隨著對（duì）環境保護的日益重視（shì），酸雨和霧霾汙染（rǎn）已經逐漸減少，但是臭氧汙染仍日益加重，成（chéng）為影響環境空氣（qì）質量的重要汙染源，近年（nián）來我國（guó）因臭氧汙染導致的人口死亡數量平均增（zēng）加10.7%。臭氧（yǎng）汙染的重要前體（tǐ）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的光化學反（fǎn）應，生成臭氧和（hé）霧霾二次顆粒。雖然環境空氣中氮氧化物的濃度有一定程度的（de）降低，但（dàn）是VOCs 的減排進入了瓶（píng）頸期，產生臭氧的反（fǎn）應中，VOCs 和氮氧化物非線性關係，僅通過氮氧化物的減排甚至會導致臭氧濃度的上升。為了降低臭（chòu）氧汙染，VOCs減排是重中之（zhī）重。化工行（háng）業是我國工業體係的支柱行業，也是VOCs 排（pái）放的重要行業。

       根據中（zhōng）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120 個，其中年排放量超過1 萬噸的行業（yè）超（chāo）過50 個。化工行業VOCs典型特征包括（kuò）：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）主要原理是：揮（huī）發性有機廢氣經過預熱（rè）室升溫（wēn）後，進入燃燒室高溫焚燒（shāo）（升溫到800℃），在富氧（yǎng）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（lún）預熱新進入的有機廢氣，經（jīng）過（guò）周期性地改變氣流方向從（cóng）而（ér）保持爐膛溫度的穩定。RTO 工藝流（liú）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（dòng）性（xìng）大，存在燃爆的可（kě）能性。2015 年3 月江蘇某化（huà）工（gōng）企（qǐ）業RTO 淨化（huà）係統連續兩次發（fā）生爆炸，經濟損失（shī）達數百（bǎi）萬元；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（shēng）產中斷；2019 年（nián）6 月15 日，安徽某（mǒu）化工企業RTO 淨化（huà）係統（tǒng）短時間兩次發生爆炸，淨化（huà）係統損毀嚴重。

       化（huà）工行業（yè）的VOCs 廢氣濃度（dù）一般比較高，在非正常工況下有可能會超過爆（bào）炸限；雖然VOCs 汙染（rǎn）物濃度比較高（gāo），但是廢（fèi）氣中的氧（yǎng）含量完（wán）全可以（yǐ）滿足燃燒爆炸的要求；在不合理設計（jì）或（huò）者（zhě）裝置非正常運（yùn）行，而預防措施不到位時，RTO 裝置本身的（de）明火、高熱物以及電（diàn）火花和靜電等均可能成為點火源。化（huà）工行業采用蓄（xù）熱式燃燒技術處理VOCs 廢氣時，需要重（chóng）點關注安全問題。

       1. 化工行（háng）業RTO 處理技術過程中爆炸要素分析根據爆炸三要素：可燃物、助（zhù）燃物和點火源進行展開分析（xī）。

       1.1 可燃物

       （1）化（huà）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（xiàn）。

       （2）部分生產設備比（bǐ）如蒸餾釜處於故障狀態，VOCs 物料被加熱導致（zhì）極高濃度的飽（bǎo）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（qíng）況。

       （3）部分高沸（fèi）點（diǎn）VOCs 廢氣在收集處理係統低溫處冷凝（níng），RTO 處理係統啟動時，冷凝的液態有機物直接進入RTO，或者在後期（qī）溫度升高時，冷凝的液（yè）態有機物揮發至氣（qì）相，進入RTO，導致RTO 內部混合廢氣濃度超過爆炸下限的（de）情況。

       （4）易聚合物質，如苯乙烯等，容易發生聚合（hé）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（shēng）二次揮發，導致RTO 內部局部濃度過高超過爆炸下限的情（qíng）況。

