RTO的安全性研究

0引言

蓄熱式焚燒爐 Regenerative Thermal Oxidizer（RTO），是一種將工業有機廢氣VOCs燃燒凈化的裝置，利用蓄熱體對待處理廢氣進行升溫換熱，凈化后氣體進行降溫換熱的裝置。蓄熱式焚燒爐主要由蓄熱室、燃燒室、換向系統、控制系統、管道收集等幾部分組成。常見的三床式蓄熱焚燒爐工藝流程如圖1所示。

工藝原理是有機廢氣經預處理后進入蓄熱室1，與陶瓷蓄熱體換熱后升溫進入燃燒室，燃燒后廢氣由蓄熱室2排出，同時蓄熱室3中的殘留污染物經凈化氣反吹后也由蓄熱室2排出，蓄熱室2得到蓄熱，作為下一階段的進氣室，第二、第三階段通過換向系統依次循環交替進行。RTO的優點是處理效率高，尤其是三床式RTO凈化效率達99%，是徹底處理有機廢氣凈化的良好解決方案。但是RTO本身是個點火裝置，存在安全隱患，要保持良好的運行，需要在工藝上精心設計、管理上科學嚴謹、操作細致。

1現存問題

目前RTO在運行使用過程中暴露出一些安全問題，主要是火災、爆炸等安全問題。大部分由于操作不當，管理不規范、麻痹疏忽引起，也有設計上考慮不周，自動控制品質太差、失靈等情況導致危險隱患遲滯警報，引起火災爆炸事故。通過調研醫藥化工行業RTO運行中的多家企業，歸納總結主要存在以下幾方面問題：

（1）環境治理單位對企業主的生產工藝情況論證不足，沒有考慮生產過程多變性、間歇性、排放氣量不穩定、濃度波動太大等實際因素，設計出RTO設備存在技術上缺陷，自動化程度低，應急排放及處理措施設計不全；

（2）企業主為了節省投資和降低運行成本，要求環境治理單位盡量簡化RTO配置設計，尤其是自動化程序設計安全性措施不足；

（3）某些企業管理不到位，操作人員沒有嚴格執行操作規程、麻痹大意，工藝技術人員沒有深刻領悟RTO技術工藝及設備材料性能，設置合理的安全應急措施。對于生產工況波動大時，沒有能夠及時采取有效措施；

（4）激烈的市場價格競爭，使得環境治理單位設計的RTO設備采用最經濟、甚至較差的材料、控制系統等，導致安全隱患增大；

（5）某些企業安全隱患排查力度不夠，平時對RTO設備系統等疏于維護、保養，儀表閥門等關鍵控制部件定期檢驗校驗不及時，部分材料陶瓷蓄熱體堵塞、點火裝置失效等部件帶病工作，都是引起火災爆炸的因素。

2改進措施

為了使RTO設備能夠高效穩定的運行，減小安全事故發生頻率，環境治理單位在設計時必須充分考慮到RTO設備的安全隱患問題，設置多道防線，嚴格控制有機廢氣進行濃度及雜質，優選控制系統。設備運行單位（業主）必須加強管理、強化培訓及提高操作人員的專業技術水平。具體措施歸納如下：

（1）環境治理單位在設計RTO時要對企業生產工藝，有機廢氣的排放特點進行充分調研，盡量摸排清楚有機廢氣的組分、濃度、排氣量，排放時間、周期等工況特征。針對不同的廢氣組分在設計時RTO前端必須有預處理設施，去除對RTO運行有害的污染物、顆粒物等，減少RTO運行時由前端污染物引起的安全隱患。

（2）對有機廢氣濃度進行實時監測，特別是廢氣濃度波動大時應采取稀釋、緩沖等措施，控制濃度在爆炸極限下限的25%以下。當進氣濃度超過報警值時打開應急排空閥，廢氣應急排空。RTO燃燒室設置高溫閥，當燃燒室溫度超過900℃時高溫閥自動打開，凈化氣排空。RTO控制系統換向閥門、監測儀表等應選用較好的材料、確保其可靠性，定期校驗，確保其在準確有效范圍內。

