今日，環(huán)為和大家分享RTO裝置的安全風險及對應管控措施。

RTO是Regenerative Thermal Oxidizer的縮寫，即再生式熱氧化裝置。它是一種用于處理廢氣的設備，主要用于處理VOCs廢氣。VOCs具有易燃易爆、有毒等特性，因操作不當、設備故障、安全附件缺失等原因容易導致火災、爆炸、中毒和窒息等事故發(fā)生。要防范這些事故的發(fā)生，首先要了解事故的原因，針對觸發(fā)事故的原因來采取控制措施進行控制。下面就從RTO的工作原理來展開分析。

一、RTO工作原理

RTO全名為蓄熱式熱力焚化爐，又稱蓄熱式氧化爐。其原理是通過高溫氧化將廢氣中的有機物分解為無害的二氧化碳和水蒸氣，從而達到凈化廢氣的目的。氧化產(chǎn)生的高溫氣體流經(jīng)特制的陶瓷蓄熱體，使陶瓷體升溫而“蓄熱”，此“蓄熱”用于預熱后續(xù)進入的有機廢氣。從而節(jié)省廢氣升溫的燃料消耗。陶瓷蓄熱體應分成兩個（含兩個）以上的區(qū)或室，每個蓄熱室依次經(jīng)歷蓄熱-放熱-清掃等程序，周而復始，連續(xù)工作。

兩室RTO主體結(jié)構由高溫氧化室、兩個陶瓷蓄熱體和四個切換閥門組成。當有機廢氣進入蓄熱體1后，蓄熱體1放熱，有機廢氣被加熱到800℃左右后在高溫氧化室燃燒，燃燒后的高溫潔凈氣體通過蓄熱體2；蓄熱體2吸熱，高溫氣體則被蓄熱體2冷卻后，經(jīng)過切換閥排放。經(jīng)過一段時間排放，然后閥門切換，有機廢氣從蓄熱體2進入，蓄熱體2放熱加熱廢氣，加熱的廢氣進入氧化室被氧化燃燒后通過蓄熱體1，蓄熱體1吸熱，高溫氣體被冷卻后通過切換閥排放。這樣周期性地切換，就可連續(xù)處理有機廢氣，同時無需或少量補充能量，達到節(jié)能效果。

三室RTO主體由高溫氧化室、三個陶瓷蓄熱體、和三組切換閥組以及引風機組成。當有機廢氣進入蓄熱體1后，蓄熱體1放熱，有機廢氣被加熱到800℃左右后在高溫氧化室燃燒，燃燒后的高溫潔凈氣體通過蓄熱體2；蓄熱體2吸熱，高溫氣體則被蓄熱體2冷卻后，經(jīng)過切換閥排放。部分排放的廢氣切換到蓄熱體3，對蓄熱體3進行吹掃，排空殘余的廢氣。蓄熱體1放熱完畢，廢氣被切換進入蓄熱體2，蓄熱體2放熱加熱廢氣，加熱的廢氣進入氧化室被氧化燃燒后通過蓄熱體3，蓄熱體3吸熱，高溫氣體被冷卻后通過切換閥排放。部分排放的廢氣通過吹掃管道回吹到蓄熱體1對蓄熱體進行吹掃，清除殘余在蓄熱體1內(nèi)的廢氣。蓄熱體2放熱完畢，廢氣被切換進入蓄熱體3，蓄熱體3放熱加熱廢氣，加熱的廢氣進入氧化室被氧化燃燒后通過蓄熱體1，蓄熱體1吸熱，高溫氣體被冷卻后通過切換閥排放。部分排放的廢氣通過吹掃管道回吹到蓄熱體2對蓄熱體進行吹掃，清除殘余在蓄熱體2內(nèi)的廢氣。這樣周期性地切換，就可連續(xù)處理有機廢氣，同時無需或少量補充能量，達到節(jié)能效果。三室RTO比二室RTO多了吹掃程序，對廢氣的去除率更高。

另外一種是旋轉(zhuǎn)式RTO,廢氣從底部經(jīng)進氣分配器進入預熱區(qū)，使氣體溫度預熱到一定溫度后進入頂部的燃燒室，并完全氧化。凈化后的高溫氣體離開氧化室，進入冷卻區(qū)，將熱量傳給蓄熱體而氣體被冷卻，并通過氣體分配器排出。而冷卻區(qū)的陶瓷蓄熱體吸熱，“貯存”大量的熱量（用于下個循環(huán)加熱廢氣）。為防止未反應的廢氣隨蓄熱體的旋轉(zhuǎn)進入凈化氣出口去，當蓄熱體旋轉(zhuǎn)到凈化器出口區(qū)之前，設有一扇形區(qū)作為沖洗區(qū)。

二、RTO運行過程中的安全風險及控制措施

從RTO運行的工作原理和處理廢氣介質(zhì)的危險特性分析，RTO運行中的主要安全風險是火災、爆炸，根據(jù)以往RTO裝置發(fā)生的事故來看，主要的事故原因有以下幾個方面：

