蓄熱式熱氧化爐通常用于處理較低濃度的廢氣，一般廢氣濃度在1000～8000mg/m3，流程如圖1所示。

圖1ＲTO裝置流程示意

燃料氣和空氣按一定比例進入爐膛上部燃燒，維持爐膛需要的燃燒溫度。較低濃度的有機廢氣經(jīng)過轉閥進入爐內，經(jīng)較高溫度的蓄熱材料加熱升溫后，在爐膛頂部空間約815～850℃ 溫度下燃燒，將廢氣中的VOCs氧化成CO2、H2O，燃燒后的高溫煙氣經(jīng)爐內相對一側通道的蓄熱材料冷卻后，經(jīng)轉閥排至大氣。隨著轉閥的旋轉，爐膛內的蓄熱材料不斷地加熱和被加熱，作為傳熱媒介，實現(xiàn)冷、熱流體的間接換熱。近年來，ＲTO裝置在運行過程中多次出現(xiàn)爆炸事故。因此，該類環(huán)保裝置的安全問題不容樂觀。

江蘇某化工企業(yè)ＲTO裝置

江蘇某化工企業(yè)ＲTO裝置于2015年3月8日和3月27日發(fā)生兩次爆炸。事故沒有造成人員傷亡，但廢氣引風機損壞，現(xiàn)場儀表燒毀，ＲTO裝置損毀嚴重。該企業(yè)ＲTO裝置主要處理儲罐廢氣，廢氣經(jīng)壓縮冷凝后再用空氣稀釋后燃燒處理。此次事故發(fā)生的直接原因是氣體冷凝溫度較高，冷凝后氣相中的有機化合物含量增高，廢氣收集管道上稀釋的配風空氣不足，導致進入ＲTO廢氣的濃度達到爆炸極限。發(fā)生的間接原因是廢氣收集管道上未設置在線廢氣濃度檢測儀及防爆泄壓設施。

整改措施如下:

①在廢氣收集管道上安裝在線廢氣濃度檢測儀，濃度控制在1000～5000 mg/m3;

②在廢氣收集管道等節(jié)點上安裝泄爆膜片。

山東某企業(yè)ＲTO裝置

2019年5月，山東某企業(yè)ＲTO裝置在運行過程中因廢氣濃度突然升高引發(fā)了爆炸，事故沒有造成人員傷亡，ＲTO爐體本身未損壞，但引風機及進爐管道全部爆裂損壞。該裝置廢氣來源包括儲罐高濃度的罐頂廢氣與污水池的廢氣，并設有在線廢氣濃度檢測儀，管道直徑600 mm，在線廢氣濃度檢測儀距離廢氣切斷閥距離為38m，閥門關閉與在線廢氣濃度檢測儀分析時間總和約3s;引風機材質為玻璃鋼。在廢氣進ＲTO爐前設有1個DN150mm爆破片，廢氣進ＲTO爐前設置了阻火器，但阻火器阻火性能未經(jīng)驗證合格。事故發(fā)生的直接原因是廢氣濃度突然升高。從爆炸后現(xiàn)場的情況分析推出事故發(fā)生的間接原因:

①廢氣切斷閥閥板明顯受到靠近爐側的沖擊壓力而彎曲，說明高濃度廢氣通過在線廢氣濃度檢測儀后，雖引發(fā)停車聯(lián)鎖，但廢氣切斷閥未全部關閉;

②阻火器性能不符合要求，未能有效隔離能量，造成閃爆事件的發(fā)生;

③由于風機材質為玻璃鋼材質，高濃度廢氣與高速旋轉的風機葉輪摩擦產(chǎn)生靜電，引起風機及入口管道粉碎性損壞。

整改措施如下:

①從源頭上將儲罐高濃度的罐頂廢氣與污水池的廢氣分開，高濃度罐頂廢氣另行處理;

②將在線廢氣濃度檢測儀距離廢氣切斷閥距離延長為60m，確保出現(xiàn)高濃度廢氣后廢氣切斷閥有足夠的關閉時間;

③風機材質改為不銹鋼;

④爆破片增為2個;

