24小时服务热线:

400-8838-798

技术文章

VOCs焚烧RTO装置安全风险分析及管控措施

2021-11-01 15:54:01 东莞市中仁环保科技有限公司 阅读

近年来,随着国家环保法律法规的日趋严格,越来越多的危险化学品生产、储存、使用企业为了减少污染物无组织排放,配套建设了挥发性有机物(VOCs)收集蓄热式燃烧治理设施(以下简称RTO装置)。

本文简要介绍了RTO装置的工作原理、技术发展历程,辨识分析了RTO装置生产运行过程中存在的安全风险,并提出控制措施,以促进企业对RTO装置的安全管理。

1630654744708834.jpg

一、RTO装置的工作原理

RTO装置是一种高效的有机废气处理设备,其工作原理是把有机废气加热到760℃以上,使废气中的VOCs氧化分解为二氧化碳和水。氧化过程产生的热量存储在特制的陶瓷蓄热体,使蓄热体升温“蓄热”。陶瓷蓄热体内储存的热量用于预热后续进入的有机废气,该过程为陶瓷蓄热体的“放热”过程,从而节省废气升温过程的燃料消耗。

二、RTO 装置运行中的危害因素

RTO装置处理的废气中可能含有苯、醇、酮、醛、酚、醚、烷等有机废气和NOX、SO2、HCL、CL2等无机污染物,介质成分复杂,大多为易燃易爆、有毒物质,存在火灾、爆炸、中毒等危害因素。

三、RTO装置安全事故案例

部分企业在RTO装置运行过程中,存在安全风险辨识不全面、安全控制措施落实不到位、应急处置程序不得当等情况,导致RTO装置发生了生产安全事故,不仅给企业造成了较大的经济损失,还带来了较大的社会负面影响。

01江苏某化工企业RTO 装置爆炸事故

江苏某化工企业RTO 装置于2015年3月8日和3月27日发生两次爆炸。事故虽没有造成人员伤亡,但废气引风机损坏,现场仪表烧毁,RTO装置损毁严重。此次事故发生的直接原因是:气体冷凝温度较高,冷凝后气相中的有机化合物含量增高,废气收集管道上稀释的配风空气不足,导致进入RTO废气的浓度达到爆炸极限。

02山东某企业RTO装置爆炸事故

2019 年5 月,山东某企业RTO装置在运行过程中因废气浓度突然升高引发了爆炸,事故没有造成人员伤亡,RTO 炉体本身未损坏,但引风机及进炉管道全部爆裂损坏。事故发生的直接原因是:废气浓度突然升高。

03安徽某制药厂RTO装置爆炸事故

2019 年6 月16 日,安徽某制药厂RTO 装置因废气中甲醇浓度突然升高导致爆炸,爆炸声前后2 次,间隔时间较短,一处位于RTO 炉及相邻风机,另一处位于系统前端的废气收集管道。事故导致RTO 右侧蓄热室钢结构、保温棉、蓄热陶瓷和RTO 近端的引风机、风管严重损坏。

分析认为,该装置未安装实时废气浓度检测仪,不能及时检测并切断高浓度废气,造成高浓度废气在炉内蓄热材料中升温过程发生爆炸; 另外该装置未安装阻火器,不能阻断爆燃的废气回火至废气收集部分;废气输送管道及风机均未采用可导电材质,废气与高速旋转的风机叶轮摩擦产生静电且静电无法导出,引发了系统前端废气的爆炸。

四、RTO 装置安全风险控制措施

01RTO装置安全设计控制措施

RTO装置在废气收集、输送、处理等环节均存在较大的安全风险,为了实现RT0装置本质安全,在设计过程中要充分考虑处理废气的理化性质、危险特性,同时还要考虑收集、输送、处置过程等各环节,以及RTO装置燃烧器、风机、管道及安全阀、爆破片等安全设施选型和材质等方面产生的安全风险。

