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安全生產(chǎn)培訓:廢氣蓄熱式熱氧化爐裝置的安全優(yōu)化

[日期:2022-04-25]   來源:云南技能考試網(wǎng)  作者:云南技能考試網(wǎng)   閱讀:640次

分析近年來RTO裝置發(fā)生的安全事故,找出了該類環(huán)保裝置存在的安全風險,并在儲罐與污水池廢氣分類處理、在線廢氣濃度檢測儀與廢氣切斷閥的位置設(shè)置、新風稀釋及風機控制、阻火器與爆破片、操作壓力、儲罐呼吸閥后采用非接觸廢氣罩收集、風機材質(zhì)等方面提出了建議。




隨著人們環(huán)保意識及政府層面對環(huán)保管理的加強,化工、制藥裝置及其罐區(qū)儲運、污水處理等過程廢氣排放面臨更大的環(huán)保壓力。由于有些生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機物(VOCs)存在成分復雜、濃度相對較低、濃度不穩(wěn)定等特點,傳統(tǒng)的廢氣處理方法,如冷凝法、吸附法及膜分離法從技術(shù)或經(jīng)濟上是不可行的,而蓄熱式熱氧化爐技術(shù)由于處理工藝簡單、成本較低而被廣泛采用。


蓄熱式熱氧化爐(Regenerative ThermalOxidizer,簡稱RTO)通常用于處理較低濃度的廢氣,一般廢氣濃度在1000~8000mg/m3。


燃料氣和空氣按一定比例進入爐膛上部燃燒,維持爐膛需要的燃燒溫度。較低濃度的有機廢氣經(jīng)過轉(zhuǎn)閥進入爐內(nèi),經(jīng)較高溫度的蓄熱材料加熱升溫后,在爐膛頂部空間約815~850℃ 溫度下燃燒,將廢氣中的VOCs氧化成CO2、H2O,燃燒后的高溫煙氣經(jīng)爐內(nèi)相對一側(cè)通道的蓄熱材料冷卻后,經(jīng)轉(zhuǎn)閥排至大氣。隨著轉(zhuǎn)閥的旋轉(zhuǎn),爐膛內(nèi)的蓄熱材料不斷地加熱和被加熱,作為傳熱媒介,實現(xiàn)冷、熱流體的間接換熱。近年來,RTO裝置在運行過程中多次出現(xiàn)爆炸事故。因此,該類環(huán)保裝置的安全問題不容樂觀。



案例



江蘇某化工企業(yè)RTO裝置

江蘇某化工企業(yè)RTO裝置于2015年3月8日和3月27日發(fā)生兩次爆炸。事故沒有造成人員傷亡,但廢氣引風機損壞,現(xiàn)場儀表燒毀,RTO裝置損毀嚴重。該企業(yè)RTO裝置主要處理儲罐廢氣,廢氣經(jīng)壓縮冷凝后再用空氣稀釋后燃燒處理。此次事故發(fā)生的直接原因是氣體冷凝溫度較高,冷凝后氣相中的有機化合物含量增高,廢氣收集管道上稀釋的配風空氣不足,導致進入RTO廢氣的濃度達到爆炸極限。發(fā)生的間接原因是廢氣收集管道上未設(shè)置在線廢氣濃度檢測儀及防爆泄壓設(shè)施。

整改措施如下:

①在廢氣收集管道上安裝在線廢氣濃度檢測儀,濃度控制在1000~5000 mg/m3;

②在廢氣收集管道等節(jié)點上安裝泄爆膜片。


山東某企業(yè)RTO裝置

2019年5月,山東某企業(yè)RTO裝置在運行過程中因廢氣濃度突然升高引發(fā)了爆炸,事故沒有造成人員傷亡,RTO爐體本身未損壞,但引風機及進爐管道全部爆裂損壞。該裝置廢氣來源包括儲罐高濃度的罐頂廢氣與污水池的廢氣,并設(shè)有在線廢氣濃度檢測儀,管道直徑600 mm,在線廢氣濃度檢測儀距離廢氣切斷閥距離為38m,閥門關(guān)閉與在線廢氣濃度檢測儀分析時間總和約3s;引風機材質(zhì)為玻璃鋼。在廢氣進RTO爐前設(shè)有1個DN150mm爆破片,廢氣進RTO爐前設(shè)置了阻火器,但阻火器阻火性能未經(jīng)驗證合格。事故發(fā)生的直接原因是廢氣濃度突然升高。從爆炸后現(xiàn)場的情況分析推出事故發(fā)生的間接原因:

