VOCs废气RTO处理装置爆炸事故分析及预防措施.docx

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1、VOCs废气RTO处理装置爆炸事故分析及预防措施目录目录1摘要21 .序言22 .VOCs废气处理装置爆炸事故32.1. 江苏某化工企业RTO装置32.2. 山东某企业RTO装置42.3. 安徽某制药厂RTO装置43 .化工管道系统的火灾爆炸事故类型分析53.1. 概论53.2. 泄漏引起火灾爆炸53.3. 管道内形成爆炸性混合物63.4. 管道内超压爆炸63.5. 管道内堵塞爆炸63.6. 发生自燃火灾63.7. 具有多种引火源73.8. 易成为火灾蔓延的通道74 .VOCs治理设施RTO安全问题分析及预防措施75 .化工管道火灾爆炸事故的预防措施85.1. 概述85.2. 遵守安全布置原则

2、85.3. 选材、设计、加工、安装合理95.4. 采取防腐措施95.5. 消除管道残余应力95.6. 严格安全操作105.7. 加强防火安全管理105.8. 采取防静电措施105.9. 设置防火防爆安全装置106 .阻火器的作用及工作原理116 .L阻火器的作用117 .2.阻火器的工作原理117.1.1. 传热作用117.1.2. 器壁效应117.1.3. 阻火元件的最大实验安全间隙：MESG117 .阻火器主要用途128 .阻火器的分类128.1. 按性能分类128.2. 按使用场所分类128.3. 按结构分类139 .阻火器的设置139.1. 放空阻火器的设置139.2. 管道阻火器的设

3、置1310 .阻火器的选用1310.1. 阻火器的选用步骤1310.2. 阻火器的压力降校核1610.3. 选择阻火器类型的影响因素1610.3.1. 火源距离的影响1610.3.2. 弯头的影响1710.3.3. 其他影响1711 .阻火器测度标准1812 .阻火器安装的注意事项18摘要通过对一系列有机废气管道系统爆炸事故的原因分析，提出了预防废气处理系统爆炸的安全对策措施，并得出了相关结论：RTO蓄热式热力焚烧炉等废气处理设备本身一般不会产生爆炸事故；废气处理系统产生爆炸的本质原因是有机废气浓度高于爆炸下限，并存在点火源；企业应重视废气处理系统有机废气浓度的检测和预处理，并考虑事故状态下的

4、紧急排放和处理，确保有机废气处于安全浓度以下，消除爆炸的根源。1 .序言RTO（RegenerativeThermalOxidizer,蓄热式热氧化器）是最近十几年国内兴起的一种有机废气处理技术。该技术尤其适用于中低风量、中高浓度、成分复杂的有机废气的处理，由于其较高的处理效率、基本不产生二次污染、运行稳定等优点，受到很多地方环保部门的热捧。经过近几年的使用，RTO也暴露出了一些问题，其中比较突出的问题就是RTO的失火、爆炸等安全问题。据国内某石化工业园区的环保部门统计，该园区共有7套RTO设备，其中有3套发生过不同程度的火灾、爆炸等安全事故。因此，不论是环保设计公司还是化工企业，都必须对RT

5、O的安全问题给予高度的重视，防患于未然。化工企业管道内的物质主要为有机化学原料及产品，环保设施中的废气管道也是涉VOCs废气,这些管道输送的物质绝大多数为VOCSo化工管道同化工设备一样是化工生产装置中不可缺少的组成部分，起着把不同工艺功能的设备连接在一起的作用，以完成特定的工艺过程，在某些情况下，管道本身也同化工设备一样能完成某些化工过程，即“管道化生产”。同样，化工VOCs废气也通过管道输送，经常有企业在废气收集管道上收集不合理或去除静电措施不理想，会导致管道发生燃烧及爆炸安全事故。化工管道布置纵横交错，管道种类繁多，被输送介质的理化性质多样，管道系统接点多,火灾爆炸事故发生率高。管道发生

6、破裂爆炸事故，容易沿着管道系统扩展蔓延，使事故迅速扩大。化工企业的废气成分比较复杂，一般为多组份混合气体，通常具有易燃易爆性、毒害性且伴有臭味，易对周边环境造成污染，严重时会引发社会群体事件。各级环保部门在多年前就提出了“零排放”的概念，要求企业对化工废气进行收集、治理。有机废气治理常见方法有：冷凝回收法、吸收、吸附法(直接吸附法、吸附回收法、新型吸附催化燃烧法)、直接燃烧法、催化燃烧法等。目前化工企业常见的有机废气治理设施为蓄热式热氧化炉(RTO)。与传统的催化燃烧、直燃式热氧化炉(TO)相比，具有热效率高(295%)、运行成本低、能处理大风量低浓度等优点。其原理是把有机废气加热到760以上

7、，使废气中的VOC氧化分解成二氧化碳和水。氧化产生的高温气体流经特制的陶瓷蓄热体，使陶瓷体升温而“蓄热”，此“蓄热”用于预热后续进入的有机废气，从而节省废气升温的燃料消耗。陶瓷蓄热体分成两个(含两个)以上的区或室，每个蓄热室依次经历蓄热-放热-清扫等程序，周而复始，连续工作。蓄热室“放热”后应立即引入部分已处理合格的洁净排气对该蓄热室进行清扫(以保证VOC去除率在95%以上)，只有待清扫完成后才能进入“蓄热”程序。RTO技术适用于大风量、低浓度的废气治理，是目前国内治理有机废气较成熟、实用的方法。近五六年来各级环保部门都在推广RTO技术，但由于发生过数起废气处理系统爆炸事故，且没有发布正式的事

