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        RTO裝置運行過程中的9大安全風險及控制措施

        來源: 網責任編輯:admin 閱讀量:1287 發表時間:2023-06-26

        今日,環為和大家分享RTO裝置的安全風險及對應管控措施。


        RTO裝置運行過程中的9大安全風險及控制措施


        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、設備故障、安全附件缺失等原因容易導致火災、爆炸、中毒和窒息等事故發生。要防范這些事故的發生,首先要了解事故的原因,針對觸發事故的原因來采取控制措施進行控制。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物分解為無害的二氧化碳和水蒸氣,從而達到凈化廢氣的目的。氧化產生的高溫氣體流經特制的陶瓷蓄熱體,使陶瓷體升溫而“蓄熱”,此“蓄熱”用于預熱后續進入的有機廢氣。從而節省廢氣升溫的燃料消耗。陶瓷蓄熱體應分成兩個(含兩個)以上的區或室,每個蓄熱室依次經歷蓄熱-放熱-清掃等程序,周而復始,連續工作。

        兩室RTO主體結構由高溫氧化室、兩個陶瓷蓄熱體和四個切換閥門組成。當有機廢氣進入蓄熱體1后,蓄熱體1放熱,有機廢氣被加熱到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,經過切換閥排放。經過一段時間排放,然后閥門切換,有機廢氣從蓄熱體2進入,蓄熱體2放熱加熱廢氣,加熱的廢氣進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,就可連續處理有機廢氣,同時無需或少量補充能量,達到節能效果。


        RTO裝置運行過程中的9大安全風險及控制措施


        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機組成。當有機廢氣進入蓄熱體1后,蓄熱體1放熱,有機廢氣被加熱到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進行吹掃,排空殘余的廢氣。蓄熱體1放熱完畢,廢氣被切換進入蓄熱體2,蓄熱體2放熱加熱廢氣,加熱的廢氣進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對蓄熱體進行吹掃,清除殘余在蓄熱體1內的廢氣。蓄熱體2放熱完畢,廢氣被切換進入蓄熱體3,蓄熱體3放熱加熱廢氣,加熱的廢氣進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對蓄熱體進行吹掃,清除殘余在蓄熱體2內的廢氣。這樣周期性地切換,就可連續處理有機廢氣,同時無需或少量補充能量,達到節能效果。三室RTO比二室RTO多了吹掃程序,對廢氣的去除率更高。


        RTO裝置運行過程中的9大安全風險及控制措施


        另外一種是旋轉式RTO,廢氣從底部經進氣分配器進入預熱區,使氣體溫度預熱到一定溫度后進入頂部的燃燒室,并完全氧化。凈化后的高溫氣體離開氧化室,進入冷卻區,將熱量傳給蓄熱體而氣體被冷卻,并通過氣體分配器排出。而冷卻區的陶瓷蓄熱體吸熱,“貯存”大量的熱量(用于下個循環加熱廢氣)。為防止未反應的廢氣隨蓄熱體的旋轉進入凈化氣出口去,當蓄熱體旋轉到凈化器出口區之前,設有一扇形區作為沖洗區。


        RTO裝置運行過程中的9大安全風險及控制措施


        二、RTO運行過程中的安全風險及控制措施

        從RTO運行的工作原理和處理廢氣介質的危險特性分析,RTO運行中的主要安全風險是火災、爆炸,根據以往RTO裝置發生的事故來看,主要的事故原因有以下幾個方面:

        1.燃燒器缺少相應的聯鎖保護。

        (1)預吹掃。在預吹燃燒器點燃前,必須有一段時間的預吹,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不可避免地存在殘余氣體,如果不進行預吹就會被點燃,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。預吹時間與爐膛結構和吹氣量有關,一般設定為15-60秒。

        (2)燃燒狀態監測。燃燒狀態必須動態監測,一旦火焰探測器感應到熄火信號,必須在很短的時間內將其反饋給燃燒器,燃燒器將進入保護狀態并同時切斷供氣?;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,不利于安全運行。一般要求火焰探測器發出的從熄火信號到熄火信號的響應時間不應超過0.2秒。

        (3)防燃保護。當燃燒器被點燃時,氣體被引入,氣體被點燃和燃燒。點火動作要求在氣體引入之前形成點火溫度場,以利于點火和燃燒。如果點火失敗,火焰探測器無法感知火焰信號,燃燒器進入保護狀態。從點火到進入保護狀態的時間要適當,既不能太短也不能太長。如果太短,就沒有時間形成穩定的火焰;如果時間過長,當無法點燃時,會有大量的氣體進入爐子。通常,要求燃燒器在氣體打開后2-3秒內判斷火焰探測器檢測到的火焰信號。如果它沒有著火,它將進入保護狀態,如果它著火,它將保持燃燒。

        (4)燃料壓力監測。氣體壓力上下限,保護燃氣燃燒器在一定范圍內穩定燃燒,只允許氣體壓力在一定范圍內波動。限制氣體高低壓的目的是保證火焰的穩定性:無熄火、無熄火或逆火,同時限制燃燒器的輸出熱功率,保證設備安全經濟運行。當氣體壓力超過此范圍時,應鎖定燃燒器工作。燃燒器的設計一般采用氣體壓力開關來感測壓力信號,輸出開關信號來控制燃燒器的相應工作。氣壓保護不足。燃氣燃燒器設計熱強度高,其燃燒方式采用強制空氣爆破。如果風扇發生故障,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扇。因此,在提高風機質量的同時,氣體控制必須與氣壓互鎖。當氣壓不足時,應立即切斷供氣。通常,氣體壓力開關用于感測氣壓信號并輸出開關量信號,以控制氣體電磁閥的相應操作。