①廢氣切斷閥閥板明顯受到靠近爐側(cè)的沖擊壓力而彎曲,說明高濃度廢氣通過在線廢氣濃度檢測儀后,雖引發(fā)停車聯(lián)鎖,但廢氣切斷閥未全部關(guān)閉;

②阻火器性能不符合要求,未能有效隔離能量,造成閃爆事件的發(fā)生;

③由于風機材質(zhì)為玻璃鋼材質(zhì),高濃度廢氣與高速旋轉(zhuǎn)的風機葉輪摩擦產(chǎn)生靜電,引起風機及入口管道粉碎性損壞。

整改措施如下:

①從源頭上將儲罐高濃度的罐頂廢氣與污水池的廢氣分開,高濃度罐頂廢氣另行處理;

②將在線廢氣濃度檢測儀距離廢氣切斷閥距離延長為60m,確保出現(xiàn)高濃度廢氣后廢氣切斷閥有足夠的關(guān)閉時間;

③風機材質(zhì)改為不銹鋼;

④爆破片增為2個;

⑤阻火器改為經(jīng)過認證的產(chǎn)品。

2019年9月份改造后開工,在后續(xù)引發(fā)聯(lián)鎖停車的情況下未發(fā)生次生事故。


安徽某制藥廠RTO裝置

2019年6月16日安徽某制藥廠RTO裝置因廢氣中甲醇濃度突然升高導致爆炸,爆炸聲前后2次,間隔時間較短,一處位于RTO爐及相鄰風機,另一處位于系統(tǒng)前端廢氣收集管道。事故導致RTO右側(cè)蓄熱室鋼結(jié)構(gòu)、保溫棉、蓄熱陶瓷和RTO近端的引風機、風管嚴重損壞。分析認為:

①該裝置未安裝實時廢氣濃度檢測儀,不能及時檢測并切斷高濃度廢氣,造成高濃度廢氣在爐內(nèi)蓄熱材料中升溫過程發(fā)生爆炸;

②該裝置未安裝阻火器,不能阻斷爆燃的廢氣回火至廢氣收集部分;

③廢氣輸送管道及風機均未采用可導電材質(zhì),廢氣與高速旋轉(zhuǎn)的風機葉輪摩擦產(chǎn)生靜電且靜電無法導出,引發(fā)了系統(tǒng)前端廢氣的爆炸。

整改措施如下:

①增加在線廢氣濃度檢測儀,并與廢氣切斷閥、放空閥聯(lián)鎖;

②在RTO前端和廢氣收集端設(shè)置阻火器,廢氣管道每隔一定距離必須設(shè)置爆破片,爆破片壓力低于廢氣管道承受的壓力,以便爆炸發(fā)生后及時泄壓,減少損失;

③風機、風管等輸氣設(shè)備在防腐蝕的情況下考慮靜電接地。



RTO裝置的安全優(yōu)化建議

上述事故案例均表明這些RTO裝置均存在不同程度的設(shè)計缺陷,特別是RTO裝置的安全設(shè) 計未能得到足夠的重視。吸取以上事故教訓,并結(jié)合中國石化齊魯分公司多套RTO廢氣處理設(shè)施的運行經(jīng)驗,提出了RTO裝置需考慮的以下安全建議。



儲罐的罐頂廢氣不宜與污水池的廢氣混合處理

當可燃性氣體或液體蒸氣與空氣(或氧)在一定范圍內(nèi)均勻混合,遇到火源時會發(fā)生爆炸,這個濃度范圍即為其爆炸極限。最大允許氧含量是指當給以足夠的點燃能量能使某一濃度的可燃氣體或液體蒸氣剛好不發(fā)生燃燒爆炸的臨界最高氧濃度,即為爆炸與不爆炸的臨界點。在整個爆炸極限范圍內(nèi),爆炸上下限與最大允許氧含量的最大值、最小值是一一對應的關(guān)系;其最大允許氧含量的最小值在數(shù)值上等于處于下限濃度的可燃物剛好完全反應所需要的臨界氧含量。

為治理化工異味,揮發(fā)性物料儲罐一般采用氮封保護,并設(shè)置呼吸閥。儲罐廢氣組分主要是 罐內(nèi)VOCs和氮氣,不含氧氣。而污水池廢氣主要是空氣,還含有少量(一定量)的揮發(fā)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(fā)生爆炸。因此,這兩類氣體不宜混合處置。


廢氣管道上在線廢氣濃度檢測儀與廢氣切斷閥的距離

目前,RTO裝置在線廢氣濃度檢測儀一般都設(shè)置2個(見圖1),并且在在線廢氣濃度檢測儀后一定距離處設(shè)置廢氣切斷閥。當高濃度氣體經(jīng)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(guān)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(guān)閉時間總和內(nèi)氣體流經(jīng)的管道長度。


