化工廢氣含有酸性氣體、有機(jī)廢氣等，化工企業(yè)對廢氣先進(jìn)行收集、預(yù)處理、吸附等，最終實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放的目的。化工廢氣處置如果設(shè)計不當(dāng)，會發(fā)生廢氣泄露，或者濃度過大引發(fā)爆炸的風(fēng)險?；U氣采用RTO系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)多起安全事故，主要原因化工廢氣處理工藝設(shè)計不合理導(dǎo)致的，安峰環(huán)保將對化工廢氣凈化系統(tǒng)的安全性進(jìn)行分析。
　　
　　1化工廢氣事故簡介
　　
　　江蘇某化工企業(yè)RTO凈化系統(tǒng)在2015年3月8日9時43分和3月27日3時20分兩次發(fā)生了爆炸。事故沒有造成人員傷亡，聚合物多元醇車間引風(fēng)機(jī)損壞，現(xiàn)場儀表燒毀，RTO部分裝置損毀嚴(yán)重，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)100余萬元。
　　
　　2事故時車間生產(chǎn)情況
　　
　　該企業(yè)生產(chǎn)方式為間歇性生產(chǎn)，根據(jù)企業(yè)提供資料，事故發(fā)生時僅POP、PL1/PL2產(chǎn)品的工藝廢氣通過DN50～DN350不等的金屬管道進(jìn)行了收集(主要污染物為環(huán)氧乙烷、環(huán)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(fēng)機(jī)進(jìn)入RTO焚燒，該RTO為R—RTO(旋轉(zhuǎn)式蓄熱焚燒爐)。廢氣收集、處理的詳細(xì)流程如圖1所示。
　　
　　
　　
　　3事故原因分析
　　
　　3.1事故直接原因
　　
　　調(diào)查發(fā)現(xiàn)，企業(yè)真空泵尾氣出口溫度達(dá)73℃以上，根據(jù)有機(jī)廢氣冷凝效率計算，公式見式(1)～(3)。
　　
　　
　　
　　式中：Cl為氣體的冷凝前濃度，g/m;C2為氣體的冷凝后濃度，g/m;M為氣體物質(zhì)的分子量;Pl為氣體在T1時飽和蒸氣壓;P2為氣體在T2時飽和蒸氣壓;R為常數(shù)，為8.314;P為大氣壓，101325Pa;r/為冷凝效率。
　　
　　在75℃時，對應(yīng)排氣中有機(jī)物最高飽和質(zhì)量濃度及爆炸范圍相關(guān)數(shù)據(jù)詳見表1。
　　
　　
　　
　　根據(jù)表1，通過理論計算，當(dāng)真空泵出口尾氣溫度為75℃時，各有機(jī)物飽和濃度均極高，如果廢氣稀釋倍數(shù)不夠極易發(fā)生安全事故。現(xiàn)場測得單套PL真空泵中環(huán)氧乙烷廢氣流量約120m/h，3套合計360m/h，事故發(fā)生時焚燒爐實(shí)際處理風(fēng)量不超過5000m/h，混合氣體中有機(jī)物總濃度的對應(yīng)體積比約7.2%，即使僅接入1套含環(huán)氧乙烷尾氣，其平均濃度2.4%也處于對應(yīng)的爆炸范圍之內(nèi)，由此可見，真空泵出口尾氣排放溫度過高，而有機(jī)物沸點(diǎn)較低，導(dǎo)致污染物排放濃度過高，同時相應(yīng)的稀釋倍數(shù)不夠，外加環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷的化學(xué)性質(zhì)活潑，最終導(dǎo)致接入焚燒爐中的廢氣達(dá)到相應(yīng)爆炸極限，從而造成爆炸事故的發(fā)生。
　　
　　3.2事故間接原因
　　
　　1)收集系統(tǒng)設(shè)計不合理。調(diào)查過程發(fā)現(xiàn)對于真空泵高濃度有機(jī)廢氣，企業(yè)均未進(jìn)行冷凝回收預(yù)處理，且目前企業(yè)對PL系統(tǒng)真空泵出口尾氣所設(shè)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，尾氣收集總管僅DN50，正常運(yùn)行時系統(tǒng)稀釋風(fēng)量難以保證。
　　
