VOCs焚烧RTO装置安全风险分析及管控措施

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。

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。

02ＲTO 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。

03ＲTO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。

04ＲTO 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。