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    RTO安全運行現狀及對策?

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    RTO安全運行現狀及對策?

    發布日期:2022-08-24 00:00 來源:http://www.t888666.com 點擊:

    RTO安全運行現狀及對策

    來源:中國化學品安全協會


    RTO是蓄熱式焚燒處理有機廢氣裝置的簡稱。筆者針對某精細化工園區12家涉及RTO的企業進行檢查,發現在RTO實際設計、施工、運行過程中,企業和供應商更偏重于RTO裝置的凈化效率和運行成本,而忽視了RTO的安全設計和安全運行的基本要求,導致RTO系統運行過程中存在廢氣收集、預處理方式設計、運行狀態下安全設施未正常投用等安全隱患。

    一、典型的問題隱患

    (一)廢氣預處理設計存在缺陷

    1.企業提供的基礎數據不全,導致預處理方式存在設計缺陷?!缎顭崛紵üI有機廢氣治理工程技術規范》要求應根據廢氣來源、組分、性質(溫度、濕度、壓力)、流量、爆炸極限等因素,綜合分析后選擇廢氣處理工藝流程。而在實際設計過程中,企業主要提供Z大廢氣處理量、VOCsZ高含量,不能提供尾氣具體的組成。如該園區某企業提供RTO設計依據為廢氣組分為甲苯和甲醇,VOCsZ高含量為5000mg/m3,且具體含量未標明。因此企業在RTO設計時未考慮企業生產過程中能產生二甲胺氣體,在預處理系統中沒考慮酸洗,只是在車間將廢氣冷卻到10℃左右后,通過總管(DN600)進入堿洗、水洗塔后經引風機進入到RTO系統,這也就為后來發生的事故埋下了隱患。該企業于2021 年6 月3日開始試生產,RTO裝置于2021 年6 月6日16:00發生爆炸,整個風機的蝸殼全部粉碎,所幸的是事故沒有造成人員傷亡。事故調查顯示,由于二甲胺易溶于水(沸點7℃),隨著水中二甲胺含量升高及環境溫度上升,二甲胺大量揮發,同時因引風機葉輪、蝸殼材質均為玻璃鋼材質,雖然有導電涂層,但引風機對地電阻為無窮大,達到爆炸極限的有機廢氣與高速旋轉的風機葉輪摩擦產生靜電,導致風機蝸殼粉碎性爆裂。

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    2.RTO安全設施設計有缺陷。

    (1)設計時未將可燃氣體檢測信號納入RTO控制程序系統,當廢氣濃度達到爆炸極限后,不能及時采取稀釋、走旁通等應對措施,高濃度廢氣直接進入RTO爐體從而引發火災、爆炸事故。其中部分企業只是在RTO控制程序界面上做了一個顯示,且永遠顯示0%LEL?!洞髿馕廴局卫砉こ碳夹g導則》(HJ 2000-2010)第6.5.1條,明確提出“進入熱力燃燒工藝的有機廢氣濃度應控制在其爆炸極限下限的25%以下,對于混合有機化合物,其有機物濃度應根據不同有機化合物的濃度比例和其爆炸下限值進行計算與校核”;《蓄熱燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范》(HJ1093—2020)第6.5.1條,明確要求“當廢氣濃度波動較大時,應對廢氣進行實時監測,并采取稀釋、緩沖等措施,確保進入蓄熱燃燒裝置的廢氣濃度低于爆炸極限下限的25%”。

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    某企業的在線分析儀顯示“Err”,因輸出超過20mA,滿量程后顯示“錯誤”,但RTO控制界面顯示為0%LEL。

    (2)設計時不考慮可燃氣體在線分析儀的安裝位置。如某企業在線分析儀取樣位置距RTO爐約30米(RTO爐前有一個堿洗塔和一個水洗塔),該處廢氣約10s后就能進入到RT0爐,但在線分析儀距取樣點約2.5米,經過蠕動泵抽取樣品,不計在線分析儀的響應時間,至少需要20s后才能分析出廢氣中可燃氣體的含量,這種設置,即使可燃氣體檢測信號進入RTO控制程序系統,也達不到保護作用。具體可參考《蓄熱焚燒裝置安全風險評估指南》第7.3.3的要求。

