ROT介紹
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1. VOCs去除概況
石油化工過程以及各種使用有機溶劑的行業(yè),如噴漆、印刷、制藥、煤化工等行業(yè)排放的最常見的污染物“揮發(fā)性有機化合物(Volatile Organic Compounds,VOC)”目前已經(jīng)成為環(huán)保行業(yè)去除的焦點。該類化合物多數(shù)具有刺激性氣味和毒性。部分已被列為致癌物;多數(shù)VOC氣體易燃易爆,對企業(yè)生產(chǎn)安全造成威脅。
由于VOC的危險性,許多國家頒布法令對VOC的排放進行了管制。歐美國家于20世紀90年代前后,對所有使用有機溶劑的地方都規(guī)定了排放要求。美國1990年提高了廢氣排放標準,將工業(yè)生產(chǎn)中的189種污染物列為有毒污染物,其中大部分為VOC。我國頒布的《大氣污染防治法》要求對工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的有毒氣體進行凈化處理,對可燃性氣體要回收利用;我國的《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)規(guī)定了33種揮發(fā)性有機物的排放標準,將大部分的其他揮發(fā)性有機物按非甲烷類烴來處理,并規(guī)定了統(tǒng)一的排放標準(<l20mg/m3)。
去除工業(yè)廢氣中VOC的方法也可以分為破壞性方法和非破壞性方法兩類。破壞性方法如熱氧化法,將VOC氣體轉化成CO2和H2O;非破壞性方法即回收法。常用的回收法有活性炭吸附法、冷凝法和膜分離法等。而破壞法中利用RTO(蓄熱式熱氧化爐)去除VOC已經(jīng)越來越成為主流工藝。
蓄熱式熱氧化器的工作原理是:有機廢氣經(jīng)預熱室吸熱升溫后,進入燃燒室高溫焚燒(升溫到800℃),使有機物氧化成二氧化碳和水,再經(jīng)過另一個蓄熱室蓄存熱量后排放,蓄存的熱量用于預熱新進入的有機廢氣,經(jīng)過周期性地改變氣流方向從而保持爐膛溫度的穩(wěn)定。RTO裝置有兩室、三室以及多室裝置,兩室RTO裝置VOCs的去除率在95% ~ 98%,三室RTO裝置VOCs去除率可達到98%以上。RTO(蓄熱式熱氧化爐) 與傳統(tǒng)的催化燃燒、直燃式熱氧化爐相比,具有熱效率高( 大于等于90%)、運行成本低、能處理大風量低濃度( 相對于廢氣排放而言)等優(yōu)點。 RTO裝置原理圖 近幾年,隨著環(huán)境保護上有機廢氣(VOC)排放要求的提高,RTO 技術在有機廢氣回收治理方面越來越普遍,目前在石油化工、化學制藥、噴漆房、油漆和涂料生產(chǎn)、化學品制造行業(yè)已得到廣泛應用。RTO 技術為有機廢氣治理提供了一個行之有效的處理辦法,為化工、醫(yī)藥等間隙生產(chǎn)企業(yè)的有機廢氣回收治理開啟了新的篇章。從首臺RTO投入運行至今,已近40多個年頭。自20世紀90年代后 RTO得到了長足發(fā)展,幾乎取代了經(jīng)典的熱力焚燒裝置,并且在絕大部分有機廢氣凈化技術領域內(nèi)占據(jù)著主導地位。由于各類企業(yè)基本情況差異較大、目前RTO 應用上的局限性、以及RTO 廠商和企業(yè)缺乏安全方面設計等原因,在投入生產(chǎn)使用后,由于各種原因已發(fā)生了生產(chǎn)安全事故,比如2017年12月10日,某化工(**)有限公司RTO環(huán)保設施發(fā)生一起爆炸事故,爆炸原因為氣爆,即明火回火引燃氣體,在氣管中發(fā)生爆炸,雖然未造成人員傷亡。但也給部分企業(yè)使用RTO 蒙上了一層陰影。如何安全有效使用、選用RTO 成為企業(yè)的一個課題。 某地爆炸事故現(xiàn)場圖片 某企業(yè)RTO排放口爆炸可能原因:有機廢氣排放濃度短時間內(nèi)超高(超過了設計上限),導致燃燒室內(nèi)溫度急驟上升、尾氣溫度超高,在聯(lián)鎖切斷有機廢氣進氣后從旁路直接排空,因直接排空管線與尾氣放空管為同一管線,高溫尾氣與高濃度有機廢氣直接混合,導致放空尾氣管發(fā)生爆炸,同時由于廢氣進氣管線未裝阻火器,爆炸回火導致進氣管線內(nèi)著火。 