一、前言
隨著《化學(xué)工業(yè)揮發(fā)性有機物排放標準(江蘇省)DB32-3151-2016》(2017年2月1日實施)、《揮發(fā)性有機物無組織排放控制標準GB37822-2019》(2019年7月1日實施)以及《制藥工業(yè)大氣污染物排放標準GB37823—2019》、《涂料、油墨及膠黏劑工業(yè)大氣污染物排放標準GB37824—2019》等一系列行業(yè)大氣污染物排放標準的頒布和實施,同時諸如《惡臭污染物排放標準》、《農(nóng)藥工業(yè)大氣污染物排放標準》、《印刷工業(yè)大氣污染物排放標準》等排放標準已經(jīng)處于征求意見稿的階段。這些新頒布和即將頒布的標準對化工行業(yè)企業(yè)的廢氣治理提出了更高的要求。其中針對化工企業(yè)有機廢氣排放標準中的非甲烷總烴和臭氣濃度指標,如《化學(xué)工業(yè)揮發(fā)性有機物排放標準(江蘇省)DB32-3151-2016》規(guī)定了80mg/m³,臭氣濃度1500(無量綱)的排放限值要求,以及《惡臭污染物排放標準(征求意見稿)》中1000(無量綱)的排放限值要求。這些標準的排放限值均和排氣筒高度無關(guān),且相比《大氣污染物綜合排放標準GB16297-1996》中非甲烷總烴120mg/m³的排放限值,排放指標均有了大幅度的提升。
為此,化工企業(yè)在進行全廠廢氣整治過程中,普遍采用了高溫氧化(如RTO)作為廢氣末端治理設(shè)施,以達到有效去除廢氣中有機組分的目的。但是由于部分企業(yè)在采用RTO進行廢氣處理時,未能理解RTO的安全設(shè)計及運行理念,致使在設(shè)備運行過程中出現(xiàn)了較多的安全事故。
為此,本文以某化工企業(yè)RTO運行事故為例進行分析,提出了化工企業(yè)全廠廢氣管道的設(shè)計以及RTO的安全設(shè)計措施,以供化工企業(yè)參考。
二、案例情況
本文參照的事故案例為江蘇某化工企業(yè),該企業(yè)各車間廢氣收集后匯集于全廠廢氣總管,經(jīng)二級堿液洗滌塔處理,去蓄熱焚燒爐(RTO)進行處理后排放。企業(yè)廢氣總管采用玻璃鋼材質(zhì),但接入廢氣總管的支管道比較雜亂,未按照每個車間一根總管進行匯總。
某天生產(chǎn)過程中,廢氣處理設(shè)施出現(xiàn)閃爆,導(dǎo)致RTO旁路風機出口軟連接及二級堿洗塔內(nèi)部連接管道爆裂。事故未出現(xiàn)人員傷亡,但企業(yè)因此停產(chǎn)整頓。
三、事故原因分析
通過分析事故情形,不難得出事故的原因,即廢氣濃度過高,超過了爆炸極限,同時有引火源和氧化劑,導(dǎo)致了閃爆出現(xiàn)。
再分析企業(yè)廢氣設(shè)施的現(xiàn)場情況,可以得出企業(yè)在廢氣收集上出現(xiàn)了以下一些問題:
(1)廢氣收集管道采用玻璃鋼材質(zhì),無法有效導(dǎo)出靜電;
(2)車間接入廢氣總管情況雜亂,存在部分廢氣管道直接從真空泵、活性炭吸附脫附裝置出口直接接入總管的情況;
(3)廢氣總管上未安裝濃度監(jiān)控儀表,RTO系統(tǒng)雖設(shè)置了安全泄放,但并未與廢氣濃度進行聯(lián)鎖。
四、安全改造措施
針對以上問題,本文提出該化工企業(yè)應(yīng)在廢氣收集處理、RTO安全聯(lián)鎖上進行改進,主要依據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016—2014(2018年版)》、《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標準(2018年版)GB50160—2008》、《精細化工企業(yè)工程設(shè)計防火標準GB51283—2020》、《蓄熱燃燒法工業(yè)有機廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范HJ1093—2020》等相關(guān)安全標準和規(guī)范,采取如下安全措施以防范安全事故:
首先,化工企業(yè)應(yīng)盡量控制每一個車間排放的廢氣濃度,做到有組織與無組織廢氣合理分配。生產(chǎn)車間內(nèi)因使用真空進行減壓蒸餾、輸送含有機溶劑物料而產(chǎn)生的真空泵尾氣嚴禁直接接入廢氣總管。
其次,由車間生產(chǎn)過程較長,廢氣排放濃度波動較大,車間有機廢氣應(yīng)設(shè)置緩沖裝置(洗滌塔)對有機廢氣進行預(yù)處理,以達到以下目的:
(1)去除廢氣中腐蝕性污染物;
(2)去除廢氣中顆粒物和粘性污染物;
(3)吸收部分有機物,減輕高濃度廢氣對后續(xù)系統(tǒng)的沖擊。
第三,輸送含有易燃易爆成分的有機廢氣的管道宜采用金屬材質(zhì),并做好靜電跨接與接地,防止靜電產(chǎn)生。管道內(nèi)廢氣流速控制在10~15m/s范圍內(nèi),防止廢氣流速過高產(chǎn)生靜電。
根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》(GB50160-2008)、《大氣污染治理工程技術(shù)導(dǎo)則》(HJ2000—2010)等規(guī)范要求,應(yīng)在廢氣收集管道的必要位置設(shè)置泄壓裝置,如泄爆片。
第四,全廠有機廢氣進入RTO等處理設(shè)施前,宜設(shè)置吸收裝置(PP填料塔)對有機廢氣進行預(yù)處理。閃爆事故情形下,填料塔可作為局部薄弱點進行壓力泄爆,減少對焚燒爐體的沖擊。
第五,增加廢氣管道上濃度檢測儀表的設(shè)置。對于化工企業(yè)來說,生產(chǎn)中多使用諸如甲苯、二氯甲烷、甲醇等易揮發(fā)有機溶劑,如果廢氣收集系統(tǒng)未經(jīng)過專業(yè)設(shè)計,容易導(dǎo)致車間內(nèi)有組織廢氣管道內(nèi)廢氣濃度過高,進入RTO系統(tǒng)時會產(chǎn)生安全風險。
化工企業(yè)應(yīng)設(shè)置廢氣濃度檢測儀器,以監(jiān)測廢氣管道中的廢氣濃度。廢氣濃度檢測可在各車間廢氣總管和全廠廢氣總管上進行安裝,具體如下:
（1）如果某車間使用了大量易揮發(fā)的有機溶劑,為了保證裝置廢氣出口濃度在安全范圍內(nèi)(比如在爆炸下限的25%以下),建議企業(yè)在車間廢氣出口管道加裝廢氣濃度檢測,可采用IR(紅外分析),并增加聯(lián)鎖切斷設(shè)施,在廢氣濃度過高時阻止裝置廢氣進入廢氣總管。系統(tǒng)設(shè)計可參照圖1。

（2）根據(jù)《蓄熱燃燒法工業(yè)有機廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范HJ1093—2020》,進入RTO的廢氣濃度應(yīng)低于爆炸下限的25%。因此,RTO系統(tǒng)管道前應(yīng)設(shè)置LEL檢測系統(tǒng)。
根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗,RTO前LEL檢測設(shè)備一般選擇FID(氫離子火焰)或FTA(火焰溫度分析)型。其中FID型儀器對碳氫化合物較為靈敏,對CO/CS2/NH3/H2等可燃物基本不響應(yīng),而FTA型儀器靈敏度最高,應(yīng)用范圍最廣,但價格也較貴。企業(yè)可根據(jù)自身情況選擇合適的儀器類型。RTO前LEL的設(shè)置一般有兩種設(shè)計方案,見圖2和圖3:

以上兩種方案均能有效保護RTO系統(tǒng)的運行安全,區(qū)別在于第二種方案對全廠廢氣管道的距離有一定的要求。各企業(yè)可根據(jù)廠內(nèi)實際情況選擇合適的方案。
五、結(jié)論
綜上所述,化工企業(yè)在處理廠內(nèi)有機廢氣時,應(yīng)注重安全防范措施的設(shè)計。應(yīng)重點關(guān)注廢氣管道除靜電措施、廢氣濃度監(jiān)控措施,應(yīng)注重全廠廢氣的系統(tǒng)性設(shè)計。
來源：環(huán)保