今日，環(huán)為和大家分享RTO裝置的安全風(fēng)險及對應(yīng)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(shè)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(dāng)、設(shè)備故障、安全附件缺失等原因容易導(dǎo)致火災(zāi)、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(jìn)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(jī)物分解為無害的二氧化碳和水蒸氣，從而達(dá)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(yù)熱后續(xù)進(jìn)入的有機(jī)廢氣。從而節(jié)省廢氣升溫的燃料消耗。陶瓷蓄熱體應(yīng)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(fù)始，連續(xù)工作。

兩室RTO主體結(jié)構(gòu)由高溫氧化室、兩個陶瓷蓄熱體和四個切換閥門組成。當(dāng)有機(jī)廢氣進(jìn)入蓄熱體1后，蓄熱體1放熱，有機(jī)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(jī)廢氣從蓄熱體2進(jìn)入，蓄熱體2放熱加熱廢氣，加熱的廢氣進(jìn)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(jī)廢氣，同時無需或少量補(bǔ)充能量，達(dá)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(fēng)機(jī)組成。當(dāng)有機(jī)廢氣進(jìn)入蓄熱體1后，蓄熱體1放熱，有機(jī)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(jìn)行吹掃，排空殘余的廢氣。蓄熱體1放熱完畢，廢氣被切換進(jìn)入蓄熱體2，蓄熱體2放熱加熱廢氣，加熱的廢氣進(jìn)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(jìn)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(jìn)入蓄熱體3，蓄熱體3放熱加熱廢氣，加熱的廢氣進(jìn)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(jìn)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(jī)廢氣，同時無需或少量補(bǔ)充能量，達(dá)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(jìn)氣分配器進(jìn)入預(yù)熱區(qū)，使氣體溫度預(yù)熱到一定溫度后進(jìn)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(jìn)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(yīng)的廢氣隨蓄熱體的旋轉(zhuǎn)進(jìn)入凈化氣出口去，當(dāng)蓄熱體旋轉(zhuǎn)到凈化器出口區(qū)之前，設(shè)有一扇形區(qū)作為沖洗區(qū)。

二、RTO運(yùn)行過程中的安全風(fēng)險及控制措施

從RTO運(yùn)行的工作原理和處理廢氣介質(zhì)的危險特性分析，RTO運(yùn)行中的主要安全風(fēng)險是火災(zāi)、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(yīng)的聯(lián)鎖保護(hù)。

（1）預(yù)吹掃。在預(yù)吹燃燒器點(diǎn)燃前，必須有一段時間的預(yù)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(jìn)行預(yù)吹就會被點(diǎn)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(yù)吹時間與爐膛結(jié)構(gòu)和吹氣量有關(guān)，一般設(shè)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(yīng)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(jìn)入保護(hù)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(yùn)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(yīng)時間不應(yīng)超過0.2秒。

（3）防燃保護(hù)。當(dāng)燃燒器被點(diǎn)燃時，氣體被引入，氣體被點(diǎn)燃和燃燒。點(diǎn)火動作要求在氣體引入之前形成點(diǎn)火溫度場，以利于點(diǎn)火和燃燒。如果點(diǎn)火失敗，火焰探測器無法感知火焰信號，燃燒器進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。從點(diǎn)火到進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)的時間要適當(dāng)，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(dāng)無法點(diǎn)燃時，會有大量的氣體進(jìn)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(jìn)入保護(hù)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(hù)燃?xì)馊紵髟谝欢ǚ秶鷥?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(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。當(dāng)氣體壓力超過此范圍時，應(yīng)鎖定燃燒器工作。燃燒器的設(shè)計一般采用氣體壓力開關(guān)來感測壓力信號，輸出開關(guān)信號來控制燃燒器的相應(yīng)工作。氣壓保護(hù)不足。燃?xì)馊紵髟O(shè)計熱強(qiáng)度高，其燃燒方式采用強(qiáng)制空氣爆破。如果風(fēng)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(fēng)扇。因此，在提高風(fēng)機(jī)質(zhì)量的同時，氣體控制必須與氣壓互鎖。當(dāng)氣壓不足時，應(yīng)立即切斷供氣。通常，氣體壓力開關(guān)用于感測氣壓信號并輸出開關(guān)量信號，以控制氣體電磁閥的相應(yīng)操作。

（5）斷電保護(hù)。當(dāng)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(hù)設(shè)備的安全。氣體控制電磁閥必須常閉。一旦斷電，它將自動關(guān)閉并切斷氣體供應(yīng)。電磁閥關(guān)閉響應(yīng)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(dǎo)致工地人員中毒和爆炸事故，必須認(rèn)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(fēng)良好：需要永久性通風(fēng)孔和強(qiáng)制通風(fēng)。安裝固定式可燃、有毒氣體監(jiān)測報警儀，并與機(jī)械通風(fēng)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(fēng)險。