⑤阻火器改為經(jīng)過認證的產(chǎn)品。

2019年9月份改造后開工，在后續(xù)引發(fā)聯(lián)鎖停車的情況下未發(fā)生次生事故。

安徽某制藥廠ＲTO裝置

2019年6月16日安徽某制藥廠ＲTO裝置因廢氣中甲醇濃度突然升高導致爆炸，爆炸聲前后2次，間隔時間較短，一處位于ＲTO爐及相鄰風機，另一處位于系統(tǒng)前端廢氣收集管道。事故導致ＲTO右側蓄熱室鋼結構、保溫棉、蓄熱陶瓷和ＲTO近端的引風機、風管嚴重損壞。分析認為:

①該裝置未安裝實時廢氣濃度檢測儀，不能及時檢測并切斷高濃度廢氣，造成高濃度廢氣在爐內蓄熱材料中升溫過程發(fā)生爆炸;

②該裝置未安裝阻火器，不能阻斷爆燃的廢氣回火至廢氣收集部分;

③廢氣輸送管道及風機均未采用可導電材質，廢氣與高速旋轉的風機葉輪摩擦產(chǎn)生靜電且靜電無法導出，引發(fā)了系統(tǒng)前端廢氣的爆炸。

整改措施如下:

①增加在線廢氣濃度檢測儀，并與廢氣切斷閥、放空閥聯(lián)鎖;

②在ＲTO前端和廢氣收集端設置阻火器，廢氣管道每隔一定距離必須設置爆破片，爆破片壓力低于廢氣管道承受的壓力，以便爆炸發(fā)生后及時泄壓，減少損失;

③風機、風管等輸氣設備在防腐蝕的情況下考慮靜電接地。

上述事故案例均表明這些ＲTO裝置均存在不同程度的設計缺陷，特別是ＲTO裝置的安全設 計未能得到足夠的重視。吸取以上事故教訓，并結合中國石化齊魯分公司多套ＲTO廢氣處理設施的運行經(jīng)驗，提出了ＲTO裝置需考慮的以下安全建議。

儲罐的罐頂廢氣不宜與污水池的廢氣混合處理

當可燃性氣體或液體蒸氣與空氣(或氧)在一定范圍內均勻混合，遇到火源時會發(fā)生爆炸，這個濃度范圍即為其爆炸極限。*大允許氧含量是指當給以足夠的點燃能量能使某一濃度的可燃氣體或液體蒸氣剛好不發(fā)生燃燒爆炸的臨界*高氧濃度，即為爆炸與不爆炸的臨界點。在整個爆炸極限范圍內，爆炸上下限與*大允許氧含量的*大值、*小值是一一對應的關系;其*大允許氧含量的*小值在數(shù)值上等于處于下限濃度的可燃物剛好完全反應所需要的臨界氧含量。

為治理化工異味，揮發(fā)性物料儲罐一般采用氮封保護，并設置呼吸閥。儲罐廢氣組分主要是 罐內VOCs和氮氣，不含氧氣。而污水池廢氣主要是空氣，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，這兩類氣體不宜混合處置。

廢氣管道上在線廢氣濃度檢測儀與廢氣切斷閥的距離

目前，ＲTO裝置在線廢氣濃度檢測儀一般都設置2個(見圖1)，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氣體流經(jīng)的管道長度。

新風稀釋及風機控制

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，確保爐內一直進入較低濃度的氣體。

阻火器與爆破片問題

阻火器是非常重要的安全附件，阻火器必須經(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。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。

操作壓力選擇

考慮到某些廢氣為有毒氣體，為防止正壓狀態(tài)下氣體泄漏對現(xiàn)場人員的人身傷害，ＲTO的操 作壓力建議采用微負壓操作。同時，應根據(jù)泄漏露點的位置設置相應的有毒氣體檢測儀，泄漏點也應安裝爆破片。

儲罐呼吸閥與出口廢氣輸送管道連接采用非接觸廢氣罩

為減小儲罐的安全運行風險，儲罐呼吸閥與出口廢氣輸送管道之間建議采用集氣罩連接，集 氣罩后端帶有止回閥和阻火器，可防止氣體回流、回火，隔斷能量的傳遞，在一定程度上防止事故狀態(tài)下事態(tài)擴大。

風機材質選擇

由于防腐蝕需要，有的風機葉輪材質選為非金屬，容易產(chǎn)生靜電，導致事故發(fā)生，建議選為金 屬材質。

素材來源：中國化學品安全協(xié)會、流程工業(yè)