爆炸背后折射出VOCs急需安全高效的废气处理设备

近日，连续发生多起因环保设备问题造成的安全事故，引起广泛的关注。有鉴于此，天津市委安全办公室要求：对采用“低温等离子”等可能产生点火能的工艺或设备设施处理易燃易爆会发有机物的环保设施，要立即停用，并全面进行安全风险评价。

随着有机废气(VOCs)排放要求的提高，节能环保设备如何安全、高效、稳定地运行日益引起国内外广泛关注。

记者在上海金山石化园区了解到，**世界五百强企业对储罐区和车间真空泵产生主要含苯乙烯、苯系物等等挥发性有机废气采用了一套安全型的蓄热式热力氧化器GRTO工艺，效果较好，安全稳定。

经了解，该厂的废气主要成分有：苯乙烯、苯酚、环己烷、丙烯腈、丁二烯等，其排放特点为：储罐废气浓度变化较大，波动频繁。车间属于间歇式生产，有粉尘。在环保法规日益严苛的氛围下，采用蓄热焚烧(RTO)技术处理是其趋势，但由于该类型废气浓度波动较大，最高的时候VOCs浓度高达数千，低的时候只有几百。如果使用常规RTO技术处理有发生爆炸、运行不稳定的潜在风险。

GRTO蓄热式氧化焚烧炉(GuaranteeRegenerativeThermalOxidizer，简称GRTO)是一种用于处理高浓度挥发性有机废气的节能高效安全环保装置。原理是将废气加热到760~830℃，废气中的有机物在高温下发生氧化反应，使废气中的碳氢化合物变成CO2和H2O，直接排放到大气。该套装置高效稳定：

1)VOC的净化效率99.5%;

2)低温燃烧不产生的氮氧化物;

3)具有很高热效率(达到95%以上);同时可以实现余热回收;

4)投资和运行成本性价比高;可产生经济效益。

GRTO系统运作流程

焚烧炉是由三个加固保温之室所构成，室内部分区域填满耐高温陶瓷蓄热材，焚烧炉利用天然气加热维持燃烧炉内之燃烧室设定温度。位于GRTO旁边的切换阀和风管通道，不仅可以控制废气的进出方向，而且使废气在GRTO炉内作一个顺时针和逆时针流动的作用。此方向切换的模式由PLC控制完成，PLC的这种定期切换的控制大大提高了系统热回收效率。一般一个切换动作的循环时间约为2到4分钟。

废气通过热回收室进入氧化室，在这个过程中，高温蓄热陶瓷会先预热入口废气然后导入氧化炉腔。当废气经过蓄热床时，温度会急剧上升。在燃烧室氧化反应后，高温干净的气体会通过并加热另一侧的蓄热床。为了提高蓄热床的热回收效率，系统通过PLC定时控制双切风门作动来切换废气的流动方向。这样周期性的切换使温度更加均匀的分布到整个氧化炉体。

工艺风量在足够浓度的挥发性有机气体(3-4%LEL最低爆炸极限)下，碳氢化合物所形成的热能将会自行维持燃烧的过程，而不需要额外的热能。

系统安全控制

1、系统安装停电保护、过载保护、线路故障保护和误操作等安全保护装置，所有电气设备均可靠接地，保证系统在特殊状态下的安全性(在相对湿度80%，电器回路绝缘电阻不小于24兆欧，电气连线外有金属软管保护)。

2、系统设有保护接地控制系统的接地分为两部分：保护地(交流地)和屏蔽地(直流地)。控制系统接地的目的就是为了当进入控制系统的信号、供电电源或设备本身出现问题时，有效地接地系统可承受过载电流，并迅速将其导入大地，为系统提供屏蔽层，消除电子噪声干扰，为整个控制系统提供公共信号参考点。有效地接地系统的保护有两方面：人员保护和设备保护。当接地系统发生问题时，可造成人员的触电伤害，设备着火损失。

3、GRTO采用燃烧器加热，并通温度控制，有效保障氧化室使用条件。

4、热氧化室采用正压设计，废气在炉膛内经过复杂的物理化学反应，使废气中的有机物质彻底分解销毁。热氧化室内衬陶瓷纤维模块，最外层以钢板保护层，炉体外壁温升不超过35℃。

5、在热氧化室上部设有防爆口，以防止炉膛内烟气爆燃对炉体的损坏。热氧化室设有热电偶，及时反映热氧化室内温度，便于及时条件电加热器。

6、当废气浓度不在设定范围内，GRTO会出现高温报警，旁通管路气动阀打开，废气直接通过风机直接经烟囱排向大气;当热氧化系统出现故障时，进系统前的废气直接通过旁通管路，由引风机经烟囱排入大气。

7、GRTO系统采用PLC自动控制，通过采集与传输温度、压力的参数变化信号来达到自控氧化与自控联锁的安全保护功能。对氧化处理设备中关键设备的运行状态、关键点的温度和压力加以监测。为保证废物处理系统的正常运行，通过采集与传输温度、压力的参数变化信号来达到自控氧化与自控联锁的安全保护功能。保证生产的稳定和高效，减轻劳动强度，改善操作环境，实现处理过程的现代化生产管理。

GRTO安全运行的措施

1、阻火器：在GRTO入口安装阻火器，防止GRTO氧化室由于粉尘颗粒物着火或者压力波动导致管道发生回火，进一步保障前端的安全。一般情况下炉内的高温废气不会回流到废气收集管内，如若GRTO炉的正压波动较大，如废气收集管未安装阻火装置，则可能导致高温废气回流至GRTO出口管道内，引起废气管道爆炸等安全事故。

2、防爆门：氧化室上部设有防爆门，以防止烟气爆燃对炉体的损坏，起到瞬间泄压作用;

3、高温旁通烟道：RTO系统设旁通烟道，当系统处于非正常运行时，废气从旁通烟道直接进烟囱排向大气;

4、高温限制器：依NFPA86规定，高温限制器于主控制盘上为独立控制，并经FM认证，功能为高温控制报警，并且此报警信号不需经过PLC而直接与燃烧器联接，如超过设定温度，立即关闭燃烧器，而且高温限制器如果失去功能或者温度传感器失去监测功能，也会立即自动关闭燃烧器。

5、安全启机预热：高压点火过程由火焰侦测仪来观察和控制，首先点燃燃料串的母火，确认无误后再导入天然气点燃主火进行炉体预热。天然气燃料串根据NFPA(美国消防协会)规定设置两个由FM(工厂互助保险协会)认证的快关阀门，并配有调压阀来将管道天然气压力调整至RTO系统所需的压力。

编辑：张伟