        (5)斷電保護。當燃燒器在工作過程中突然斷電時,必須立即切斷供氣,以保護設備的安全。氣體控制電磁閥必須常閉。一旦斷電,它將自動關閉并切斷氣體供應。電磁閥關閉響應時間≤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境中,另一個是指氣體泄漏通過面向爐子的電磁閥芯端。環境泄漏可能導致工地人員中毒和爆炸事故,必須認真對待。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,要求工作現場通風良好:需要永久性通風孔和強制通風。安裝固定式可燃、有毒氣體監測報警儀,并與機械通風聯鎖;此外,要求禁止在工作現場使用明火和非防爆電氣部件。

        2.RTO 廢氣組分的安全風險。

        廢氣組分復雜,如相互禁忌發生反應存在一定的安全風險。另外,揮發性可燃液體儲罐一般采用氮封保護,并設置呼吸閥。儲罐排空氣組分主要是罐內VOCs 和氮氣,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,就會發生爆炸。因此,設計過程中應組織進行HAZOP分析,對廢氣混合及處理過程中的操作風險進行分析,并采取相應的安全措施。

        3.廢氣濃度和壓力不穩定的風險。

        廢氣濃度過高如達到爆炸極限,容易被蓄熱體高高溫引爆,因此應對廢氣組分濃度進行監測,嚴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置2個,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的管道長度。對RTO系統設置冷旁通、熱旁通,其中冷旁通與濃度檢測儀、廢氣導入閥、應急排空閥連鎖,當濃度超過25%LEL時,廢氣導入閥關閉,廢氣無法進入RTO系統;應急排空閥開啟,廢氣經冷旁通處理達標后排放。熱旁通與新風閥、溫度儀、壓力計連鎖,當RTO爐內溫度、壓力異常時,新風閥開啟,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,經混合器降溫冷卻后排至煙囪,確保RTO系統安全連續運行。

        4.廢氣中高沸點組分的風險。

        廢氣高分點組分容易在輸送管道中冷凝,隨著廢氣進入RTO爐后,遇高溫氣化,氣相組分濃度突增到爆炸極限,容易引發爆炸事故。因此,在進入RTO前,應采取有效措施,防止管道及RTO爐下室體中的冷凝和沉積產生。

        5.高濃度有機廢氣容易形成爆炸性氣體環境,通入RTO容易被引爆。

        因此,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 裝置觸發聯鎖停車,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。

        6.由于RTO處理廢氣為易燃、易爆有機廢氣,容易形成火災爆炸性危險環境。

        如處于爆炸危險區域的電氣設備不具備防爆功能,容易引發火災爆炸事故。因此,RTO爐現場電氣儀表設備應嚴格按照防爆等級設計,管道或爐膛內應設置泄爆片;RTO爐應設置短路保護和接地保護功能,廢氣管線選材要注意防靜電。當系統風管道采用金屬材質時應采用光滑內壁金屬管,采取可靠防靜電接地措施,風管內壁禁止涂刷非導電防腐涂層,防止靜電產生和積聚.風管采用非金屬材質時應增加導靜電設施。皮帶傳動的引風機需裝配防靜電皮帶。

        7.當RTO進氣管道壓力偏低,因RTO蓄熱體吹掃,有可能導致高溫煙氣回串入進氣管道引發事故。

        為防止RTO進氣管道回火,在進氣管道上設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。另外為防止意外的閃爆事故發生,設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,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,減少事故的發生。

        8.RTO異常斷電情況下,需要對生產系統來氣進行及時排空,否則容易造成生產系統事故。

        因此,RTO 爐應設置UPS 備用電源和壓縮空氣儲氣罐,保證在突然停電狀態下能夠實施緊急排空操作。對于濃度較高且含有低燃點物質的應急排空管道,嚴禁與高溫排空管道共用煙囪排放。另外突然停電,爐膛內的高溫無法快速散去,導致很多防腐材料或者其他設備被高溫損壞。設計一臺應急壓縮空氣儲氣罐、UPS和手自動控制的泄爆門,一旦突然停電,UPS和應急壓縮空氣儲氣罐會將所有風門打到安全位置,比如新風風門開啟,吹掃風門開啟,泄爆門打開等;應急壓縮空氣會進入燃燒器管道,避免高溫煙氣從燃燒器泄露出來,導致點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機。

        9.RTO超溫危害。

        爐膛溫度不能超過980℃,否則內部的蓄熱陶瓷和陶瓷纖維組塊的使用壽命會受影響。爐膛內應設置有2支熱電偶,每支熱電偶都是雙支的,如果一支出現問題,還有一支備用,保證爐膛內溫度控制均勻。溫度監測與燃燒器燃料切斷閥聯鎖,當爐膛溫度超過一定值時,燃油管路的雙電磁閥會自動關閉,避免燃料泄漏進入爐膛。爐膛溫度再高就要打開新風風門去降溫,當爐膛溫度發生高高報警,RTO焚燒爐自動切斷與生產線的聯機,工藝廢氣直接進入排放系統。


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