閥門、燃燒器（qì）、爐膛和廢氣管道等設備設施的關鍵參數進（jìn）行實時監控和聯鎖；關鍵設備安全（quán）儀表係統應（yīng）不低於SIL2 標準設計。

       2.9 漸進（jìn）化科學調試

       RTO 爐調試時理（lǐ）應先進行空（kōng）載調試，待空載調試穩定後（hòu）再逐步接入低濃度有機廢氣（qì），如企業（yè）汙水池加蓋收集後廢氣、車間換風廢氣等，*終（zhōng）再逐步接入高濃度（dù）廢氣。同時對擬接入高濃度廢氣的排放流量、排放濃度進（jìn）行（háng）檢測，重點關注峰時濃度，峰值（zhí）濃度不得超高混合（hé）廢氣爆（bào）炸下限（xiàn）的25%。

       3. 實際案例分析

       某（mǒu）化工行業廢氣（qì）風量為30000 m3/h，廢氣中含有鹽（yán）酸、顆粒物和VOCs，采用堿洗+ 幹式過濾+RTO 處理（lǐ）企業混（hún）合廢氣，RTO 為三室RTO，VOCs 進氣濃度為1250mg/m3，綜合淨化效（xiào）率可以達到99%。目前已連續穩（wěn）定運行5 年（nián），該處理係統的安全控製措施詳見下表。

       4. 結語（yǔ）

       蓄熱式（shì）燃（rán）燒技術是處理（lǐ）化工行業VOCs 廢氣的一種（zhǒng）高效治理技術，具有廣泛的（de）應用前景。化工行業VOCs 廢氣濃度（dù）高、波動大，蓄熱式燃燒技術由於燃燒室內有明火，設計不當容易（yì）造成安全事故。結合實際工（gōng）程經驗和爆（bào）炸三要素，係（xì）統進行了安全（quán）防控分析，結合實際案例（lì）表明，係（xì）統的安全設（shè）計可以顯著降低安全風險，確保蓄熱式燃燒裝（zhuāng）置安全穩定高效地（dì）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。