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精細化工行業RTO係統廢氣收集管道安全設計優化方案

 

發布日期:2020-02-18

  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後,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,淨化後的達標氣體與蓄熱陶瓷體進行換熱降溫後經煙囪排入大氣。在國外,蓄熱式熱氧化爐的市場占有份額高達70%。

  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、組分複雜、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具有淨化效率高、可適用組分複雜波動性大的VOCs、熱回收效率高、運行穩定性好等優點,是目前適用性最好、淨化效率最高的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係統的淨化效率和能耗,而忽視了係統的安全性設計,導致RTO係統運行過程中時有安全事故發生。根據《大氣汙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範(征求意見稿)》等規範,RTO係統主要包括汙染氣體收集和輸送係統、氣態汙染物熱力燃燒係統、控製與安全要求等。針對RTO係統安全設計,本文依據規範要求並結合工程經驗,從廢氣輸送管道設計、RTO係統主體設計(含控製與安全要求)、RTO係統調試三個方麵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生產車間輸送係統設計

  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製,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,並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製,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複雜,波動性大,車間預淨化一般會設置有冷凝和噴淋係統,起到“消穀平峰”的作用,然而,經過冷凝和噴淋後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範》要求,設計管道坡度,並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、管線複雜,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,並依據《石油化工靜電接地設計規範》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製設計

  依據《大氣汙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)確定計算範圍: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6~14m/s流速範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。

介質(空氣)基本參數

  5)管道材質選擇,該企業管道材質選取PP,絕對粗糙度係數為0.005mm。

  6)管道走向繪製、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。

  由圖1可知,該企業各節點位置負壓最小值為-350Pa,處於微負壓狀態,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,遠傳操作界麵,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,並在廢氣輸送管道的關鍵位置設置泄爆口,保證整個係統能夠及時、有效的泄爆。依據《石油化工企業設計防火規範》要求,RTO屬於明火設備,如RTO係統回火,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係統主體對接位置需設置阻火器,防止並阻斷RTO係統回火。