化工企業(yè)的廢氣成分比較復(fù)雜，一般為多組份混合氣體，通常具有易燃易爆性、毒害性且伴有臭味，易對周邊環(huán)境造成污染，嚴(yán)重時會引發(fā)社會群體事件。各級環(huán)保部門在多年前就提出了“零排放”的概念，要求企業(yè)對化工廢氣進行收集及化工廢氣處理。

有機廢氣治理常見方法有：冷凝回收法、吸收、吸附法(直接吸附法、吸附-回收法、新型吸附-催化燃燒法)、直接燃燒法、催化燃燒法等。

目前化工企業(yè)常見的廢氣治理設(shè)施為蓄熱式熱氧化爐（RTO）。與傳統(tǒng)的催化燃燒、直燃式熱氧化爐(TO)相比，具有熱效率高(≥95%)、運行成本低、能處理大風(fēng)量低濃度等優(yōu)點。其原理是把有機廢氣加熱到760℃以上，使廢氣中的VOC氧化分解成二氧化碳和水。氧化產(chǎn)生的高溫氣體流經(jīng)陶瓷蓄熱體，使陶瓷體升溫而“蓄熱”，此“蓄熱”用于預(yù)熱后續(xù)進入的有機廢氣，從而節(jié)省廢氣升溫的燃料消耗。陶瓷蓄熱體分成兩個(含兩個)以上的區(qū)或室，每個蓄熱室依次經(jīng)歷蓄熱-放熱-清掃等程序，周而復(fù)始，連續(xù)工作。蓄熱室“放熱”后應(yīng)立即引入部分已處理合格的潔凈排氣對該蓄熱室進行清掃(以確保VOC去除率在95%以上)，只有待清掃完成后才能進入“蓄熱”程序。RTO技術(shù)適用于大風(fēng)量、低濃度的廢氣治理，是目前國內(nèi)治理有機廢氣較成熟、實用的方法。

蓄熱式熱氧化爐（RTO）

近五六年來各級環(huán)保部門都在推廣RTO技術(shù)，但由于發(fā)生過數(shù)起廢氣處理系統(tǒng)爆炸事故，且沒有發(fā)布正式的事故調(diào)查報告，事故原因不明，使不少企業(yè)對廢氣處理系統(tǒng)心有余悸，不敢使用RTO技術(shù)。

本文來分析廢氣處理系統(tǒng)的爆炸原因，并提出了安全對策措施，以供化工企業(yè)廢氣處理系統(tǒng)的防爆設(shè)計或安全隱患排查治理。

在事故分析時，我們首先要搞清是什么物質(zhì)產(chǎn)生爆炸？該物質(zhì)從哪里來？爆炸的要素是否具備？

我們按照爆炸“四要素”(氧化劑、點火源、可燃物及濃度)的思路查找事故原因。

1、氧化劑為空氣

各廢氣吸入口在吸入廢氣的同時也吸入了空氣，廢氣管道中有大量空氣，氧氣(氧化劑)一直存在。

2、點火源為靜電

因為廢氣管道為塑料材質(zhì)，廢氣支管與總管連通為插入式三通，廢氣管道中氣體流速較大，在直角三通等處因為尖角易產(chǎn)生靜電(點火源)。

3、可燃物為甲苯

通過排除法確認(rèn)可燃物為來自8車間某產(chǎn)品反應(yīng)釜原料甲苯蒸汽。

4、可燃物的濃度

在我們懷疑管道中甲苯廢氣濃度是否超標(biāo)的時候，剛好一同前來參加研討的車間工藝員曾于2010年4月對該反應(yīng)釜甲苯廢氣排放濃度進行過測試，筆記中測試數(shù)據(jù)記錄表明：8車間反應(yīng)釜廢氣出口管道中甲苯的含量在5%～6%(v/v)左右。甲苯的爆炸下限為1.2%(v/v)，爆炸上限為7.0%(v/v)，8車間反應(yīng)釜廢氣出口管道中甲苯廢氣的含量處于爆炸極限之中。