　　2)預(yù)處理措施不到位。該企業(yè)POP、PL1、PL2車間對有機(jī)廢氣所采用的活性炭吸附未配備脫附再生系統(tǒng)，基無效，末端所配置的不銹鋼高壓風(fēng)機(jī)無變頻系統(tǒng)，導(dǎo)致廢氣收集管路系統(tǒng)中負(fù)壓值過高，能耗較高且不利于有機(jī)物的冷凝回收，所采用的金屬材質(zhì)水洗塔強(qiáng)度較高，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生爆炸等意外事故時無法起到有效泄爆的效果，導(dǎo)致爆炸產(chǎn)生的沖擊波沿著管道進(jìn)一步往生產(chǎn)車間傳導(dǎo)，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(chǎn)品含有氯元素，所采用的設(shè)備本體為SUS304，旋轉(zhuǎn)閥材質(zhì)為SUS316L，諸多案例表明，蓄熱陶瓷體由于質(zhì)量較大，支撐件通常要承受較大的應(yīng)力腐蝕，當(dāng)體系含氯時(如環(huán)氧氯丙烷)高溫焚燒處理過程中將產(chǎn)生HCl等污染物，對設(shè)備本體、RTO爐旋轉(zhuǎn)閥易產(chǎn)生較大腐蝕，系統(tǒng)難以穩(wěn)定、有效運(yùn)行。
　　
　　其次項目廢氣中含有部分丙烯腈、苯乙烯等有機(jī)物，上述物料在溫度較高時極易發(fā)生自聚合，導(dǎo)致RTO爐蓄熱陶瓷體在使用一段時間后設(shè)備阻力變大，同時底部有高沸點(diǎn)有機(jī)物粘附現(xiàn)象，易引起火災(zāi)等安全事故。
　　
　　4事故預(yù)防對策
　　
　　RTO在正常工況下不易發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故。但由于精細(xì)化工行業(yè)廢氣成份復(fù)雜多變、濃度波動大，易造成焚燒爐運(yùn)行穩(wěn)定性較差，存在一定的安全隱患。建議RTO生產(chǎn)廠家及使用企業(yè)采取如下安全措施以防范RTO火災(zāi)、爆炸事故：
　　
　　1)優(yōu)化收集系統(tǒng)。對吸風(fēng)罩、風(fēng)機(jī)選用進(jìn)行規(guī)范設(shè)計，同時廢氣收集管線需統(tǒng)籌規(guī)劃，形成支管一主管一處理裝置一總排口的收集處理系統(tǒng)，確保廢氣收集效果。對于易燃易爆廢氣在設(shè)計收集系統(tǒng)和預(yù)處理系統(tǒng)時，不追求過高的強(qiáng)度反而有利于系統(tǒng)安全，不過即使選用強(qiáng)度不高的設(shè)備和材料，在RTO爐設(shè)備本體、廢氣收集管道等節(jié)點(diǎn)仍需安裝泄爆膜片。
　　
　　2)強(qiáng)化預(yù)處理措施。由于精細(xì)化工行業(yè)廢氣排放濃度有較大的波動，因此需對各類不同濃度的有機(jī)廢氣進(jìn)行混勻、緩沖和預(yù)處理，建議企業(yè)采用PP填料塔對有機(jī)廢氣進(jìn)行預(yù)處理，由于PP填料塔強(qiáng)度不高，在發(fā)生事故時極易泄爆，最大限度的保證系統(tǒng)安全。
　　
　　3)漸進(jìn)化科學(xué)調(diào)試。RTO爐調(diào)試時理應(yīng)先進(jìn)行空載調(diào)試，待空載調(diào)試穩(wěn)定后再逐步接入低濃度有機(jī)廢氣，如企業(yè)污水池加蓋收集后廢氣、車間換風(fēng)廢氣等，最終再逐步接入高濃度廢氣，同時對擬接入高濃度廢氣的排放流量、排放濃度進(jìn)行檢測，重點(diǎn)關(guān)注峰時濃度，單一排氣點(diǎn)有機(jī)濃度宜控制在1000ppm以內(nèi)，最高不得超過5000ppm。
　　
　　4)安裝在線監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)置電控系統(tǒng)操作間。RTO爐凈化處理系統(tǒng)是一項人機(jī)高度結(jié)合的設(shè)備，雖然其自動化程度較高，但必須安排專人進(jìn)行維護(hù)與管理，如RTO爐在發(fā)生爆炸前有機(jī)物濃度常會在短時間內(nèi)迅速升高，此時系統(tǒng)若有人值守則可提前發(fā)出預(yù)警并采取必要的措施，避免事故的發(fā)生;同時對RTO各系統(tǒng)尾氣安裝TVOC濃度在線監(jiān)控系統(tǒng)，為企業(yè)管理提供必要的數(shù)據(jù)支撐。
　　

　　化工廢氣處理工藝在保證有機(jī)廢氣濃度，低于空氣濃度最低限值25%，如果超過這個濃度就有爆炸的風(fēng)險?；U氣設(shè)備安裝完成后要進(jìn)行調(diào)試，確保各項數(shù)據(jù)在可控范圍內(nèi)，否則容易造成安全事故。