    (3)技術協議書中的P&ID與RTO裝置現場不一致,或P&ID中給定的邏輯無法實現。如設計文件中設計有“壓縮空氣壓力低,系統報警停機”,但現場無壓縮空氣壓力遠傳表;所有企業都不能提供聯鎖邏輯圖;P&ID圖中的邏輯關系在實際行動過程無法實現。下圖為某企業RTO進料部分的P&ID,設置三個可燃氣體檢測儀,但現場只安裝了一個檢測儀,并沒有將信號接入程序控制系統;單純從P&ID給出的信號來看,GICA301A/B應是采用1oo2(二選一的方式),如果達到設定值,打開新風閥門進行稀釋,根據GICA302的檢測結果判斷是否停車,從現場新風閥門與風機位置(約5米),這一邏輯根本無法實現。

    4.jpg

    究其原因是RTO安全設計方面標準不全?!洞髿馕廴局卫砉こ碳夹g導則》( HJ 2000-2010)中第“6.5氣態污染物熱力燃燒”部分可作為RTO設計依據。此外,第6.5.3.3 條明確要求,“進入熱力燃燒工藝的有機廢氣濃度應控制在其爆炸極限下限的25%以下,對于混合有機化合物,其有機物濃度應根據不同有機化合物的濃度比例和其爆炸下限值進行計算與校核” ?!缎顭崛紵üI有機廢氣治理工程技術規范》(HJ1093—2020)其中“6 工藝設計”部分,對工藝流程的選擇、工藝設計要求、二次污染控制、安全措施提出了明確要求。除此之外,還沒有明確的關于工業有機廢氣蓄熱燃燒法治理工程的設計、施工、驗收和運行維護的技術要求。正因為缺少針對RTO及輔助設施(如廢氣收集處理、燃料油(氣))設計的工程技術規范,所以供應商優先考慮的是排放標準。這也是驗收與交付的前提,設計依據主要是企業提供的基礎資料及要求、同類廢氣治理工程的成功經驗和《中華人民共和國環境保護法》《中華人民共和國大氣污染防治法》《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)、《惡臭污染物排放標準》(GB14554-93)等排放標準和要求。

    (二)廢氣輸送系統工藝設計未充分考慮精細化工生產過程特點。

    1.廢氣支管段內壓力不穩。精細化工行業通常是間歇式生產,廢氣排放氣量隨著生產處于不同的階段出現波動。企業未在車間總出口設置輸送風機,或設置廢氣輸送風機,但風機頻率未與廢氣系統壓力實現自動控制,全部依靠RTO引風機入口壓力(或引風機頻率)來控制廢氣總管的壓力,導致廢氣總管的Z前端或廢氣排放氣量大的車間支管段內壓力波動大,存在支管段內廢氣壓力不穩而泄漏的風險。

    2.精細化工行業廢氣成分復雜,波動性大,車間設置預凈化裝置一般都是冷凝或噴淋吸收系統,一方面起到降低VOCs的含量或減小廢氣的腐蝕性,另一方面對廢氣總管壓力起到"緩沖"作用,然而,經過噴淋吸收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.因企業廢氣帶有酸性或堿性,在車間出口處未進行中和處理,為了防腐而使用玻璃鋼、PP、PE管材輸送廢氣,在RTO引風機前再進行酸/堿處理,但廢氣輸送管道一般距離較長、氣體流速較快,管道內會有靜電產生,如靜電大量積聚放電,會引發爆炸等安全事故,因此,需要在各車間先進行處理,然后采用金屬管道,并依據《石油化工靜電接地設計規范》(SH/T 3097-2017)的要求,做好管道法蘭跨接和靜電接地。

    (三)RTO裝置操作、維護不到位。

    設備設施完好,是RTO裝置安全穩定運行的物質基礎?!栋踩a法》第三十六條明確規定“生產經營單位必須對安全設備進行經常性維護、保養,并定期檢測,保證正常運轉。維護、保養、檢測應當做好記錄,并由有關人員簽字”。在實際運行過程中,存在安全設施不能正常投用、操作記錄與實際運行狀態不一致、設備設施檢查維護缺失、操作方式不當等隱患。

