涂裝廢氣處理裝置RTO典型問題隱患排查指南

文/北極星

RTO是蓄熱式焚燒處理有機廢氣裝置的簡稱。現在市場上對VOCs的大量處理工藝，例如膜分離、活性炭吸附、高沸點溶液吸收、生物轉化、冷凝回收和熱力氧化等方法中，蓄熱室熱力氧化爐(RTO)具有去除效率高、經濟適用性強，且熱能利用效率比傳統的直燃式氧化爐提高70%左右等優點，是目前企業解決VOCs的有效手段。

但因各企業情況的不同，RTO應用也存在局限性，在投入生產使用時，由于操作失誤、設備缺陷、設計處理風量過小、沉積物清理不夠及時、收集系統設計不合理等多種原因發生過生產安全事故。

一、事故案例

（一）案例概況

江蘇某化工企業RTO凈化系統在2015年3月初和3月末兩次發生爆炸。事故沒有造成人員傷亡，聚合物多元醇車間引風機損壞，現場儀表燒毀，RTO 部分裝置損毀嚴重，直接經濟損失達100余萬元。

根據相關資料，該企業生產方式為間歇性生產，事故發生時僅POP、PL1/PL2產品的工藝廢氣通過DN50~DN350不等的金屬管道進行了收集(主要污染物為環氧乙烷、環氧丙烷、三甲胺、異丙醇、苯乙烯、丙烯腈等)，廢氣收集后通過引風機進入RTO焚燒，該RTO為R-RTO(旋轉式蓄熱焚燒爐)。廢氣收集、處理的詳細流程如下圖所示。

廢氣處理流程圖

（二）事故原因分析

1、直接原因

真空泵出口尾氣排放溫度過高，而有機物沸點較低，同時新鮮空氣補充不足，污染物排放濃度過高，外加環氧丙烷、環氧乙烷的化學性質活潑，最終導致接入焚燒爐中的廢氣達到相應爆炸極限，從而造成爆炸事故的發生。

不同溫度下有機物飽和濃度安全性分析

2、間接原因

（1）收集系統設計不合理調查過程發現對于真空泵高濃度有機廢氣，企業均未進行冷凝回收預處理，且目前企業對 PL 系統真空泵出口廢氣所設計的收集方式極不合理，真空泵出口所配備的傘形罩集氣量有限，廢氣收集總管僅DN50，正常運行時系統稀釋風量難以保證。

（2）預處理措施不到位該企業POP、PL1、PL2車間對有機廢氣所采用的活性炭吸附未配備脫附再生系統，基本無效，末端所配置的不銹鋼高壓風機無變頻系統，導致廢氣收集管路系統中負壓值過高，能耗較高且不利于有機物的冷凝回收，所采用的金屬材質水洗塔強度較高，當系統發生爆炸等意外事故時無法起到有效泄爆的效果（無泄爆措施），導致爆炸產生的沖擊波沿著管道進一步往生產車間傳導，加劇了爆炸的次生危害。

（3）RTO爐本體存在問題本項目中部分產品含有氯元素，諸多案例表明，蓄熱陶瓷體由于質量較大，支撐件通常要承受較大的應力腐蝕，當體系含氯時(如環氧氯丙烷)高溫焚燒處理過程中將產生HCl等污染物，對設備本體、RTO 爐旋轉閥易產生較大腐蝕，系統難以穩定、有效運行。

（4）廢氣中存在化學品自聚現象項目廢氣中含有部分丙烯腈、苯乙烯等有機物，上述物料在溫度較高時極易發生自聚合，導致RTO爐蓄熱陶瓷體在使用一段時間后設備阻力變大，同時底部有高沸點有機物粘附現象，易引起火災等安全事故。

二、典型的問題隱患排查

（一）廢氣預處理設計存在缺陷

01、企業提供的基礎數據不全，導致預處理方式存在設計缺陷。

《蓄熱燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范》要求應根據廢氣來源、組分、性質（溫度、濕度、壓力）、流量、爆炸極限等因素，綜合分析后選擇廢氣處理工藝流程。而在實際設計過程中，企業主要提供最大廢氣處理量、VOCs最高含量，不能提供尾氣具體的組成。

如某園區內企業提供RTO設計依據為廢氣組分為甲苯和甲醇，VOCs最高含量為5000mg/m3，且具體含量未標明。因此企業在RTO設計時未考慮企業生產過程中能產生二甲胺氣體，在預處理系統中沒考慮酸洗，只是在車間將廢氣冷卻到10℃左右后，通過總管（DN600）進入堿洗、水洗塔后經引風機進入到RTO系統，這也就為后來發生的事故埋下了隱患。

該企業于2021 年6 月3日開始試生產，RTO裝置于2021 年6 月6日16：00發生爆炸，整個風機的蝸殼全部粉碎，所幸的是事故沒有造成人員傷亡。事故調查顯示，由于二甲胺易溶于水（沸點7℃），隨著水中二甲胺含量升高及環境溫度上升，二甲胺大量揮發，同時因引風機葉輪、蝸殼材質均為玻璃鋼材質，雖然有導電涂層，但引風機對地電阻為無窮大，達到爆炸極限的有機廢氣與高速旋轉的風機葉輪摩擦產生靜電，導致風機蝸殼粉碎性爆裂。

