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蓄热式熄灭技能处置化工行业VOCs的宁静性题目

创立工夫:2022-06-22
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随着对情况掩护的日益器重,酸雨和雾霾净化曾经渐渐增加,但臭氧净化仍日益减轻,成为影响情况氛围质量的紧张净化源,比年来我国因臭氧净化招致的生齿殒命数目均匀增长10.7%。臭氧净化的紧张前体物是VOCs,在紫外线的作用下,VOCs 和氮氧化物会产生一系列庞大的光化学反响,天生臭氧和雾霾二次颗粒。固然情况氛围中氮氧化物的浓度有肯定水平的低落,但VOCs 的减排进入了瓶颈期,发生臭氧的反响中,VOCs 和氮氧化物非线性干系,仅经过氮氧化物的减排乃至会招致臭氧浓度的上升。为了低落臭氧净化,VOCs 的减排是重中之重。化工行业是我国产业系统的支柱行业,也是VOCs 排放的紧张行业。


依据中国情况计划院的研讨后果,我国VOCs 年排放量到达3100 吨,我国触及VOCs 排放的行业凌驾120 个,此中年排放量凌驾1 万吨的行业凌驾50 个。化工行业VOCs典范特性包罗:废气浓度高、动摇性大、污染服从要求高。


蓄热式熄灭技能(RTO)次要原理是:挥发性无机废气颠末预热室升温后,进入熄灭室低温点火(升温到800℃),在富氧的条件下举行彻底的氧化剖析,无机物氧化成水和二氧化碳,在颠末别的一个蓄热室的蓄热体存储热量,存储的热量可以用于下一轮预热新进入的无机废气,颠末周期性地改动气流偏向从而坚持炉膛温度的波动。RTO 工艺流程图见图1。




由于蓄热式熄灭是一种彻底的氧化剖析技能,污染服从高,现在普遍使用于化工行业的VOCs 污染。但由于化工行业VOCs 废气浓度高,且动摇性大,存在燃爆的大概性。2015 年3 月江苏某化工企业RTO 污染体系一连两次产生爆炸,经济丧失达数百万元;2020 年8 月19 日,浙江某化工企业RTO 污染安装废气管道爆裂,招致消费中缀;2019 年6 月15 日,安徽某化工企业RTO 污染体系短工夫两次产生爆炸,污染体系损毁严峻。


化工行业的VOCs 废气浓度一样平常比力高,在非正常工况下有大概会凌驾爆炸限;固然VOCs 净化物浓度比力高,但废气中的氧含量完全可以满意熄灭爆炸的要求;在分歧理设计大概安装非正常运转,而防备步伐不到位时,RTO 安装自己的明火、高热物以及电火花和静电等均大概成为焚烧源。化工行业接纳蓄热式熄灭技能处置VOCs 废气时,必要重点存眷宁静题目。


1. 化工行业RTO 处置技能历程中爆炸要素剖析依据爆炸三要素:可燃物、助燃物和焚烧源举行睁开剖析。


1.1 可燃物


(1)化工行业废气浓度高、动摇性大,在某些工况条件下,好比真空泵此中开启时,大概存在VOCs 废气浓度凌驾爆炸上限的状况呈现。

(2)局部消费设置装备摆设好比蒸馏釜处于妨碍形态,VOCs 物料被加热招致极高浓度的饱和无机物蒸汽进入RTO 污染安装,招致混淆废气浓度凌驾爆炸上限的状况。


(3)局部高沸点VOCs 废气在搜集处置体系高温处冷凝,RTO 处置体系启动时,冷凝的液态无机物间接进入RTO,大概在前期温度降低时,冷凝的液态无机物挥发至气相,进入RTO,招致RTO 外部混淆废气浓度凌驾爆炸上限的状况。


(4)易聚合物质,如苯乙烯等,容易产生聚合堆积在RTO 下室体温度绝对较低的蓄热体处,聚合物随着温度的变革,大概产生二次挥发,招致RTO 外部部分浓渡过高明过爆炸上限的状况。


1.2 助燃物


(1)化工行业无机液体存储与装卸废气以及收支料和反响历程的放空废气,为低落物料的丧失,一样平常接纳大管套小管的废气捕集方法,该局部废气搜集时,会引入肯定量的氛围。


(2)反响釜的投料口、放料口和取样口以及灌装工位,一样平常接纳集气罩的废气搜集方法,搜集废气中除了大批的VOCs 外,根本以氛围为主。


(3)固液分散设置装备摆设和枯燥设置装备摆设,一样平常经过密闭的设置装备摆设大概增设密闭隔间搜集废气,废气中会引入少量室内氛围。


(4)废水集输和处置体系以及固废储存场合,一样平常经过片面换风的方法搜集废气,搜集废气中除了大批的VOCs 外,根本以氛围为主。


1.3 焚烧源


(1)RTO 熄灭室内明火:当进入RTO 内的VOCs 熄灭开释的潜热不敷以维持RTO 正常运转所必要的温度时,必要分外增补自然气并焚烧升温。RTO 炉内不停维持着低温明火形态,是变乱产生时主要思索的焚烧源。


(2)电火花:一样平常RTO 的帮助加热体系接纳电火花焚烧器,在RTO 炉初始升温时,假如炉内无机物凌驾爆炸限,该电火花也大概成为焚烧源。


(3)高热物:RTO 升温后,氧化炉内的蓄热陶瓷以及从氧化炉中取热的废气均为高热物,如因体系妨碍,高热物回火逆流遇到可燃物,大概高于可爆炸身分的起燃点时,高热物也会成为焚烧源。