8、故调查报告，事故原因不明，使不少企业对废气处理系统心有余悸，不敢使用RTO技术。本文结合一起有机废气管道系统爆炸事故来分析废气处理系统的爆炸原因，并提出了安全对策措施，以供化工企业废气处理系统的防爆设计或安全隐患排查治理。2 .VOCs废气处理装置爆炸事故2.1. 江苏某化工企业RTO装置江苏某化工企业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。该企业RTO装置主要处理储罐废气，废气经压缩冷凝后再用空气稀释后燃烧处理。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

9、释的配风空气不足，导致进入RTO废气的浓度达到爆炸极限。发生的间接原因是废气收集管道上未设置在线废气浓度检测仪及防爆泄压设施。整改措施如下:在废气收集管道上安装在线废气浓度检测仪，浓度控制在10005000mg/m3;在废气收集管道等节点上安装泄爆膜片。2.2. 山东某企业RTO装置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。该装置废气来源包括储罐高浓度的罐顶废气与污水池的废气，并设有在线废气浓度检测仪，管道直径600mm,在线废气浓度检测仪距离废气切断阀距离为38m,阀门关闭与在线废

10、气浓度检测仪分析时间总和约3s；引风机材质为玻璃钢。在废气进RTO炉前设有1个DN150mm爆破片，废气进RTO炉前设置了阻火器,但阻火器阻火性能未经验证合格。事故发生的直接原因是废气浓度突然升高。从爆炸后现场的情况分析推出事故发生的间接原因：废气切断阀阀板明显受到靠近炉侧的冲击压力而弯曲，说明高浓度废气通过在线废气浓度检测仪后，虽引发停车联锁，但废气切断阀未全部关闭；阻火器性能不符合要求，未能有效隔离能量，造成闪爆事件的发生；由于风机材质为玻璃钢材质，高浓度废气与高速旋转的风机叶轮摩擦产生静电，引起风机及入口管道粉碎性损坏。整改措施如下:从源头上将储罐高浓度的罐顶废气与污水池的废气分开，高浓

11、度罐顶废气另行处理;将在线废气浓度检测仪距离废气切断阀距离延长为60m,确保出现高浓度废气后废气切断阀有足够的关闭时间;风机材质改为不锈钢;爆破片增为2个;阻火器改为经过认证的产品。2019年9月份改造后开工，在后续引发联锁停车的情况下未发生次生事故。2.3. 安徽某制药厂RTO装置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

12、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；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。整改措施如下:增加在线废气浓度检测仪，并与废气切断阀、放空阀联锁;在RTO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;风机、风管等输气设备在防腐蚀的情况下考虑静电接地。3 .化工管道系统的火灾爆炸事故类型分析3.1. 概论从部分企业使用情况调查来看，主要存在以下几方面原因：部分企业主

13、体装置设计时未考虑使用RTO,存在设计上安全措施不到位、自动化程度不足、实际工况与设备负荷不匹配。(2)企业有机废气的成份比较多元化、气量不稳定。精细化工等企业间歇生产的特点，使得有机废气浓度和废气量都会有间歇性变化。部分企业未充分根据自身企业实际，合理选择设备设施。生产后实际工况与RTO理想状况相差较大。突发性问题的考虑不周，发生突发问题时应对不得当、不及时。为了防止RTO安全事故的发生、降低事故损失，环保设计单位在进行RTO设计时必须把安全问题放在第一位来考虑，目前比较常见的措施归纳为以下几点：设计人员要了解客户的工艺，明确工艺过程中有机废气的排放特点及可能存在的突发因素。严格控制RTO进

14、口有机物的浓度，使其控制在一个安全的水平，这是预防爆炸的一个最根本的措施。RTO本身就是一个点火源，如果进口浓度已经超过爆炸下限，即使前面用了防爆风机、管道采用了防静电都无济于事。由于有机物的爆炸下限随着气体温度的提高会大幅降低，同时由于化工企业有机废气的突发性排放，入口浓度必须远低于爆炸下限。3.2. 泄漏引起火灾爆炸石油化工管道大多输送易燃易爆介质，其实这些物质基本均属于VOCs范畴，管道破裂泄漏时极易导致火灾和爆炸事故。这是因为泄漏的可燃介质遇点火源即可燃烧或爆炸。管道经常发生破裂泄漏的部位主要有：与设备连接的焊缝处；阀门密封垫片处；管段的变径和弯头处；管道阀门、法兰、长期接触腐蚀性介质

15、的管段；输送机械等。管道质量因素泄漏，如设计不合理，管道的结构、管件与阀门的连接形式不合理或螺纹制式不一致，未考虑管道受热膨胀问题；材料本身缺陷，管壁太薄、有砂眼，代材不符合要求；加工不良，冷加工时，内外壁有划伤；焊接质量低劣，焊接裂纹、错位、烧穿、未焊透、焊瘤和咬边等；阀门、法兰等处密封失效。管道工艺因素泄漏，如管道中高速流动的介质冲击与磨损；反复应力的作用；腐蚀性介质的腐蚀；长期在高温下工作发生蠕变；低温下操作材料冷脆断裂；老化变质；高压物料窜入低压管道发生破裂等。外来因素破坏，如外来飞行物、狂风等外力冲击；设备与机器的振动、气流脉动引起振动、摇摆；施工造成破坏；地震，地基下沉等。操作失误引起泄漏，如错误操作阀门使可燃物料漏出；超温、超压、超速、超负荷运转；维护不，周，不及时维修，超期和带病运转等。3.3. 管道内形成爆炸性混合物VOCs废气收集管道，部分气体因滞留在输送管道的角落而产生集聚，遇静电而发