（3）企業要加強安全管理，制定科學合理的工藝管理制度。對操作人員加強培訓使其充分領會設計意圖，對工藝控制點的理解深入到位，培養細心嚴謹操作品格，制定激勵獎懲制定，提高員工積極性。

（4）RTO設計時必須要有應急排風設施，作為濃度報警時緊急排空。在設備附近設置消防設施，管道上安裝阻火器，設備本體安裝安全閥等措施。

（5）提高企業的事故應急處理能力，建立安全隱患排查制度，RTO設備的易損件如換向閥門等平時多巡查，發現問題及時處理，將安全隱患降至最低。

3注意事項

RTO在運行使用過程中的安全注意事項，歸納以下幾點：

（1）管道內的爆炸，大部分都來源于管道內有大量有機積液突然揮發，再遇上靜電而產生的。輸送腐蝕性氣體的管道比較難做防靜電設施，只能降低風速，設計在8m/s以下的風速比較適合。

（2）爐膛內的明火很難進入車間過來的管道，因為RTO焚燒爐有2m左右高的蓄熱陶瓷，蓄熱體本身就是很好的阻火器。在管道前端可以安裝阻火器，進一步保障生產車間內的安全。

（3）在點火前要進行吹掃，吹掃的目的是將殘留在管道和爐膛內的有機物清理干凈，避免點火時引爆。入口處有濃度檢測儀，響應時間在5s左右，所以濃度檢測儀的安裝位置比較重要，且要做緩沖罐，當檢測到廢氣濃度高報警，新風風門會自動打開進行濃度稀釋；若廢氣濃度高會報警，則切斷與生產線間的聯機，廢氣直接旁通到煙囪。現實生產中做多少措施也無法100%避免爆炸，所以在適當的位置加泄爆裝置，比如爐膛頂部有泄爆門，此泄爆門可以靠自重關閉，泄爆后不會影響RTO焚燒爐的正常運行；緩沖罐上有泄爆片。有這些泄爆措施，即使發生爆炸，也會把爆炸的損失降到最低。

（4）RTO焚燒爐非常害怕突然停電，爐膛內的高溫無法快速散去，導致很多防腐材料或者其他設備被高溫損壞。設計一臺應急壓縮空氣儲氣罐、UPS和手自動控制的泄爆門，一旦突然停電，UPS和應急壓縮空氣儲氣罐會將所有風門打到安全位置，比如新風風門開啟，吹掃風門開啟，泄爆門打開等；應急壓縮空氣會進入燃燒器管道，避免高溫煙氣從燃燒器泄露出來，導致點火管路的危險和損壞燃燒器。但壓縮空氣罐僅能支撐15-20min左右，甲方需要配置備用電源給壓縮空氣或助燃風機。

（5）RTO焚燒爐出口接洗滌塔，若洗滌塔是玻璃鋼材質，則RTO焚燒爐出口溫度需要控制在100℃以下，若超過100℃，設備會自動切斷與生產線之間的聯機，工藝廢氣直接進入煙囪。

（6）爐膛內有2支熱電偶，每支熱電偶都是雙支的，如果一支出現問題，還有一支備用，保證爐膛內溫度控制均勻。爐膛溫度不能超過980℃，否則內部的蓄熱陶瓷和陶瓷纖維組塊的使用壽命會受影響，當爐膛溫度超過一定值時，燃油管路的雙電磁閥會自動關閉，避免柴油泄漏進入爐膛。爐膛溫度再高就要打開新風風門去降溫，當爐膛溫度發生高高報警，RTO焚燒爐自動切斷與生產線的聯機，工藝廢氣直接進入煙囪。

（7）RTO焚燒爐在作業時一定程度上具有非常大的危險性，所以一定要確保不相關人員盡量遠離，同時專業操作人員在進行操作的時候也要注意時刻關注RTO焚燒爐在燃燒時的狀態，確保不會因為以上的問題出現故障，如果出現故障就依照產品故障排除說明進行故障排除，以免產生更大危險事故。

作者簡介：曹海洋（1980-），男，漢族，浙江杭州人，注冊環保工程師，本 科，主要從事環境工程污染治理工程設計與工藝開發工作。