某企業(yè)發(fā)生火災的可能原因:RTO運行在正壓狀態(tài)下,導致切入廢氣時,燃燒室內(nèi)高溫氣體回流引起PVC管道(阻燃,著火溫度為256℃左右)著火燃燒,進廢氣管線未安裝阻火器,導致火勢往上游漫延。 某企業(yè)重油儲罐著火可能原因:生產(chǎn)裝置廢氣與儲罐廢氣管線匯合后進RTO,在RTO引風機故障情況下,生產(chǎn)裝置高濃度氣體倒竄進入重油儲罐,高速氣體產(chǎn)生靜電導致儲罐內(nèi)氣體著火。 某地某工廠爆炸管道現(xiàn)場照片(網(wǎng)絡配圖) 為了防止RTO安全事故的發(fā)生、降低事故損失,環(huán)保設計單位在進行RTO設計時必須把安全問題放在第一位來考慮,目前比較常見的措施歸納為以下幾點: (1) 充分了解客戶的工藝,明確工藝過程中有機廢氣的排放特點及可能存在的突發(fā)因素。 (2) 嚴格控制RTO進口有機物的濃度,使其控制在一個安全的水平,這是預防爆炸的一個最根本的措施。RTO本身就是一個點火源,如果進口濃度已經(jīng)超過爆炸下限,即使前面用了防爆風機、管道采用了防靜電都無濟于事。由于有機物的爆炸下限隨著氣體溫度的提高會大幅降低,同時由于化工企業(yè)有機廢氣的突發(fā)性排放,入口濃度必須遠低于爆炸下限(一般低于爆炸下限的25%)。 (3) 增設必要的儀器設備,廢氣入口及必要的廢氣支路入口處安裝濃度監(jiān)測儀;對于高濃度廢氣,RTO入口需加稀釋風閥;廢氣入口加緩沖罐,緩沖罐的體積要設計得當;增加濃度監(jiān)測儀、稀釋風閥、RTO風機等儀器設備之間的連鎖控制,對突發(fā)問題第一時間做出正確的動作;在RTO入口加阻火器,防止回火;在RTO燃燒室、緩沖罐、管道拐彎處加泄爆片;在RTO設備附近設置一些消防設施。 (4) 優(yōu)化收集系統(tǒng)。對吸風罩、風機選用進行規(guī)范設計,同時廢氣收集管線需統(tǒng)籌規(guī)劃,形成支管→主管→處理裝置→總排口的收集處理系統(tǒng),確保廢氣收集效果。對于易燃易爆廢氣在設計收集系統(tǒng)和預處理系統(tǒng)時,不追求過高的強度反而有利于系統(tǒng)安全,不過即使選用強度不高的設備和材料。 (5) 強化預處理措施。由于精細化工行業(yè)廢氣排放濃度有較大的波動,因此需對各類不同濃度的有機廢氣進行混勻、緩沖和預處理,建議企業(yè)采用PP 填料塔對有機廢氣進行預處理,由于PP 填料塔強度不高,在發(fā)生事故時極易泄爆,最大限度的保證系統(tǒng)安全。 (6) 漸進化科學調(diào)試。RTO 爐調(diào)試時理應先進行空載調(diào)試,待空載調(diào)試穩(wěn)定后再逐步接入低濃度有機廢氣,如企業(yè)污水池加蓋收集后廢氣、車間換風廢氣等,最終再逐步接入高濃度廢氣,同時對擬接入高濃度廢氣的排放流量、排放濃度進行檢測,重點關注峰時濃度,單一排氣點有機濃度宜控制在1 000 ppm 以內(nèi),最高不得超過5 000 ppm。 (7) 安裝在線監(jiān)控系統(tǒng),設置電控系統(tǒng)操作間。RTO 爐凈化處理系統(tǒng)是一項人機高度結合的設備,雖然其自動化程度較高,但必須安排專人進行維護與管理,如RTO 爐在發(fā)生爆炸前有機物濃度常會在短時間內(nèi)迅速升高,此時系統(tǒng)若有人值守則可提前發(fā)出預警并采取必要的措施,避免事故的發(fā)生;同時對RTO各系統(tǒng)尾氣安裝TVOC 濃度在線監(jiān)控系統(tǒng),為企業(yè)管理提供必要的數(shù)據(jù)支撐。 綜上所述,目前RTO(蓄熱式氧化焚燒)技術在石油化工、化學制藥、噴漆房、油漆和涂料生產(chǎn)、化學品制造行業(yè)處理有機廢氣治理效果較好,且有廣泛的推廣的前景,如果嚴格控制好適用環(huán)境,做好相應的RTO裝置安全預防措施工作,就能夠?qū)⑦@種技術成功的應用于廢氣處理適用領域。