       1.2 助燃物

       （1）化工行（háng）業有機液體（tǐ）存儲與（yǔ）裝卸廢氣以及進出料和反應過程的放空廢氣，為（wéi）降低物料的損失，一般采取大管套小管的廢氣（qì）捕集方式，該部分廢氣（qì）收集時，會引入一定（dìng）量的空氣（qì）。

       （2）反應釜的投料口、放料（liào）口和（hé）取樣口以（yǐ）及灌裝工位，一般采用集氣罩的廢（fèi）氣收集方式，收集廢氣中除了少量的VOCs 外，基本以空氣為主。

       （3）固液分離（lí）設（shè）備和幹燥設備，一般通過密閉（bì）的設備或者增設（shè）密閉隔間收集廢氣，廢（fèi）氣中會（huì）引入大量室內（nèi）空氣。

       （4）廢水集輸和處理係統以及固廢貯存場（chǎng）所，一般通過全麵換風的方式收集廢氣，收集廢氣（qì）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（jìn）入RTO 內的VOCs 燃燒釋放的潛熱不足以維持RTO 正常運行（háng）所需要的溫度時，需要額外補充天（tiān）然氣並點火升溫。RTO 爐內一直維持著高溫明（míng）火狀態，是事故發生時（shí）*要考慮的點火源。

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

       （3）高熱物：RTO 升溫後，氧化（huà）爐內的蓄熱（rè）陶瓷以及（jí）從氧化爐（lú）中取熱的廢氣均為高熱物，如因係統故障，高熱物回火逆（nì）流遇到可燃物，或者高於可（kě）爆炸成分的起燃點時，高熱物也會（huì）成為點火源。

       2. 安全防控分析

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

       2.1 嚴控（kòng）可燃物濃度

       考慮到RTO 本身具（jù）有明（míng）火，如（rú）果進（jìn）口濃度超過爆炸下限（xiàn），任何防控措施都無濟（jì）於事，應（yīng）嚴格控製RTO進口（kǒu）有機物的（de）濃度（dù），使其控製在對應氣體爆炸下限的25% 以（yǐ）內。防控措施主要有：RTO 進氣管道上設置氣體濃度檢測，一級報警點（diǎn）為10%LEL，二級報（bào）警點為20%，達到二級報（bào）警點時，切斷廢氣進（jìn）氣（qì），打開新風補氣閥，對RTO 進行停機（jī）降；對於高濃度廢氣，RTO 入口加稀（xī）釋風閥；廢氣入口加緩衝罐，緩衝罐的體積要設計得當；濃度監測儀（yí）、稀釋風閥、RTO 風機等儀器設備之間的連鎖控製，對突發問（wèn）題*時間做出（chū）正確的動作。

       2.2 安全風險評估

       RTO 處（chù）理係統的安全設施應與主體工程同時設計、同時施工、同時投入使用，化工行業廢氣成（chéng）分複雜，應（yīng）進（jìn）行安全風險評估論證，采用HAZOP 等軟件分析並采取相應的安全措施。

       2.3 強化預處理措施

化工行業廢氣排放（fàng）濃度波動（dòng）性大，一般會含有酸霧和顆粒物，在進（jìn）入RTO 燃燒時，需要進（jìn）行混（hún）勻和去除酸霧和（hé）顆粒（lì）物。建議企業采用PP 堿洗塔對有機廢氣進行預處理（lǐ），由於PP 填料塔強度不高，在發生事故時極易泄爆，*大（dà）限度地保證係（xì）統安全。

       2.4 增設必（bì）要的防火、防爆和泄爆等措（cuò）施

廢氣收集總管中安裝防火閥，防火閥（fá）應符合GB15930 的相關規定；在RTO 入（rù）口加裝阻火器，阻火器應符合GB/T13347的相關規定；在RTO 燃燒室、緩衝罐、管道拐彎處加泄爆片，防（fáng）爆泄壓設（shè）計應符（fú）合GB 50160 的相關規定；在RTO 設備附近設置一些消防設施；風機、電機和（hé）置於現場的電氣儀表等設備的防爆等級應不低於現場級（jí）別。