1.RTO装置安全设施应与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用。

2.RTO装置现场电气仪表设备应严格按照防爆等级设计,在爆炸危险区域选用防爆电气,预防电气火花引发火灾事故的风险。

3.RTO装置应设置PLC或DCS控制系统(视情况可设置安全仪表系统),对风机、阀门、燃烧器、炉膛和废气管道等设备设施的关键参数进行实时监控和联锁。

4. RTO装置关键设备的安全仪表系统应不低于SIL2标准设计。对RTO的点火装置与收集风机、混合气体紧急排空装置进行科学联锁保护,一旦出现点火故障、混合气体燃烧浓度不够等情况,应当联锁切断风机、止回阀门,同时排空系统内的爆炸性混合气体。

5.RTO装置应设置UPS备用电源和仪表用气的压缩空气储气罐。

6.RTO装置应设置断电断气后进气阀、排气阀紧急关闭,防止烟囱效应引起蓄热层下部温度上升。

7. RTO装置应在废气收集管道上安装在线废气浓度检测仪,废气浓度检测仪距离废气切断阀距离不低于50 m,确保出现高浓度废气后废气切断阀有足够的关闭时间。

8. RTO装置要设计废(尾)气管道的防回燃(火)设施,特别是对于车间之间、区域之间、管道与RTO连接处等区域部位,应当对设置防止回燃(火)的单向止回、防火阀等安全装置。

9.在RTO装置废气收集管道等节点上安装泄爆膜片。

10.在RTO 装置前端和废气收集端设置阻火器,废气管道每隔一定距离必须设置爆破片,爆破片压力低于废气管道承受的压力,以便爆炸发生后及时泄压,减少损失。

11. RTO装置进风、排风管道及风机应采用可导电材质,采取法兰跨接、系统接地等措施,防止静电产生和积聚。

12.对于浓度较高且含有低燃点物质的应急排空管道,严禁与高温排空管道共用烟囱排放。

13.燃料供给系统应设置高低压保护和泄漏报警装置,蓄热燃烧装置应设置安全可靠的火焰控制系统、温度监测系统、压力控制系统等。

14.在密闭厂房内,应采用集气罩、气相软管等设施,回收无组织排放的气体,同时保持良好的通风,减少挥发物局部积聚现象。做好避免可燃有毒气体积聚的风险分析,制定管控措施并严格落实,避免发生爆炸。

02RTO装置投用前的安全风险控制措施

RTO装置使用前的各项安全准备工作考虑是否全面,落实是否到位,对装置安全开车起着至关重要的作用。

1.RTO装置使用前要进行安全风险评估论证。对尾气的组分、含量、爆炸极限、闪点、燃点、混合是否发生反应等进行检测和验证,并作出安全风险评估论证报告(不具备条件的,可以委托第三方),合理制定操作指标及应急处置措施,对于废气成分复杂的,可通过开展危险与可操作性分析(HAZOP),制定并落实相应的安全措施。

2.企业要制定安全开停车方案。RTO装置投用前要制定有效的安全措施,确保吹扫、清洗、气密试验等环节合格。引进废气等物料时,要随时监测物料流量、温度、压力、液位等参数变化情况,确认流程是否正确。要严格控制进退料顺序和速率,现场安排专人不间断巡检,监控有无泄漏等异常现象。

3.企业要制定RTO装置安全操作规程。安全操作规程的内容应至少包括:开车、正常操作、临时操作、应急操作、正常停车和紧急停车的操作步骤与安全要求;工艺参数的正常控制范围,偏离正常工况的后果,防止和纠正偏离正常工况的方法及步骤;操作过程的人身安全保障、职业健康注意事项等。同时,要确保工艺卡片、安全操作规程、DCS控制系统操作指标的一致性。

4.RTO装置投用前的安全操作培训。RTO装置试生产前,企业要完成全体管理人员和操作人员岗位技能培训,确保全体管理人员和操作人员考核合格后参加全过程的生产准备。

5.RTO装置试生产安全管理。试生产前,严格按照《国家安全监管总局关于加强化工过程安全管理的指导意见》(安监总管三〔2013〕88号)第六条“试生产安全管理”要求进行管理。

03RTO装置运行过程中的安全风险控制措施

RTO装置在运行过程中,必须落实好相关安全措施,方能保证装置安全运行。

1.严格控制RTO装置燃烧炉入口处理废气浓度和流速,保证相对平稳、安全运行,可通过设置缓冲罐、调整风量等预处理设施。

2.RTO 装置使用过程中涉及到的承包商管理,严格按照《国家安全监管总局关于加强化工过程安全管理的指导意见》(安监总管三〔2013〕88号)第九条“承包商管理”要求进行管理。

3.RTO 装置使用过程中涉及动火作业、受限空间作业等特殊作业,严格按照《危险化学品企业特殊作业安全规范》(GB 30871-2014)要求进行作业。

4.RTO 装置使用过程中,不间断做好员工操作、应急等方面安全培训,提高员工安全操作技能。

5.RTO装置是一项人机高度结合的设备,虽然其自动化程度较高,但必须安排专人进行维护与管理。如:RTO焚烧炉在发生爆炸前,有机物浓度常会在短时间内迅速升高,此时系统若有人值守,则可提前发出预警并采取必要的措施,避免事故的发生。

6.生产过程中,变更物料,产生新的废气的,必须按照变更管理要求开展风险分析。

04RTO装置应急管理措施

企业要建立完善RTO装置应急响应系统,明确RTO装置每位岗位人员的应急救援职责,配备齐全的应急救援器材,确保RTO装置发生紧急情况时,应急响应系统有效运行。

1.编制RTO装置专项预案、现场应急处置方案。要定期开展各类应急预案的培训和演练,评估预案演练效果并及时完善预案。

2.提高应急响应能力。企业要建立RTO装置应急响应系统,明确RTO装置各级人员应急救援的职责,发生紧急情况后,应急处置人员要在规定时间内到达各自岗位,按照应急预案的要求进行处置。

3.针对RTO装置生产运行过程中存在的危害因素,企业应至少配备防化服、隔热服、防毒面具、正压式空气呼吸器、防爆应急照明灯、手持式可燃有毒气体检测仪等应急救援器材。

来源:环保



标签:   RTO装置