RTO系统的废气输送管道设计、烟囱防腐及内衬材料

VOCs废气中大部分成分具有易燃性和爆炸性，治理技术中安全性是首先考虑的因素，如在RTO 使用过程中，因安全设计考虑不足和操作运行不当，也出现例如RTO失火、爆炸等安全问题。有机废气中大部分成分具有易燃性和爆炸性，在有机废气治理中安全性是首先需要考虑的因素。RTO 炉安全设施应与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用。在用RTO 炉时应补充进行安全风险评估论证，对于废气成分复杂的，应进行HAZOP 分析并采取相应的安全措施。RTO 技术应用上的局限性及环保企业设计水平参差不齐，在安全设计上考虑不足，造成了安全事故的发生。

企业VOCs成分复杂多样、气量不稳定，尤其精细化工等企业间歇性生产的特点，使得有机废气浓度和废气量都会有间歇性变化。因此，在技术资料搜集时，应根据企业实际，充分了解企业生产工艺和废气主要来源，合理选择设备设施。必须要了解废气正常、最大和最小浓度，明确工艺过程中VOCs废气的排放特点及可能存在的突发因素。易反应、易聚合的有机物(例如苯乙烯)不宜采用蓄热氧化技术。

目前，对于新建企业VOCs废气处理设施，在整体总图布置上已考虑用RTO装置布置，设备运行稳定，未发生安全生产事故。但绝大部分企业属于提高有机废气治理效果，如新增RTO 装置，因此在设计时，将RTO 定义为明火设备，并严格按照GB50016-2014(2018 版)、GB50160-2018 复核RTO 设备与企业内部各类设施的防火距离。新增的RTO 装置可与厂内化工工艺装置视为联合装置，其设备、建筑物的防火间距应按相邻设备、建筑物的防火间距确定，其防火间距应符合国标规定。如果防火间距确无法满足国标规定，可考虑设置防火墙，或对原建筑物门窗洞口封堵，形成不燃烧实体墙，其防火间距可小于国标规定，但不得小于15 m。

对罐区储罐大小呼吸有机废气收集，要按照防火类别分类收集，并设水封罐，以保证整个储罐系统的安全。由于有机物的爆炸下限随着气体温度的提高会大幅降低，同时化工企业有机废气的突发性排放，废气输送管道应在管道拐弯处加泄爆片，在装置界区处设置管道阻火器。废气输送管道材料的选择要考虑腐蚀、静电、成本等因素，金属管道应考虑防静电设计。

对含有酸性气体的有机废气，需要通过二级洗涤塔去除废气中酸性气体，减少酸性气体对RTO 炉体、阀门等设备腐蚀，同时洗涤塔也起到缓冲罐作用，避免有机废气局部区域出现混合不均匀，有机物浓度偏高。RTO 蓄热体承重支架尽可能选择316L材质。对于不含酸性气体的有机废气，要根据原始废气浓度，在废气入炉前设置缓冲箱，并在缓冲箱上设置应急稀释阀。RTO 炉通过设置缓冲罐、调整风量等预处理设施，就可以严格控制RTO 炉入口有机物浓度和流速，保证相对平稳、安全运行。对于含尘废气要进行除尘，否则废气进入RTO炉内，造成炉内蓄热体阻塞，影响换热效率。

1.生产车间输送系统设计

精细化工行业的产品通常是间歇式生产，废气排放气量波动性较大，生产车间输送风机如采用定频控制，车间支管段内压力也会随废气排放气量波动而变化，存在支管段内废气压力不稳而泄漏的风险。因此，车间输送风机前端建议增加压力检测点，并根据现场实际情况设置压力参数，与车间输送风机联锁变频控制，维持车间支管段内压力稳定。

2.废气输送管道坡度和排凝设置

精细化工行业废气成分复杂，波动性大，车间预净化一般会设置有冷凝和喷淋系统，起到“消谷平峰”的作用，然而，经过冷凝和喷淋后的废气含有大量饱和水蒸气，如设计不合理，废气输送管道的拐点和低点会有积液凝聚，夏季积液挥发可能引发VOCs浓度超爆炸下限的风险，冬季积液冻结则可能造成管道损坏引发废气泄露的风险。因此，废气输送管道应依据《石油化工金属管道布置设计规范》要求，设计管道坡度，并在管道拐角和低点设置排凝点，定期排凝，避免管道内积液现象的产生。

3.废气输送管道防静电设置

废气输送管道一般距离较长、管线复杂，气体流速较快，管道内会有静电产生，如静电大量积聚，会引发爆炸等安全事故。因此，废气输送管道建议采用金属管道，并依据《石油化工静电接地设计规范》要求，做好管道法兰跨接和静电接地。

4.废气输送管道压力控制设计

依据《大气污染治理工程技术导则》要求，废气输送管道整体宜呈微负压状态，可有效避免各管道内废气泄露、相互串气的风险。因此，废气输送管道需要做风压平衡计算，确保管道呈微负压状态。以浙江嘉兴某医药企业为例，计算步骤如下：

1）确定计算范围：各单元风机出口到RTO前风机入口。

2）参照《简明通风设计手册》，在6～14m/s流速范围内根据废气流量计算废气输送管道管径。

3）运用风压平衡计算软件：PipeFlowExpert。

4）选取介质为废气（空气），基本参数如表1所示。

5）管道材质选择，该企业管道材质选取PP，绝对粗糙度系数为0.005mm。

6）管道走向绘制、管段长度和管径输入。

7）各单元废气流量输入、RTO前风机压力拟输入。

8）得出该企业全厂风压平衡计算数据，如图1所示。

由图1可知，该企业各节点位置负压最小值为－350Pa，处于微负压状态，满足设计要求。此外，建议在废气输送管道与车间各支管节点位置设置压力检测点，远传操作界面，实时监控，确保废气输送管道与车间支管节点位置负压，避免各节点位置泄漏、串气。

5.废气输送管道阻火器和压力泄放设置

通过对江苏多家医药化工企业RTO炉的安全事故调查分析，发现废气输送管道是目前发生爆炸事故的重灾区，因此，各生产车间出口管道上建议设置阻火器，避免爆炸事故扩散到各生产车间，并在废气输送管道的关键位置设置泄爆口，保证整个系统能够及时、有效的泄爆。依据《石油化工企业设计防火规范》要求，RTO属于明火设备，如RTO系统回火，会引发废气输送管道起火或爆炸等安全事故，因此，废气输送管道与RTO系统主体对接位置需设置阻火器，防止并阻断RTO系统回火。

RTO炉中烟囱的腐蚀主要发生在烟囱内部烟道、采样平台与烟囱外壁的连接处、以及烟囱的焊接处等部位。