       2.5 優化收（shōu）集（jí）係統

廢氣的收集以（yǐ）及風機選用需進行規（guī）範化設計，廢氣收集管線需統籌規劃，形成支（zhī）管－主管－處理裝置－總排口的收集（jí）處理係統，確保廢氣收集效果，收集管網應考慮必要的（de）防火和泄爆。采用金屬材質的（de）收集管網時，應考慮靜電跨接（jiē）、係統接地等措施，及時導出（chū）靜電，避免積聚，接（jiē）地電阻應小（xiǎo）於4Q，防雷設計應符合GB 50057、SH/T3038 的相關規定；避免管道中存在直角和尖角，減少因摩擦而導致的靜電。

       2.6 優化處理係統

       RTO 爐設計時（shí）對（duì）廢氣進行氣流場和（hé）熱流場模擬，其中（zhōng）氣（qì）流場模擬確保RTO 爐內無死（sǐ）角，廢氣能夠均勻流暢通過，避免局部（bù）湍流或濃度過（guò）高；熱流場模擬確定陶瓷裝（zhuāng）填量（liàng），選（xuǎn）擇適宜熱回收效率，避免RTO 爐（lú）蓄熱室冷端溫度過高（gāo），減少安（ān）全隱患。

       2.7 優化運維措施

       處理係統合理有效的運維是保證正常穩定運行的必（bì）要條件，應定（dìng）期對處理係統進行點檢（jiǎn）維修和排查隱患，比如及時排出（chū）收集管網中的積（jī）液，避免（miǎn）積液中的VOCs 再次揮發至氣相，導致氣相中濃度過高；確保預處理設施（shī）的運行效率，避免RTO爐中（zhōng）填料堵塞，引發斷（duàn）流造成安全隱患。

       2.8 設（shè）置各類安全預警措（cuò）施

       燃料供（gòng）給係統應設置高低壓保護（hù）和泄漏報警裝置；壓縮空氣係統（tǒng）應設置低壓（yā）保護和報警裝置；設置（zhì）UPS 備用電源（yuán）和壓縮空氣儲氣罐；設置應急排空管道（dào），嚴禁與高溫排空管（guǎn）道共用煙囪排放（fàng）；處理係統應設置安（ān）全（quán）儀表係統，對風機、閥門、燃燒（shāo）器、爐膛和（hé）廢氣管道等設（shè）備設施的關鍵參數進行實時監控和聯鎖；關鍵（jiàn）設備（bèi）安全儀表係統應不低於SIL2 標準設計。

       2.9 漸進化科學調試

       RTO 爐調試時（shí）理應先進行空載調（diào）試，待空（kōng）載調試穩定後再（zài）逐步接入低濃度有機廢氣，如企業汙水（shuǐ）池加（jiā）蓋收集後（hòu）廢氣、車間（jiān）換風廢氣等，*終再逐（zhú）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（jìn）行檢測，重點關注峰（fēng）時濃度，峰值濃度不得超高混合（hé）廢氣爆炸（zhà）下限的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、顆粒物和VOCs，采用堿洗+ 幹式過濾+RTO 處理企（qǐ）業混（hún）合廢氣，RTO 為三室RTO，VOCs 進（jìn）氣（qì）濃度為1250mg/m3，綜（zōng）合淨化效率可以達到99%。目前已連續穩定運行5 年，該處（chù）理係統的安全控製措施詳見下表。

       4. 結語

       蓄熱式燃燒技術是處理化工行業VOCs 廢氣（qì）的一種高效治理技術，具有廣（guǎng）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（tǒng）進行了安全防控分析，結合實際案例表明，係統的安全設計可以顯著（zhe）降低安全風險，確保蓄熱式燃燒裝置安全穩定高效地運（yùn）行，為（wéi）化工行業采用蓄熱式（shì）燃燒技術對VOCs 廢氣進行治理提供了一定的（de）指導。