爆炸背后折射出VOCs急需安全高效的廢氣處理設(shè)備

近日，連續(xù)發(fā)生多起因環(huán)保設(shè)備問題造成的安全事故，引起廣泛的關(guān)注。有鑒于此，天津市委安全辦公室要求：對采用“低溫等離子”等可能產(chǎn)生點(diǎn)火能的工藝或設(shè)備設(shè)施處理易燃易爆會發(fā)有機(jī)物的環(huán)保設(shè)施，要立即停用，并全面進(jìn)行安全風(fēng)險評價。

隨著有機(jī)廢氣(VOCs)排放要求的提高，節(jié)能環(huán)保設(shè)備如何安全、高效、穩(wěn)定地運(yùn)行日益引起國內(nèi)外廣泛關(guān)注。

記者在上海金山石化園區(qū)了解到，**世界五百強(qiáng)企業(yè)對儲罐區(qū)和車間真空泵產(chǎn)生主要含苯乙烯、苯系物等等揮發(fā)性有機(jī)廢氣采用了一套安全型的蓄熱式熱力氧化器GRTO工藝，效果較好，安全穩(wěn)定。

經(jīng)了解，該廠的廢氣主要成分有：苯乙烯、苯酚、環(huán)己烷、丙烯腈、丁二烯等，其排放特點(diǎn)為：儲罐廢氣濃度變化較大，波動頻繁。車間屬于間歇式生產(chǎn)，有粉塵。在環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)苛的氛圍下，采用蓄熱焚燒(RTO)技術(shù)處理是其趨勢，但由于該類型廢氣濃度波動較大，最高的時候VOCs濃度高達(dá)數(shù)千，低的時候只有幾百。如果使用常規(guī)RTO技術(shù)處理有發(fā)生爆炸、運(yùn)行不穩(wěn)定的潛在風(fēng)險。

GRTO蓄熱式氧化焚燒爐(GuaranteeRegenerativeThermalOxidizer，簡稱GRTO)是一種用于處理高濃度揮發(fā)性有機(jī)廢氣的節(jié)能高效安全環(huán)保裝置。原理是將廢氣加熱到760~830℃，廢氣中的有機(jī)物在高溫下發(fā)生氧化反應(yīng)，使廢氣中的碳?xì)浠衔镒兂蒀O2和H2O，直接排放到大氣。該套裝置高效穩(wěn)定：

1)VOC的凈化效率99.5%;

2)低溫燃燒不產(chǎn)生的氮氧化物;

3)具有很高熱效率(達(dá)到95%以上);同時可以實(shí)現(xiàn)余熱回收;

4)投資和運(yùn)行成本性價比高;可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

GRTO系統(tǒng)運(yùn)作流程

焚燒爐是由三個加固保溫之室所構(gòu)成，室內(nèi)部分區(qū)域填滿耐高溫陶瓷蓄熱材，焚燒爐利用天然氣加熱維持燃燒爐內(nèi)之燃燒室設(shè)定溫度。位于GRTO旁邊的切換閥和風(fēng)管通道，不僅可以控制廢氣的進(jìn)出方向，而且使廢氣在GRTO爐內(nèi)作一個順時針和逆時針流動的作用。此方向切換的模式由PLC控制完成，PLC的這種定期切換的控制大大提高了系統(tǒng)熱回收效率。一般一個切換動作的循環(huán)時間約為2到4分鐘。

廢氣通過熱回收室進(jìn)入氧化室，在這個過程中，高溫蓄熱陶瓷會先預(yù)熱入口廢氣然后導(dǎo)入氧化爐腔。當(dāng)廢氣經(jīng)過蓄熱床時，溫度會急劇上升。在燃燒室氧化反應(yīng)后，高溫干凈的氣體會通過并加熱另一側(cè)的蓄熱床。為了提高蓄熱床的熱回收效率，系統(tǒng)通過PLC定時控制雙切風(fēng)門作動來切換廢氣的流動方向。這樣周期性的切換使溫度更加均勻的分布到整個氧化爐體。

工藝風(fēng)量在足夠濃度的揮發(fā)性有機(jī)氣體(3-4%LEL最低爆炸極限)下，碳?xì)浠衔锼纬傻臒崮軐孕芯S持燃燒的過程，而不需要額外的熱能。

系統(tǒng)安全控制

1、系統(tǒng)安裝停電保護(hù)、過載保護(hù)、線路故障保護(hù)和誤操作等安全保護(hù)裝置，所有電氣設(shè)備均可靠接地，保證系統(tǒng)在特殊狀態(tài)下的安全性(在相對濕度80%，電器回路絕緣電阻不小于24兆歐，電氣連線外有金屬軟管保護(hù))。

