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精細化工行業RTO系統廢氣收集管道安全設計優化方案

眾所周知,RTO采用高熱容量的蜂窩狀陶瓷作為蓄熱體,待處理有機廢氣與蓄熱陶瓷體進行換熱升溫后,在氧化室中升溫至760℃燃燒,使其中的VOCs成分氧化分解成二氧化碳和水,凈化后的達標氣體與蓄熱陶瓷體進行換熱降溫后經煙囪排入大氣。在國外,蓄熱式熱氧化爐的市場占有份額高達70%

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國內VOCs治理常用的技術有冷凝法、吸收法、吸附法、熱力破壞法、膜分離法、低溫等離子體、光催化氧化、生物處理法等。精細化工行業揮發性有機物(VOCs)具有種類繁多、組分復雜、波動性大等特點。目前常用的處理技術很難保證VOCs廢氣穩定達標排放。RTO具有凈化效率高、可適用組分復雜波動性大的VOCs、熱回收效率高、運行穩定性好等優點,是目前適用性最好、凈化效率最高的VOCs治理裝置,隨著國家對VOCs廢氣排放要求越來越嚴格,RTO在精細化工行業中得到了廣泛應用。

然而,在實際運行中,部分企業和供應商僅考慮系統的凈化效率和能耗,而忽視了系統的安全性設計,導致RTO系統運行過程中時有安全事故發生。根據《大氣污染治理工程技術導則》、《蓄熱燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范(征求意見稿)》等規范,RTO系統主要包括污染氣體收集和輸送系統、氣態污染物熱力燃燒系統、控制與安全要求等。針對RTO系統安全設計,本文依據規范要求并結合工程經驗,從廢氣輸送管道設計、RTO系統主體設計(含控制與安全要求)、RTO系統調試三個方面提出了以下幾點分析和建議,供大家借鑒。


1、廢氣輸送管道設計

1.1生產車間輸送系統設計

精細化工行業的產品通常是間歇式生產,廢氣排放氣量波動性較大,生產車間輸送風機如采用定頻控制,車間支管段內壓力也會隨廢氣排放氣量波動而變化,存在支管段內廢氣壓力不穩而泄漏的風險。因此,車間輸送風機前端建議增加壓力檢測點,并根據現場實際情況設置壓力參數,與車間輸送風機聯鎖變頻控制,維持車間支管段內壓力穩定。


1.2廢氣輸送管道坡度和排凝設置

精細化工行業廢氣成分復雜,波動性大,車間預凈化一般會設置有冷凝和噴淋系統,起到“消谷平峰”的作用,然而,經過冷凝和噴淋后的廢氣含有大量飽和水蒸氣,如設計不合理,廢氣輸送管道的拐點和低點會有積液凝聚,夏季積液揮發可能引發VOCs濃度超爆炸下限的風險,冬季積液凍結則可能造成管道損壞引發廢氣泄露的風險。因此,廢氣輸送管道應依據《石油化工金屬管道布置設計規范》要求,設計管道坡度,并在管道拐角和低點設置排凝點,定期排凝,避免管道內積液現象的產生。


1.3廢氣輸送管道防靜電設置

廢氣輸送管道一般距離較長、管線復雜,氣體流速較快,管道內會有靜電產生,如靜電大量積聚,會引發爆炸等安全事故。因此,廢氣輸送管道建議采用金屬管道,并依據《石油化工靜電接地設計規范》要求,做好管道法蘭跨接和靜電接地


1.4廢氣輸送管道壓力控制設計

依據《大氣污染治理工程技術導則》要求,廢氣輸送管道整體宜呈微負壓狀態,可有效避免各管道內廢氣泄露、相互串氣的風險。因此,廢氣輸送管道需要做風壓平衡計算,確保管道呈微負壓狀態。以浙江嘉興某醫藥企業為例,計算步驟如下:

1)確定計算范圍:各單元風機出口到RTO前風機入口。

2)參照《簡明通風設計手冊》,在614m/s流速范圍內根據廢氣流量計算廢氣輸送管道管徑。

3)運用風壓平衡計算軟件:PipeFlowExpert

4)選取介質為廢氣(空氣),基本參數如表1所示。

5)管道材質選擇,該企業管道材質選取PP,絕對粗糙度系數為0.005mm

6)管道走向繪制、管段長度和管徑輸入。

7)各單元廢氣流量輸入、RTO前風機壓力擬輸入。

8)得出該企業全廠風壓平衡計算數據,如圖1所示。

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由圖1可知,該企業各節點位置負壓最小值為-350Pa,處于微負壓狀態,滿足設計要求。此外,建議在廢氣輸送管道與車間各支管節點位置設置壓力檢測點,遠傳操作界面,實時監控,確保廢氣輸送管道與車間支管節點位置負壓,避免各節點位置泄漏、串氣


1.5廢氣輸送管道阻火器和壓力泄放設置

通過對江蘇多家醫藥化工企業RTO爐的安全事故調查分析,發現廢氣輸送管道是目前發生爆炸事故的重災區,因此,各生產車間出口管道上建議設置阻火器,避免爆炸事故擴散到各生產車間,并在廢氣輸送管道的關鍵位置設置泄爆口,保證整個系統能夠及時、有效的泄爆。依據《石油化工企業設計防火規范》要求,RTO屬于明火設備,如RTO系統回火,會引發廢氣輸送管道起火或爆炸等安全事故,因此,廢氣輸送管道與RTO系統主體對接位置需設置阻火器,防止并阻斷RTO系統回火。



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