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RTO系統設計要點

時間:2022-05-30 作者: 閱讀:226

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,針對RTO系統廢氣收集安全設計及主體設計,依據規范要求并結合工程經驗,總結歸納了以下要點:


廢氣輸送管道設計


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。


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。


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。


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6~14m/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。

圖1

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。


4、廢氣輸送管道阻火器和壓力泄放設置

通過對多家醫藥化工企業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。


ROT系統主體設計

此外,精細化工的RTO焚燒系統區別噴涂機印刷行業,精細化工行業的廢氣特點及處理難度均比這幾個行業復雜/難得多,RTO系統主體設計應更加注意如下5點。


1、ROT設備材質選型

精細化工行業廢氣中常含有鹵代烴、無機氯離子、硫、氮等元素,燃燒過程中會有氯化物、硫化物等腐蝕性較強的物質產生,因此,RTO設備材質選型應結合企業廢氣性質考慮,否則RTO設備各結構件極易腐蝕損壞,存在RTO設備變形、坍塌、廢氣泄漏等安全風險。


2、ROT爐體內部清洗設置


調研過多家醫藥化工企業RTO爐,發現大部分企業RTO爐在運行一段時間后,蓄熱床層底部有二次污染物大量積聚(如圖2)、黏附現象,易造成蓄熱床層底部堵塞,引發火災等安全事故。以某醫藥企業為例,經過取樣試驗分析發現,該二次污染物具有以下特性:

1)良好的水溶性,同時易溶于乙醇;

2)滴加堿液后有明顯有機胺異味;

3)馬沸爐中加熱至250℃后發生升華現象,直接在爐壁結晶,加熱至300℃發生不完全燃燒;

4)水溶液COD高達數萬mg/L,且水溶液含有大量氯離子。綜上所述初步預計為三乙胺鹽酸鹽,針對該類企業,RTO蓄熱床層底部建議增設清洗裝置,對底部蓄熱陶瓷體定期清洗,避免有機物黏附現象的產生。


3、RTO爐體壓力泄放設計

RTO爐蓄熱床層堵塞或某一時間段廢氣濃度驟升時,RTO燃燒室存在超壓的風險,因此,RTO燃燒室上應設置泄壓閥,并在RTO進出口管路設置壓差檢測裝置,根據現場實際情況設置壓差參數,與RTO控制程序聯鎖,當進出口管路的壓力差值大于設定值時,及時打開泄壓閥泄壓。


4、LEL在線監測設置

RTO系統上應設置LEL在線監測,用于實時監測待凈化廢氣濃度值,當廢氣濃度瞬時值超過設定安全值后,采取稀釋、走旁通等應對措施,避免高濃度廢氣直接進入RTO爐體從而引發安全事故。LEL在線監測的安裝位置和選型應從時效性、準確性等方面考慮,確保RTO系統能夠及時、有效的做出應對措施,一般醫藥企業廢氣總管混合廢氣濃度波動性大,比如某時刻該時間段混合廢氣濃度峰值在爆炸下限的27.3%,超過爆炸下限的25%,因RTO系統響應及時,避免了安全事故的發生。


RTO系統突然斷氣斷電情況下,若RTO控制程序完全失電失氣,RTO控制界面各關鍵節點參數無法實時反饋,閥門切換不到位,存在廢氣燃燒、爆炸等安全隱患,因此,RTO系統應設置UPS備用電源和壓縮空氣儲氣罐


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