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RTO催化燃烧装置防止回火的安全措施

2022-10-26 11:20:22 东莞市中仁环境科技有限公司 阅读

目前,大气污染防治的规范和标准日趋全面,大气污染防治的治理措施也推陈出新,方法多样,RTO催化燃烧装置作为一种相对比较彻底和有效地末端治理技术,已经被广泛的应用于各行各业,由于RTO催化燃烧装置具有较高的处理效率、节能效率和较低的运维成本,越来越被专家和客户接受。同时由于RTO催化燃烧装置技术水平的参差不齐,发生了很多安全事故,导致安全问题也越来越多的被关注到,在某种意义上,对于RTO催化燃烧装置供应商来说,达标排放已经是最基本的要求,稳定安全同等重要。本文将从燃烧和爆炸的基本原理说起,简述RTO催化燃烧装置的一些安全措施。

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对于RTO催化燃烧系统,治理的对象和使用的燃料分别是可燃物VOCs和天然气或者柴油,氧化过程中会释放热量。例如在医化行业,由于车间工艺废气排放的波动,造成VOCs的浓度有可能升高,管道中的VOCs在极冷的条件下发生冷凝和局部地区聚集,或者因为检测系统故障等,使得RTO催化燃烧系统存在着火燃烧和爆炸的危险。所以我们在设计RTO催化燃烧系统时需要充分考虑操作人员以及RTO催化燃烧装置的安全性。

燃烧室作为RTO催化燃烧系统的一个始终存在高温和稳定的火源的区域,当VOCs浓度超过爆炸下限的时候,会引起与废气流动方向相反的回火,并通过管道向其他区域传播,这种回火情况是可燃的VOCs与空气均匀混合物的一种自发的燃烧,并且燃烧的剧烈程度伴随着压力和温度的升高而升高。这里我们需要清楚这种自发的燃烧分为爆燃和爆轰两种情况,爆燃是火焰以亚音速向前传播,其爆炸压力低于2067KPa,爆轰则是火焰以超音速向前传播,其速度可高达15马赫(马赫数是速度与音速的比值,音速(即声音的传播速度)在不同高度、温度与大气密度等状态下具有不同数值,只是一个相对值,每“一马”的具体速度并不固定。马赫其实是奥地利物理学家恩斯特·马赫(Ernst Mach,1838-1916)的名字,由于是他首次引用这个单位,所以用他的名字所命名)。所产生的压力可高达34450KPa。着火开始时,火焰前沿是爆燃,碰到可以产生湍流的弯头及阀门时,很快就会变为爆轰。

VOCs气体爆炸产生的压力可超过原来压力的7-8倍甚至更高,特别是当爆炸前沿在管道弯头、缩径、扩径处被加速而产生瞬间冲击,径向压力可高达30bar,轴向压力高达100bar。阻止火焰传播,就是要切断爆燃和爆轰的火焰前沿,不让它传播至其他区域。

能够产生湍流的结构件均可加速火焰传播,而管径大小同样影响火焰传播,从爆燃转变到爆轰主要取决于管道的直径和长度。一般来说,管径越大,则在火焰长度较长时才能达到爆轰。所以,从阻火器到RTO催化燃烧装置内部着火源间的距离应该尽可能的短,最大不超过4米,而且中间不能有障碍物(比如最多一个弯头)。

采取防止回火的安全措施就是在RTO催化燃烧装置入口配置符合规范的阻火器。阻火器需要符合的规范主要为GB/T13347和ISO16852。

RTO催化燃烧装置安全措施的要求和等级,主要取决于我们需要处理的VOCs的防爆等级和相应的安全规范。将可爆炸的混合物的区域分为0区、1区和2区,以及按照温度标准将爆炸物分为T1-T6六组,按照气体类别不同,将Ⅱ类爆炸性气体分为A丙烷、B乙烯、C氢气等等。

目前在RTO催化燃烧设计时大都采用防止回火的安全措施。而这些措施目前主要分为三种方法,空气稀释法、阻火器和水封罐。这里要注意还需要配置相应的测量和自动控制系统,以保证RTO在运行时根据不同工况实现实时报警和安全联锁动作。设计师需要充分考虑VOCs各种组分的不同特点,选择不同安全措施,保障RTO催化燃烧系统安全应被视为环保设备设计的第一环节。

参考文献:

1.GB5008-2014,爆炸危险环境电力装置设计规范,2014年发布

2.李荫中,石油化工防火防爆手册.北京:中国石化出版社,2003

3.百度百科,马赫的定义

来源:VOCs减排工作站



标签:   RTO催化燃烧装置