02、RTO安全設施設計有缺陷。

（1）設計時未將可燃氣體檢測信號納入RTO控制程序系統，當廢氣濃度達到爆炸極限后，不能及時采取稀釋、走旁通等應對措施，高濃度廢氣直接進入RTO爐體從而引發火災、爆炸事故。

其中部分企業只是在RTO控制程序界面上做了一個顯示，且永遠顯示0%LEL。《大氣污染治理工程技術導則》（HJ 2000-2010）第6.5.1條，明確提出“進入熱力燃燒工藝的有機廢氣濃度應控制在其爆炸極限下限的25%以下，對于混合有機化合物，其有機物濃度應根據不同有機化合物的濃度比例和其爆炸下限值進行計算與校核”；《蓄熱燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范》（HJ1093—2020）第6.5.1條，明確要求“當廢氣濃度波動較大時，應對廢氣進行實時監測，并采取稀釋、緩沖等措施，確保進入蓄熱燃燒裝置的廢氣濃度低于爆炸極限下限的25%”。

某企業的在線分析儀顯示“Err”，因輸出超過20mA，滿量程后顯示“錯誤”，但RTO控制界面顯示為0%LEL。

（2）設計時不考慮可燃氣體在線分析儀的安裝位置。

如某企業在線分析儀取樣位置距RTO爐約30米（RTO爐前有一個堿洗塔和一個水洗塔），該處廢氣約10s后就能進入到RT0爐，但在線分析儀距取樣點約2.5米，經過蠕動泵抽取樣品，不計在線分析儀的響應時間，至少需要20s后才能分析出廢氣中可燃氣體的含量，這種設置，即使可燃氣體檢測信號進入RTO控制程序系統，也達不到保護作用。具體可參考《蓄熱焚燒裝置安全風險評估指南》第7.3.3的要求。

（3）技術協議書中的P&ID與RTO裝置現場不一致，或P&ID中給定的邏輯無法實現。
如設計文件中設計有“壓縮空氣壓力低，系統報警停機”，但現場無壓縮空氣壓力遠傳表；所有企業都不能提供聯鎖邏輯圖；P&ID圖中的邏輯關系在實際行動過程無法實現。

（二）廢氣輸送系統工藝設計未充分考慮精細化工生產過程特點

01、廢氣支管段內壓力不穩。

精細化工行業通常是間歇式生產，廢氣排放氣量隨著生產處于不同的階段出現波動。企業未在車間總出口設置輸送風機或設置廢氣輸送風機，且風機頻率未與廢氣系統壓力實現自動控制，全部依靠RTO引風機入口壓力（或引風機頻率）來控制廢氣總管的壓力，導致廢氣總管的最前端或廢氣排放氣量大的車間支管段內壓力波動大，存在支管段內廢氣壓力不穩而泄漏的風險。

02、車間廢氣采用噴淋吸收預處理工藝的，易帶有大量飽和水蒸氣，廢氣輸送管道應依據《石油化工金屬管道布置設計規范》要求，設計管道坡度，并在管道拐角和低點設置排凝點，定期排凝，避免管道內積液現象的產生。

03、產生VOCs廢氣含有酸性或堿性組分的企業，為防腐需要采用玻璃鋼、PP、PE管材輸送廢氣，并在RTO引風機前才進行酸/堿處理，在上述過程中，廢氣輸送管道一般距離較長、氣體流速較快，管道內可能因產生的靜電大量積聚易引發爆炸等安全事故。此類廢氣宜在各車間先進行酸堿預處理，然后采用金屬管道，并依據《石油化工靜電接地設計規范》（SH/T 3097-2017）的要求，做好管道法蘭跨接和靜電接地。

（三）RTO裝置操作、維護不到位

設備設施完好，是RTO裝置安全穩定運行的物質基礎。《安全生產法》第三十六條明確規定“生產經營單位必須對安全設備進行經常性維護、保養，并定期檢測，保證正常運轉。維護、保養、檢測應當做好記錄，并由有關人員簽字”。在實際運行過程中，存在安全設施不能正常投用、操作記錄與實際運行狀態不一致、設備設施檢查維護缺失、操作方式不當等隱患。

01、新風閥門不能正常投用。

如某些企業存在正常投用的RTO，新風閥門無氣源、電源，即使可燃氣體檢測儀信號接入RTO程序控制系統，在聯鎖動作時新風閥門也不能及時打開進行稀釋。

02、日常操作記錄與實際運行狀態不一致。

如某企業2022年7月2日從18:53開始到23:50，燃燒器一直持續故障報警，但操作記錄均為“正常”。

03、設備設施檢查維護缺失。

如某企業堿洗塔pH計外殼腐蝕嚴重，無法觀察顯示的數值。可能因堿液濃度低影響處理效果，造成RTO內部腐蝕，帶來RTO設備變形、坍塌、廢氣泄漏等安全風險。pH計因長期在酸（堿）環境中工作，一般連續使用2個月后顯示就會出現較大的誤差，需要人工分析（或標注溶液校準）。

另外，某企業燃料油泵過濾器裝錯方向，可能造成燃燒器噴嘴堵塞，影響RTO正常運行。

04、操作方式不當等，部分企業將廢氣引風機頻率設置了“手動”狀態。

該操作方式無法滿足精細化工企業間歇生產的特點，可能造成廢氣總管壓力劇烈波動。若車間未設置引風機，廢氣可能會反串；車間設置了引風機，可能造成廢氣總管超壓泄漏。