1.燃燒器缺少相應的聯(lián)鎖保護。

（1）預吹掃。在預吹燃燒器點燃前，必須有一段時間的預吹，以吹走或稀釋爐膛和煙道中剩余的空氣。由于燃燒器的工作腔內(nèi)不可避免地存在殘余氣體，如果不進行預吹就會被點燃，則存在爆炸的危險。剩余的氣體必須吹出或稀釋，以確保氣體濃度不在爆炸限值內(nèi)。預吹時間與爐膛結(jié)構和吹氣量有關，一般設定為15-60秒。

（2）燃燒狀態(tài)監(jiān)測。燃燒狀態(tài)必須動態(tài)監(jiān)測，一旦火焰探測器感應到熄火信號，必須在很短的時間內(nèi)將其反饋給燃燒器，燃燒器將進入保護狀態(tài)并同時切斷供氣?；鹧嫣綔y器必須能夠正常感知火焰信號，既不敏感也不沉悶。由于其靈敏度高，如果燃燒狀態(tài)波動，容易造成故障和遲鈍，反饋火焰信號滯后，不利于安全運行。一般要求火焰探測器發(fā)出的從熄火信號到熄火信號的響應時間不應超過0.2秒。

（3）防燃保護。當燃燒器被點燃時，氣體被引入，氣體被點燃和燃燒。點火動作要求在氣體引入之前形成點火溫度場，以利于點火和燃燒。如果點火失敗，火焰探測器無法感知火焰信號，燃燒器進入保護狀態(tài)。從點火到進入保護狀態(tài)的時間要適當，既不能太短也不能太長。如果太短，就沒有時間形成穩(wěn)定的火焰;如果時間過長，當無法點燃時，會有大量的氣體進入爐子。通常，要求燃燒器在氣體打開后2-3秒內(nèi)判斷火焰探測器檢測到的火焰信號。如果它沒有著火，它將進入保護狀態(tài)，如果它著火，它將保持燃燒。

（4）燃料壓力監(jiān)測。氣體壓力上下限，保護燃氣燃燒器在一定范圍內(nèi)穩(wěn)定燃燒，只允許氣體壓力在一定范圍內(nèi)波動。限制氣體高低壓的目的是保證火焰的穩(wěn)定性：無熄火、無熄火或逆火，同時限制燃燒器的輸出熱功率，保證設備安全經(jīng)濟運行。當氣體壓力超過此范圍時，應鎖定燃燒器工作。燃燒器的設計一般采用氣體壓力開關來感測壓力信號，輸出開關信號來控制燃燒器的相應工作。氣壓保護不足。燃氣燃燒器設計熱強度高，其燃燒方式采用強制空氣爆破。如果風扇發(fā)生故障，空氣中斷或空氣不足，立即切斷氣體，否則爐子會爆燃或閃回風扇。因此，在提高風機質(zhì)量的同時，氣體控制必須與氣壓互鎖。當氣壓不足時，應立即切斷供氣。通常，氣體壓力開關用于感測氣壓信號并輸出開關量信號，以控制氣體電磁閥的相應操作。

（5）斷電保護。當燃燒器在工作過程中突然斷電時，必須立即切斷供氣，以保護設備的安全。氣體控制電磁閥必須常閉。一旦斷電，它將自動關閉并切斷氣體供應。電磁閥關閉響應時間≤5s。

（6）防止氣體泄漏事故的措施。氣體泄漏包括兩個方面，一個是指氣體通過管道泄漏到環(huán)境中，另一個是指氣體泄漏通過面向爐子的電磁閥芯端。環(huán)境泄漏可能導致工地人員中毒和爆炸事故，必須認真對待。首先，確保管道密封，并定期檢查管道是否有泄漏。如果必須消除管道泄漏，則可以使用。其次，為避免可能引起中毒和爆炸的氣體濃度，要求工作現(xiàn)場通風良好：需要永久性通風孔和強制通風。安裝固定式可燃、有毒氣體監(jiān)測報警儀，并與機械通風聯(lián)鎖;此外，要求禁止在工作現(xiàn)場使用明火和非防爆電氣部件。

2.RTO 廢氣組分的安全風險。

廢氣組分復雜，如相互禁忌發(fā)生反應存在一定的安全風險。另外，揮發(fā)性可燃液體儲罐一般采用氮封保護，并設置呼吸閥。儲罐排空氣組分主要是罐內(nèi)VOCs 和氮氣，不含氧氣。來自污水處理裝置的廢氣主要是空氣，還含有少量( 一定量) 的揮發(fā)性氣體。當儲罐排放的廢氣與污水池廢氣混合后，有可能達到VOCs 的爆炸范圍和氧含量的范圍要求，在一定的能量或溫度下，就會發(fā)生爆炸。因此，設計過程中應組織進行HAZOP分析，對廢氣混合及處理過程中的操作風險進行分析，并采取相應的安全措施。