新風稀釋及風機控制

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(fā)聯(lián)鎖停車,即廢氣緊急排放閥打開,廢氣切斷閥關(guān)閉,新鮮空氣閥門打開,主風機降低風量運行,確保爐內(nèi)一直進入較低濃度的氣體。


阻火器與爆破片問題

阻火器是非常重要的安全附件,阻火器必須經(jīng)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。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(shè)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(shè)備和管道損壞,減少事故的發(fā)生。

操作壓力選擇

考慮到某些廢氣為有毒氣體,為防止正壓狀態(tài)下氣體泄漏對現(xiàn)場人員的人身傷害,RTO的操 作壓力建議采用微負壓操作。同時,應根據(jù)泄漏露點的位置設(shè)置相應的有毒氣體檢測儀,泄漏點也應安裝爆破片。

儲罐呼吸閥與出口廢氣輸送管道連接采用非接觸廢氣罩

為減小儲罐的安全運行風險,儲罐呼吸閥與出口廢氣輸送管道之間建議采用集氣罩連接,集 氣罩后端帶有止回閥和阻火器,可防止氣體回流、回火,隔斷能量的傳遞,在一定程度上防止事故狀態(tài)下事態(tài)擴大。


風機材質(zhì)選擇

由于防腐蝕需要,有的風機葉輪材質(zhì)選為非金屬,容易產(chǎn)生靜電,導致事故發(fā)生,建議選為金 屬材質(zhì)。



結(jié)語

RTO廢氣處理工藝作為一種廣泛使用的低濃度廢氣的環(huán)保處理工藝,在實現(xiàn)廢氣達標排放的同時,也帶來了安全問題。結(jié)合RTO裝置運行實際,做好儲罐與污水池廢氣分類處理、在線廢氣濃度檢測儀與廢氣切斷閥的位置布置、新風稀釋及風機控制、阻火器與爆破片的設(shè)計與選型、操作壓力的選擇、儲罐呼吸閥后廢氣的收集方式、風機材質(zhì)選擇等方面的安全措施,才能保證RTO裝置的安全運行。



應急管理部(特種作業(yè)操作證書)

高壓電工、低壓電工、焊工作業(yè)、高處作業(yè)、危險化學品安全作業(yè)、制冷與空調(diào)作業(yè)、煤礦安全作業(yè)金屬非金屬礦山安全作業(yè)、石油天然氣安全作業(yè)、煤氣作業(yè)、煙花爆竹安全作業(yè)有限空間安全作業(yè)、應急救援作業(yè)等等。

市場監(jiān)督管理局(特種設(shè)備作業(yè)證書)

特種設(shè)備安全管理人員、叉車司機、起重機司機、起重機指揮、壓力容器、鍋爐、氣瓶充裝、電梯安裝與維修、觀光車、客運索道操作與修理、大型游樂設(shè)施操作與維修等等。


更多證書報考請咨詢:18206863120(微信同號)

人力資源與社會保障部(技能等級證書)

技能等級證書分為五個等級:一級(高級技師)、二級(技師)、三級(高級)、四級(中級)、五級(初級)。電工技能等級類證書并不能作為電工上崗證使用,但是在待遇好的企業(yè)尤其是國企央企越高等級的證書便可以獲得越高的額外待遇。另外符合社保要求的人員取得證書后,也可以根據(jù)本地區(qū)的技能補貼政策到人社局申領(lǐng)一次性的技能補貼。主要工種:電工、消防設(shè)施操作員、保安師、保育師、健康管理師等等。

住房與城鄉(xiāng)建設(shè)廳(建筑行業(yè)證書)

建筑安全員A證、建筑安全員B證、建筑安全員C證、建筑電工、建筑焊工、建筑架子工、塔吊司機、塔吊信號工、施工員、質(zhì)量員、機械員、材料員、資料員、勞務(wù)員、測量員、試驗員、標準員、測量工、線路架設(shè)工、木工、砌筑工、石作業(yè)工、混凝土工、模板工、鋼筋工、裝飾裝修工、金屬門窗工、抹灰工 、油漆工、防腐保溫工、管道工、電氣設(shè)備安裝工、無損探傷工、防水工、中小型機械操作工、冷作鈑金工、機械設(shè)備安裝工。

更多技能培訓與證書報考:

專業(yè)技術(shù)人員資格證書:注冊消防工程師、注冊建造師、注冊安全工程師、注冊會計師、公務(wù)員考前輔導等等。

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