廢氣組分復(fù)雜，如相互禁忌發(fā)生反應(yīng)存在一定的安全風(fēng)險。另外，揮發(fā)性可燃液體儲罐一般采用氮封保護(hù)，并設(shè)置呼吸閥。儲罐排空氣組分主要是罐內(nèi)VOCs 和氮?dú)?，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(dāng)儲罐排放的廢氣與污水池廢氣混合后，有可能達(dá)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(shè)計過程中應(yīng)組織進(jìn)行HAZOP分析，對廢氣混合及處理過程中的操作風(fēng)險進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)的安全措施。

3.廢氣濃度和壓力不穩(wěn)定的風(fēng)險。

廢氣濃度過高如達(dá)到爆炸極限，容易被蓄熱體高高溫引爆，因此應(yīng)對廢氣組分濃度進(jìn)行監(jiān)測，嚴(yán)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(shè)置2個，并且在在線廢氣濃度檢測儀后一定距離處設(shè)置廢氣切斷閥。當(dāng)高濃度氣體經(jīng)過在線廢氣濃度檢測儀后，廢氣切斷閥應(yīng)在高濃度氣體到達(dá)前完全關(guān)閉。即在線廢氣濃度檢測儀到切斷閥的距離應(yīng)大于在線廢氣濃度檢測響應(yīng)時間和廢氣切斷閥關(guān)閉時間總和內(nèi)氣體流經(jīng)的管道長度。對RTO系統(tǒng)設(shè)置冷旁通、熱旁通，其中冷旁通與濃度檢測儀、廢氣導(dǎo)入閥、應(yīng)急排空閥連鎖，當(dāng)濃度超過25%LEL時，廢氣導(dǎo)入閥關(guān)閉，廢氣無法進(jìn)入RTO系統(tǒng)；應(yīng)急排空閥開啟，廢氣經(jīng)冷旁通處理達(dá)標(biāo)后排放。熱旁通與新風(fēng)閥、溫度儀、壓力計連鎖，當(dāng)RTO爐內(nèi)溫度、壓力異常時，新風(fēng)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(yùn)行。

4.廢氣中高沸點(diǎn)組分的風(fēng)險。

廢氣高分點(diǎn)組分容易在輸送管道中冷凝，隨著廢氣進(jìn)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(jìn)入RTO前，應(yīng)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(jī)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(fēng)險，ＲTO 裝置應(yīng)增加相應(yīng)的邏輯控制，即當(dāng)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(guān)閉，新鮮空氣閥門打開，主風(fēng)機(jī)降低風(fēng)量運(yùn)行，確保爐內(nèi)一直進(jìn)入較低濃度的氣體。

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

如處于爆炸危險區(qū)域的電氣設(shè)備不具備防爆功能，容易引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。因此，RTO爐現(xiàn)場電氣儀表設(shè)備應(yīng)嚴(yán)格按照防爆等級設(shè)計，管道或爐膛內(nèi)應(yīng)設(shè)置泄爆片；RTO爐應(yīng)設(shè)置短路保護(hù)和接地保護(hù)功能，廢氣管線選材要注意防靜電。當(dāng)系統(tǒng)風(fēng)管道采用金屬材質(zhì)時應(yīng)采用光滑內(nèi)壁金屬管,采取可靠防靜電接地措施,風(fēng)管內(nèi)壁禁止涂刷非導(dǎo)電防腐涂層,防止靜電產(chǎn)生和積聚.風(fēng)管采用非金屬材質(zhì)時應(yīng)增加導(dǎo)靜電設(shè)施。皮帶傳動的引風(fēng)機(jī)需裝配防靜電皮帶。

7.當(dāng)RTO進(jìn)氣管道壓力偏低，因RTO蓄熱體吹掃，有可能導(dǎo)致高溫?zé)煔饣卮脒M(jìn)氣管道引發(fā)事故。

為防止RTO進(jìn)氣管道回火，在進(jìn)氣管道上設(shè)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(dǎo)致閃爆事件。另外為防止意外的閃爆事故發(fā)生，設(shè)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(dāng)，不能有效釋放能量，從而造成設(shè)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(shè)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(jìn)行及時排空，否則容易造成生產(chǎn)系統(tǒng)事故。

因此，RTO 爐應(yīng)設(shè)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(diǎn)物質(zhì)的應(yīng)急排空管道，嚴(yán)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?zé)o法快速散去，導(dǎo)致很多防腐材料或者其他設(shè)備被高溫?fù)p壞。設(shè)計一臺應(yīng)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(yīng)急壓縮空氣儲氣罐會將所有風(fēng)門打到安全位置，比如新風(fēng)風(fēng)門開啟，吹掃風(fēng)門開啟，泄爆門打開等；應(yīng)急壓縮空氣會進(jìn)入燃燒器管道，避免高溫?zé)煔鈴娜紵餍孤冻鰜恚瑢?dǎo)致點(diǎn)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(fēng)機(jī)。

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(yīng)設(shè)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(dāng)爐膛溫度超過一定值時，燃油管路的雙電磁閥會自動關(guān)閉，避免燃料泄漏進(jìn)入爐膛。爐膛溫度再高就要打開新風(fēng)風(fēng)門去降溫，當(dāng)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(jī)，工藝廢氣直接進(jìn)入排放系統(tǒng)。