3.廢氣濃度和壓力不穩(wěn)定的風險。

廢氣濃度過高如達到爆炸極限，容易被蓄熱體高高溫引爆，因此應對廢氣組分濃度進行監(jiān)測，嚴格控制廢氣濃度在爆炸下限（LEL）的25%以下。ＲTO裝置在線廢氣濃度檢測儀一般都設置2個，并且在在線廢氣濃度檢測儀后一定距離處設置廢氣切斷閥。當高濃度氣體經(jīng)過在線廢氣濃度檢測儀后，廢氣切斷閥應在高濃度氣體到達前完全關閉。即在線廢氣濃度檢測儀到切斷閥的距離應大于在線廢氣濃度檢測響應時間和廢氣切斷閥關閉時間總和內(nèi)氣體流經(jīng)的管道長度。對RTO系統(tǒng)設置冷旁通、熱旁通，其中冷旁通與濃度檢測儀、廢氣導入閥、應急排空閥連鎖，當濃度超過25%LEL時，廢氣導入閥關閉，廢氣無法進入RTO系統(tǒng)；應急排空閥開啟，廢氣經(jīng)冷旁通處理達標后排放。熱旁通與新風閥、溫度儀、壓力計連鎖，當RTO爐內(nèi)溫度、壓力異常時，新風閥開啟，稀釋濃度降溫降壓，熱旁通閥開啟，部分高溫廢氣直接從氧化室排出，經(jīng)混合器降溫冷卻后排至煙囪，確保RTO系統(tǒng)安全連續(xù)運行。

4.廢氣中高沸點組分的風險。

廢氣高分點組分容易在輸送管道中冷凝，隨著廢氣進入RTO爐后，遇高溫氣化，氣相組分濃度突增到爆炸極限，容易引發(fā)爆炸事故。因此，在進入RTO前，應采取有效措施，防止管道及RTO爐下室體中的冷凝和沉積產(chǎn)生。

5.高濃度有機廢氣容易形成爆炸性氣體環(huán)境，通入RTO容易被引爆。

因此，為降低爆炸風險，ＲTO 裝置應增加相應的邏輯控制，即當檢測到高濃度氣體時，ＲTO 裝置觸發(fā)聯(lián)鎖停車，即廢氣緊急排放閥打開，廢氣切斷閥關閉，新鮮空氣閥門打開，主風機降低風量運行，確保爐內(nèi)一直進入較低濃度的氣體。

6.由于RTO處理廢氣為易燃、易爆有機廢氣，容易形成火災爆炸性危險環(huán)境。

如處于爆炸危險區(qū)域的電氣設備不具備防爆功能，容易引發(fā)火災爆炸事故。因此，RTO爐現(xiàn)場電氣儀表設備應嚴格按照防爆等級設計，管道或爐膛內(nèi)應設置泄爆片；RTO爐應設置短路保護和接地保護功能，廢氣管線選材要注意防靜電。當系統(tǒng)風管道采用金屬材質(zhì)時應采用光滑內(nèi)壁金屬管,采取可靠防靜電接地措施,風管內(nèi)壁禁止涂刷非導電防腐涂層,防止靜電產(chǎn)生和積聚.風管采用非金屬材質(zhì)時應增加導靜電設施。皮帶傳動的引風機需裝配防靜電皮帶。

7.當RTO進氣管道壓力偏低，因RTO蓄熱體吹掃，有可能導致高溫煙氣回串入進氣管道引發(fā)事故。

為防止RTO進氣管道回火，在進氣管道上設置阻火器是非常必要的。阻火器作為重要的安全附件，必須經(jīng)過安全鑒定，確定其是否符合要求，不合格的阻火器將不能有效隔離能量的傳播，而導致閃爆事件。另外為防止意外的閃爆事故發(fā)生，設置多個爆破片也是有效的防范措施。若爆破片爆破壓力和爆破面積不當，不能有效釋放能量，從而造成設備爆炸損壞等事故后果。較低的爆破壓力以及廢氣管道上多個爆破片的泄能部位，能有效防止設備和管道損壞，減少事故的發(fā)生。

8.RTO異常斷電情況下，需要對生產(chǎn)系統(tǒng)來氣進行及時排空，否則容易造成生產(chǎn)系統(tǒng)事故。

因此，RTO 爐應設置UPS 備用電源和壓縮空氣儲氣罐，保證在突然停電狀態(tài)下能夠?qū)嵤┚o急排空操作。對于濃度較高且含有低燃點物質(zhì)的應急排空管道，嚴禁與高溫排空管道共用煙囪排放。另外突然停電，爐膛內(nèi)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，需要配置備用電源給壓縮空氣或助燃風機。

9.RTO超溫危害。

爐膛溫度不能超過980℃，否則內(nèi)部的蓄熱陶瓷和陶瓷纖維組塊的使用壽命會受影響。爐膛內(nèi)應設置有2支熱電偶，每支熱電偶都是雙支的，如果一支出現(xiàn)問題，還有一支備用，保證爐膛內(nèi)溫度控制均勻。溫度監(jiān)測與燃燒器燃料切斷閥聯(lián)鎖，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，避免燃料泄漏進入爐膛。爐膛溫度再高就要打開新風風門去降溫，當爐膛溫度發(fā)生高高報警，RTO焚燒爐自動切斷與生產(chǎn)線的聯(lián)機，工藝廢氣直接進入排放系統(tǒng)。