2. 宁静防控剖析


RTO 处置体系爆炸的产生,必要满意三要素,即可燃物、助燃物和焚烧源,以是宁静防控步伐次要针对以上三要素的防控。


2.1 严控可燃物浓度


思索到RTO 自己具有明火,假如入口浓度凌驾爆炸上限,任何防控步伐都杯水车薪[bēi shuǐ chē xīn],应严厉控制RTO入口无机物的浓度,使其控制在对应气体爆炸上限的25% 以内。防控步伐次要有:RTO 进气管道上设置气体浓度检测,一级报警点为10%LEL,二级报警点为20%,到达二级报警点时,堵截废气进气,翻开新风补气阀,对RTO 举行停机降;关于高浓度废气,RTO 入口加浓缩风阀;废气入口加缓冲罐,缓冲罐的体积要设计妥当;浓度监测仪、浓缩风阀、RTO 风机等仪器设置装备摆设之间的连锁控制,对突提问题第临时间做出准确的举措。


2.2 宁静危害评价


RTO 处置体系的宁静办法应与主体工程同时设计、同时施工、同时投入利用,化工行业废气身分庞大,应举行宁静危害评价论证,接纳HAZOP 等软件剖析并接纳响应的宁静步伐。


2.3 强化预处置步伐


化工行业废气排放浓度动摇性大,一样平常会含有酸雾和颗粒物,在进入RTO 熄灭时,必要举行混匀和去除酸雾和颗粒物。发起企业接纳PP 碱洗塔对无机废气举行预处置,由于PP 填料塔强度不高,在产生变乱时极易泄爆,最大限制地包管体系宁静。


2.4 增设须要的防火、防爆和泄爆等步伐


废气搜集总管中安置防火阀,防火阀应切合GB15930 的相干划定;在RTO 入口加装阻兵器,阻兵器应切合GB/T13347的相干划定;在RTO 熄灭室、缓冲罐、管道拐弯处加泄爆片,防爆泄压设计应切合GB 50160 的相干划定;在RTO 设置装备摆设左近设置一些消防办法;风机、电机和置于现场的电气仪表等设置装备摆设的防爆品级应不低于现场级别。


2.5 优化搜集体系


废气的搜集以及风机选用需举行标准化设计,废气搜集管线需统筹计划,构成支管-主管-处置安装-总排口的搜集处置体系,确保废气搜集结果,搜集管网应思索须要的防火和泄爆。接纳金属材质的搜集管网时,应思索静电跨接、体系接地等步伐,实时导出静电,制止积累,接地电阻应小于4Q,防雷设计应切合GB 50057、SH/T3038 的相干划定;制止管道中存在直角和尖角,增加因摩擦而招致的静电。


2.6 优化处置体系


RTO 炉设计时对废气举行气流场和热流场模仿,此中气流场模仿确保RTO 炉内无去世角,废气可以匀称流利经过,制止部分湍流或浓渡过高;热流场模仿确定陶瓷装填量,选择相宜热接纳服从,制止RTO 炉蓄热室冷端温渡过高,增加宁静隐患。


2.7 优化运维步伐


处置体系公道无效的运维是包管正常波动运转的须要条件,应活期对处置体系举行点检维修和排查隐患,好比实时排挤搜集管网中的积液,制止积液中的VOCs 再次挥发至气相,招致气相中浓渡过高;确保预处置办法的运转服从,制止RTO炉中填料梗塞,引发断流形成宁静隐患。


2.8 设置各种宁静预警步伐


燃料供应体系应设置上下压掩护和走漏报警安装;紧缩氛围体系应设置高压掩护和报警安装;设置UPS 备用电源和紧缩氛围储气罐;设置应急排空管道,严禁与低温排空管道共用烟囱排放;处置体系应设置宁静仪表体系,对风机、阀门、熄灭器、炉膛和废气管道等设置装备摆设办法的要害参数举行及时监控和联锁;要害设置装备摆设宁静仪表体系应不低于SIL2 尺度设计。


2.9 渐退化迷信调试


RTO 炉调试时理应先辈行空载调试,待空载调试波动后再渐渐接入低浓度无机废气,如企业污池塘加盖搜集后废气、车间换风废气等,终极再渐渐接入高浓度废气。同时对拟接入高浓度废气的排放流量、排放浓度举行检测,重点存眷峰时浓度,峰值浓度不得超高混淆废气爆炸上限的25%。


3. 实践案例剖析


某化工行业废气风量为30000 m3/h,废气中含有盐酸、颗粒物和VOCs,接纳碱洗+ 干式过滤+RTO 处置企业混淆废气,RTO 为三室RTO,VOCs 进气浓度为1250mg/m3,综合污染服从可以到达99%。现在已一连波动运转5 年,该处置体系的宁静控制步伐详见下表。



4. 结语


蓄热式熄灭技能是处置化工行业VOCs 废气的一种高效管理技能,具有普遍的使用远景。化工行业VOCs 废气浓度高、动摇大,蓄热式熄灭技能由于熄灭室内有明火,设计不妥容易形成宁静变乱。联合实践工程履历和爆炸三要素,体系举行了宁静防控剖析,联合实践案例标明,体系的宁静设计可以明显低落宁静危害,确保蓄热式熄灭安装宁静波动高效地运转,为化工行业接纳蓄热式熄灭技能对VOCs 废气举行管理提供了肯定的引导。



 泉源:科技经济导刊  作者:张纪文   转>###北极星VOCs在线