    1.新風閥門不能正常投用。如某些企業存在正常投用的RTO,新風閥門無氣源、電源,即使可燃氣體檢測儀信號接入RTO程序控制系統,在聯鎖動作時新風閥門也不能及時打開進行稀釋。(如下圖所示)

    2.日常操作記錄與實際運行狀態不一致。如某企業2022年7月2日從18:53開始到23:50,燃燒器一直持續故障報警,但操作記錄均為“正?!?。

    3.設備設施檢查維護缺失。如某企業堿洗塔pH計外殼腐蝕嚴重,無法觀察顯示的數值??赡芤驂A液濃度低影響處理效果,造成RTO內部腐蝕,帶來RTO設備變形、坍塌、廢氣泄漏等安全風險。pH計因長期在酸(堿)環境中工作,一般連續使用2個月后顯示就會出現較大的誤差,需要人工分析(或標注溶液校準)。另外,某企業燃料油泵過濾器裝錯方向,可能造成燃燒器噴嘴堵塞,影響RTO正常運行。

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    4.操作方式不當等,部分企業將廢氣引風機頻率設置了“手動”狀態。該操作方式無法滿足精細化工企業間歇生產的特點,可能造成廢氣總管壓力劇烈波動。若車間未設置引風機,廢氣可能會反串;車間設置了引風機,可能造成廢氣總管超壓泄漏。

    二、RTO裝置安全運行對策

    (一)收集資料,嚴格新建RTO的安全設計。

    RTO供應商根據《蓄熱燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范》(HJ 1093—2020)的要求,收集的工業有機廢氣理化性質等原始資料至少包括廢氣風量(正常值、Z大值、Z小值)、廢氣溫度(正常值、Z大值、Z小值)、廢氣的壓力和濕度及含氧量、廢氣中 VOCs 組分及濃度(正常值、Z大值、Z小值)、廢氣中無機氣體的組分及濃度(正常值、Z大值、Z小值)、廢氣中顆粒物濃度、產生污染物設備情況及工作制度、廢氣排放方式(連續、間歇、波動周期),對RTO主體及輔助工程同步進行設計,設置符合HJ 1093—2020要求的工藝控制相關參數和安全措施,完善主體工程及輔助工程(廢氣收集系統的壓力、可燃氣體檢測信號、燃料油(氣)壓力、儀表氣源壓力、電力等)之間的邏輯控制關系,實現整個系統程序控制。

    (二)完善目前運行的RTO程序控制、聯鎖系統。

    將可燃氣體檢測儀分析信號、燃料油(氣)壓力信號、壓縮空氣壓力信號接入RTO的程序控制系統并正常投用相關邏輯,完善各程序控制閥門的程序控制的電、氣信號,并嚴格控制可燃氣體濃度應低于Z易爆組分或混合氣體爆炸極限下限Z低值的 25 %,否則應采用空氣強制稀釋或直接排放;調試好各參數設置,RTO應處于自動運行狀態。

    (三)企業加強RTO運行維護。

    編制符合企業實際的生產狀況的安全操作規程和運行管理制度,并對員工進行開、停工及緊急狀態的操作進行培訓;建立維護檢測記錄,對接地線、跨接線、阻火器、酸(堿)處理單元、RTO的公用工程等檢查、維護;同時統籌生產過程中工作,避免各車間(工序)同時加料、同時蒸(精)餾,導致含有機物料的廢氣集中排放,盡量保持廢氣濃度、氣量相對穩定;定期對各傳感器(如溫度、壓力、液位、pH計、可燃氣體檢測儀等)進行校驗(準),確保RTO的運行處于程序控制狀態。

    目前RTO系統在運行使用過程中既有因設計基礎資料不全,導致設計本身存在缺陷,程序控制主要集中在RTO本體而未包含可燃氣體檢測信號;也有由于操作不當,管理不善導致發生火災、爆炸等安全問題,因此,企業與RTO供應商在設計初期應該做好基礎資料的收集、確認、利用,提高RTO本質安全設計水平,同時,企業加強對RTO的操作、維護、管理,及時消除隱患,確保RTO安全運行。


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