化工廢氣含有酸性氣體、有機廢氣等，化工企業(yè)對廢氣先進行收集、預處理、吸附等，最終實現(xiàn)達標排放的目的。化工廢氣處置如果設計不當，會發(fā)生廢氣泄露，或者濃度過大引發(fā)爆炸的風險。化工廢氣采用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計不合理導致的，安峰環(huán)保將對化工廢氣凈化系統(tǒng)的安全性進行分析。
　　
　　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機損壞，現(xiàn)場儀表燒毀，RTO部分裝置損毀嚴重，直接經(jīng)濟損失達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機進入RTO焚燒，該RTO為R—RTO(旋轉式蓄熱焚燒爐)。廢氣收集、處理的詳細流程如圖1所示。
　　
　　
　　
　　3事故原因分析
　　
　　3.1事故直接原因
　　
　　調查發(fā)現(xiàn)，企業(yè)真空泵尾氣出口溫度達73℃以上，根據(jù)有機廢氣冷凝效率計算，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，對應排氣中有機物最高飽和質量濃度及爆炸范圍相關數(shù)據(jù)詳見表1。
　　
　　
　　
　　根據(jù)表1，通過理論計算，當真空泵出口尾氣溫度為75℃時，各有機物飽和濃度均極高，如果廢氣稀釋倍數(shù)不夠極易發(fā)生安全事故?，F(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)生時焚燒爐實際處理風量不超過5000m/h，混合氣體中有機物總濃度的對應體積比約7.2%，即使僅接入1套含環(huán)氧乙烷尾氣，其平均濃度2.4%也處于對應的爆炸范圍之內，由此可見，真空泵出口尾氣排放溫度過高，而有機物沸點較低，導致污染物排放濃度過高，同時相應的稀釋倍數(shù)不夠，外加環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷的化學性質活潑，最終導致接入焚燒爐中的廢氣達到相應爆炸極限，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)設計不合理。調查過程發(fā)現(xiàn)對于真空泵高濃度有機廢氣，企業(yè)均未進行冷凝回收預處理，且目前企業(yè)對PL系統(tǒng)真空泵出口尾氣所設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，正常運行時系統(tǒng)稀釋風量難以保證。
　　
　　2)預處理措施不到位。該企業(yè)POP、PL1、PL2車間對有機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機無變頻系統(tǒng)，導致廢氣收集管路系統(tǒng)中負壓值過高，能耗較高且不利于有機物的冷凝回收，所采用的金屬材質水洗塔強度較高，當系統(tǒng)發(fā)生爆炸等意外事故時無法起到有效泄爆的效果，導致爆炸產(chǎn)生的沖擊波沿著管道進一步往生產(chǎn)車間傳導，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，所采用的設備本體為SUS304，旋轉閥材質為SUS316L，諸多案例表明，蓄熱陶瓷體由于質量較大，支撐件通常要承受較大的應力腐蝕，當體系含氯時(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，對設備本體、RTO爐旋轉閥易產(chǎn)生較大腐蝕，系統(tǒng)難以穩(wěn)定、有效運行。
　　
　　其次項目廢氣中含有部分丙烯腈、苯乙烯等有機物，上述物料在溫度較高時極易發(fā)生自聚合，導致RTO爐蓄熱陶瓷體在使用一段時間后設備阻力變大，同時底部有高沸點有機物粘附現(xiàn)象，易引起火災等安全事故。
　　
　　4事故預防對策
　　
　　RTO在正常工況下不易發(fā)生火災、爆炸事故。但由于精細化工行業(yè)廢氣成份復雜多變、濃度波動大，易造成焚燒爐運行穩(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、爆炸事故：
　　
　　1)優(yōu)化收集系統(tǒng)。對吸風罩、風機選用進行規(guī)范設計，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計收集系統(tǒng)和預處理系統(tǒng)時，不追求過高的強度反而有利于系統(tǒng)安全，不過即使選用強度不高的設備和材料，在RTO爐設備本體、廢氣收集管道等節(jié)點仍需安裝泄爆膜片。
　　
　　2)強化預處理措施。由于精細化工行業(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廢氣進行混勻、緩沖和預處理，建議企業(yè)采用PP填料塔對有機廢氣進行預處理，由于PP填料塔強度不高，在發(fā)生事故時極易泄爆，最大限度的保證系統(tǒng)安全。
　　
　　3)漸進化科學調試。RTO爐調試時理應先進行空載調試，待空載調試穩(wěn)定后再逐步接入低濃度有機廢氣，如企業(yè)污水池加蓋收集后廢氣、車間換風廢氣等，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、排放濃度進行檢測，重點關注峰時濃度，單一排氣點有機濃度宜控制在1000ppm以內，最高不得超過5000ppm。
　　
　　4)安裝在線監(jiān)控系統(tǒng)，設置電控系統(tǒng)操作間。RTO爐凈化處理系統(tǒng)是一項人機高度結合的設備，雖然其自動化程度較高，但必須安排專人進行維護與管理，如RTO爐在發(fā)生爆炸前有機物濃度常會在短時間內迅速升高，此時系統(tǒng)若有人值守則可提前發(fā)出預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險?；U氣設備安裝完成后要進行調試，確保各項數(shù)據(jù)在可控范圍內，否則容易造成安全事故。