5、爆炸發(fā)生時間分析

正常情況下8車間反應(yīng)釜廢氣是先經(jīng)冷凝器冷凝和活性碳吸附回收后，再排入廢氣總管。甲苯吸附回收裝置設(shè)備和管道均為金屬材質(zhì)，電氣防爆，設(shè)備、管道進行防靜電接地。由于沒有點火源，故甲苯吸附回收裝置設(shè)備和管道沒有發(fā)生過爆炸事故。

經(jīng)過甲苯吸附回收裝置后的甲苯廢氣濃度很低，故廢氣總管也沒有發(fā)生過爆炸事故。

事故發(fā)生的當(dāng)天，恰好8間廢氣甲苯吸附回收裝置檢修停用，廢氣未經(jīng)過甲苯吸附回收系統(tǒng)直接排入廢氣總管內(nèi)。此段管道為塑料管道，與總管連接為直角三通，8車間反應(yīng)釜廢氣出口管道中甲苯的含量在5%～6%(v/v)左右。由于廢氣管道中甲苯氣體濃度處于爆炸極限范圍內(nèi)；廢氣管道內(nèi)氣體流速較快，廢氣管道材質(zhì)為易產(chǎn)生靜電的塑料，而且有直角三通等處易產(chǎn)生靜電，具備了氣體爆炸發(fā)生的四個要素，因此發(fā)生了廢氣爆炸。

蓄熱式熱氧化爐（RTO）

預(yù)防廢氣處理系統(tǒng)爆炸的安全對策

直接燃燒法、催化燃燒法、蓄熱式熱氧化爐(RTO)設(shè)備本身，只有在點火時，如果違反操作規(guī)程，先送氣后點火才會產(chǎn)生爆炸。

冷凝回收法、吸收、吸附法(直接吸附法、吸附-回收法、新型吸附-催化燃燒法)、直接燃燒法、催化燃燒法等廢氣處理設(shè)施本身一般不會產(chǎn)生爆炸。

廢氣處理系統(tǒng)爆炸的根本原因是廢氣中可燃氣體的濃度處于爆炸極限同時存在點火源。

因此防止廢氣處理系統(tǒng)爆炸的主要措施，是要控制各廢氣吸入點吸入的各有機氣體濃度小于爆炸下限，建議以爆炸下限30%(v/v)為設(shè)防值(我們在此稱之為安全濃度)。

如果某點吸入的有機氣體濃度過高，則應(yīng)采取冷卻或冷凍的方法，采用金屬換熱器械(如板式冷凝器)和金屬管道(要防靜電接地)，使其中的有機氣體安全地冷卻成液體回流或收集到某容器，使進入廢氣收集系統(tǒng)的廢氣濃度降低到安全濃度。

以蓄熱式熱氧化爐(RTO)為例，仔細閱讀其使用說明中，RTO設(shè)備生產(chǎn)廠家均提到只適用于低濃度(低于30%LFL)、大風(fēng)量。

化工企業(yè)不僅要關(guān)注正常狀況下，各廢氣吸入點吸入的廢氣濃度；更要關(guān)注非正常狀態(tài)下，各廢氣吸入點吸入的廢氣濃度，例如要考慮反應(yīng)器沖料、安全泄放等高濃度有機氣體，大大高于爆炸下限，切不可排入只適用于低濃度有機廢氣處理系統(tǒng)，以防產(chǎn)生廢氣管道系統(tǒng)和處理設(shè)施發(fā)生爆炸事故。由于廢氣管道連接許多設(shè)備和車間，廢氣處理系統(tǒng)的爆炸事故，嚴(yán)重時會引起其他設(shè)備或車間的連鎖反應(yīng)。