2、系統(tǒng)設(shè)有保護(hù)接地控制系統(tǒng)的接地分為兩部分：保護(hù)地(交流地)和屏蔽地(直流地)。控制系統(tǒng)接地的目的就是為了當(dāng)進(jìn)入控制系統(tǒng)的信號、供電電源或設(shè)備本身出現(xiàn)問題時，有效地接地系統(tǒng)可承受過載電流，并迅速將其導(dǎo)入大地，為系統(tǒng)提供屏蔽層，消除電子噪聲干擾，為整個控制系統(tǒng)提供公共信號參考點(diǎn)。有效地接地系統(tǒng)的保護(hù)有兩方面：人員保護(hù)和設(shè)備保護(hù)。當(dāng)接地系統(tǒng)發(fā)生問題時，可造成人員的觸電傷害，設(shè)備著火損失。

3、GRTO采用燃燒器加熱，并通溫度控制，有效保障氧化室使用條件。

4、熱氧化室采用正壓設(shè)計，廢氣在爐膛內(nèi)經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，使廢氣中的有機(jī)物質(zhì)徹底分解銷毀。熱氧化室內(nèi)襯陶瓷纖維模塊，最外層以鋼板保護(hù)層，爐體外壁溫升不超過35℃。

5、在熱氧化室上部設(shè)有防爆口，以防止?fàn)t膛內(nèi)煙氣爆燃對爐體的損壞。熱氧化室設(shè)有熱電偶，及時反映熱氧化室內(nèi)溫度，便于及時條件電加熱器。

6、當(dāng)廢氣濃度不在設(shè)定范圍內(nèi)，GRTO會出現(xiàn)高溫報警，旁通管路氣動閥打開，廢氣直接通過風(fēng)機(jī)直接經(jīng)煙囪排向大氣;當(dāng)熱氧化系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，進(jìn)系統(tǒng)前的廢氣直接通過旁通管路，由引風(fēng)機(jī)經(jīng)煙囪排入大氣。

7、GRTO系統(tǒng)采用PLC自動控制，通過采集與傳輸溫度、壓力的參數(shù)變化信號來達(dá)到自控氧化與自控聯(lián)鎖的安全保護(hù)功能。對氧化處理設(shè)備中關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、關(guān)鍵點(diǎn)的溫度和壓力加以監(jiān)測。為保證廢物處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行，通過采集與傳輸溫度、壓力的參數(shù)變化信號來達(dá)到自控氧化與自控聯(lián)鎖的安全保護(hù)功能。保證生產(chǎn)的穩(wěn)定和高效，減輕勞動強(qiáng)度，改善操作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)處理過程的現(xiàn)代化生產(chǎn)管理。

GRTO安全運(yùn)行的措施

1、阻火器：在GRTO入口安裝阻火器，防止GRTO氧化室由于粉塵顆粒物著火或者壓力波動導(dǎo)致管道發(fā)生回火，進(jìn)一步保障前端的安全。一般情況下爐內(nèi)的高溫廢氣不會回流到廢氣收集管內(nèi)，如若GRTO爐的正壓波動較大，如廢氣收集管未安裝阻火裝置，則可能導(dǎo)致高溫廢氣回流至GRTO出口管道內(nèi)，引起廢氣管道爆炸等安全事故。

2、防爆門：氧化室上部設(shè)有防爆門，以防止煙氣爆燃對爐體的損壞，起到瞬間泄壓作用;

3、高溫旁通煙道：RTO系統(tǒng)設(shè)旁通煙道，當(dāng)系統(tǒng)處于非正常運(yùn)行時，廢氣從旁通煙道直接進(jìn)煙囪排向大氣;

4、高溫限制器：依NFPA86規(guī)定，高溫限制器于主控制盤上為獨(dú)立控制，并經(jīng)FM認(rèn)證，功能為高溫控制報警，并且此報警信號不需經(jīng)過PLC而直接與燃燒器聯(lián)接，如超過設(shè)定溫度，立即關(guān)閉燃燒器，而且高溫限制器如果失去功能或者溫度傳感器失去監(jiān)測功能，也會立即自動關(guān)閉燃燒器。

5、安全啟機(jī)預(yù)熱：高壓點(diǎn)火過程由火焰?zhèn)蓽y儀來觀察和控制，首先點(diǎn)燃燃料串的母火，確認(rèn)無誤后再導(dǎo)入天然氣點(diǎn)燃主火進(jìn)行爐體預(yù)熱。天然氣燃料串根據(jù)NFPA(美國消防協(xié)會)規(guī)定設(shè)置兩個由FM(工廠互助保險協(xié)會)認(rèn)證的快關(guān)閥門，并配有調(diào)壓閥來將管道天然氣壓力調(diào)整至RTO系統(tǒng)所需的壓力。

編輯：張偉