對有可能產(chǎn)生沖料和反應(yīng)失控的反應(yīng)器，企業(yè)應(yīng)預(yù)先研究采取安全排放的措施，首先應(yīng)采取溫度和壓力的檢測報警或連鎖等安全自動化手段，防止沖料和反應(yīng)失控制現(xiàn)象的發(fā)生；其次應(yīng)設(shè)計安全泄料設(shè)施，以滿足萬一發(fā)生沖料事故或反應(yīng)失控制安全泄放系統(tǒng)動作，大量有機體氣體的安全泄放和處理，例如設(shè)計事故緩沖罐，甚至高空排放設(shè)施。

為防止有機廢氣處理系統(tǒng)爆炸事故，我們建議企業(yè)應(yīng)從以下幾個方面采取具體的安全對策措施：

蓄熱式熱氧化爐（RTO）

1、要對高濃度廢氣進行預(yù)處理，降低排入廢氣處理系統(tǒng)的可燃物濃度，如對反應(yīng)釜廢氣排放口設(shè)冷卻或冷凍回收裝置，或活性碳纖維吸附回收裝置；禁止高于爆炸下限的可燃蒸汽和可燃氣體排入廢氣管道系統(tǒng)。

2、在廢氣系統(tǒng)設(shè)計前，要對各廢氣吸入點的可燃物濃度進行檢測分析，控制各廢氣吸入點的易燃物質(zhì)的濃度低于爆炸下限，并要進行正常工作狀態(tài)或非正常工作狀態(tài)下的可燃氣體濃度檢測。當(dāng)某廢氣吸入點各種工況可能吸入的可燃物濃度超過安全濃度時，要改變工藝或設(shè)備，如補充新風(fēng)或進行惰性化處理。對可能會產(chǎn)生廢氣濃度接近爆炸下限的廢氣支管道設(shè)置在線可燃氣體濃度檢測報警器和新風(fēng)補充設(shè)施，在線可燃氣體濃度檢測報警器應(yīng)和新風(fēng)補充設(shè)施聯(lián)鎖。

3、反應(yīng)釜應(yīng)盡可能采用密閉式，避免有空氣(氧氣)進入反應(yīng)釜和廢氣管道，降低高濃度廢氣中氧氣含量，當(dāng)然能惰性化(如充氮)更好。

4、對各車間內(nèi)產(chǎn)生的廢氣進行分析，存在禁忌物質(zhì)的廢氣應(yīng)分開處理。

5、當(dāng)廢氣管道內(nèi)可能沉積危險物質(zhì)時(如活性碳、疊氮化合物等)時應(yīng)考慮對廢氣管道進行定期清洗。

6、在廢氣管道設(shè)計、安裝時須應(yīng)考慮有一定的斜度，方便積液的排除，避免積液積聚過多而導(dǎo)致廢氣管變形和殘留的混合物過多，引起二次爆炸；并對廢氣總管內(nèi)的積液進行定時排液。

7、廢氣管道在各危險點(如支管接入總管處)設(shè)泄爆板，以減少爆炸氣體大量回沖反應(yīng)釜，產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。

8、在各車間廢氣支管與總管連接處采用軟連接，方便事故狀態(tài)下的緊急切斷，或在各車間廢氣支管上加裝阻火器，也可以在各車間設(shè)置水噴淋預(yù)處理塔(注：此水噴淋預(yù)處理塔同時還能起到阻火作用；此噴淋水應(yīng)定期檢測，超過規(guī)定濃度時應(yīng)及時更換)，預(yù)處理后排到廢氣總管，以防故狀態(tài)下的火災(zāi)蔓延。如經(jīng)濟實力許可，廢氣管道應(yīng)優(yōu)先采用不銹鋼材料，以便更好地消除廢氣管道的靜電。

當(dāng)企業(yè)不能承接全部廢氣管道采用不銹鋼材料時，建議廢氣管道上的三通、四通(含流動方向20倍管徑長度范圍內(nèi))應(yīng)盡可能采用不銹鋼材料，并要做好防靜電接地工作。

支管接入總管等三通入口，應(yīng)傾斜一定角度，以使氣流平緩和減少氣體流動阻力，既能減小靜電，也能降低消耗。