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摘要：在化工生产中，当应用蓄热式燃烧装置（简称：RTO装置）进行废气处理时，容易存在安全设计问题，无法保证ROT装置的运转质量。为此，以某化工企业废气治理为例，进行RTO装置运转问题的分析。在分析治理框架总体设计后，明确火灾危险性类别、计算混合气体控制浓度值以及确定可燃气体浓度检测器的安装距离，为RTO装置的应用提供数据支持。并从管道安装、电气设计及土建施工等方面提出了RTO装置的落实要点，确保RTO装置能够有效运转。
关键词：精细化工；安全设计；RTO装置
0引言
化工企业常用的RTO装置可以对VOCs废气进行有效处理，但在部分企业的精细化项目中，RTO装置的安全设计存在缺陷，容易出现较多运维问题。因此，有必要结合实际进行RTO装置的安全设计，并从项目落实要点出发，更好地治理化工废气。
1 RTO装置运行存在的问题
当前，化工企业在生产过程中RTO装置运行存在一些安全问题，需要进行针对性分析。一是选择不具有设计资质的RTO装置生产厂家，会忽略火灾危险类别，影响装置应用的合法性，也会出现设计安全措施不完善，存在管道内静电积聚放电所导致的可燃气体爆炸问题。二是RTO的设计在缺乏精细化项目废气相关的数据支持下，易产生设计遗漏、不合理等问题。例如，混合气体爆炸极限出现计算失误，增加污染治理隐患。三是RTO的设计缺乏配套设备支持。在不能进行系统性设计和安全风险评估的情况下，存在较多配套设备安设、应用问题。例如，可燃气体浓度检测仪的安设位置存在问题，与RTO进口的距离太近，不能为信号的检测分析和后续紧急旁通排放联锁动作提供足够的时间，无法起到保护作用[1]。
2安全设计的条件及思路
2.1总体设计分析
首先，要明确案例企业化工生产的废气成分（排放量为38 000 m3/h）。预处理前，废气成分如表1所示。综合治理需要，决定应用预处理+RTO技术+洗涤处理的流程进行废气治理，具体流程如图1所示。
2.2设计思路讨论
为了确保RTO装置设计顺利进行，需要开展以下设计工作[2]。
2.2.1确定装置的火灾危险性类别
在借助RTO装置对易燃、易爆及有毒的VOCs废气进行燃烧处理时，由于是对气体的直接燃烧，参考2014《建筑设计防火规范》内容，可将装置的火灾危险性类别划为丁类。
在RTO运行中无废气存储部件，且内部可燃性气体的在线总量小于25 m3，因此，也可以参考2014《建筑设计防火规范》内容，判定装置的火灾隐患较低，危险性为丁类。
综合气体燃烧和可燃气体隐患两个方面的考量，确定装置的火灾危险性为丁类。
2.2.2确定混合气体的控制浓度P
按照2020《蓄热燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》对VOCs废气浓度的要求，需要确保控制浓度P小于混合气体爆炸极限的25％。在有效获得控制浓度P后，能为可燃气体检测器提供数据支持。提前检测到爆炸下限浓度，可实现声光报警和动作连锁干预，提高TRO装置的安全性。在计算P值时，要选择最易爆组分的爆炸下限进行计算，其最易爆组分（介质）则是指爆炸下限最低的介质，可满足安全规定中“混合废气控制浓度φ小于最易爆组分爆炸极限下限最低值25％”的要求，具体见式（1）。
φ＜min(φe，φm）×25%.（1）式中：φe为最易爆组分的爆炸下限，%;φm为混合气体爆炸下限，％。结合表1数据，甲苯的爆炸下限最低，代入公式（1），可得φ＜26.25%。为此，可混合气体的控制浓度φ设为0.23倍的甲苯爆炸下限浓度。
2.2.3确定检测器的安装距离L
在了解可燃性气体浓度检测器的安全位置隐患后，为了预防过高浓度的气体进入RTO装置，需要合理设计检测器的安装位置。在进行位置计算时，要结合系统中的反馈阀门联锁动作时间、信号传输时间、仪器检测时间和数据分析时间，利用式（2）计算RTO距离管道进口的距离（L）。
L=u（t1+t2+t3）w.（2）式中：u为气体流速，10 m/s；t1为仪表检测时间，3 s；t2为信号传输时间，1 s；t3为阀门动作时间，3 s；w为安全系数，取1.5。经过计算，可得安装距离L=99.75 m。因此，实际可燃气体浓度检测器的安装距离要大于99.75 m。
3 RTO装置设计的落实要点
结合RTO装置设计的常见问题，进行针对性的设计条件、思路分析，从设计方案确保RTO装置具有良好的应用效果。在方案落地过程中，还需要对管道安装、安全监测和土建施工等方面加以关注，如图2所示。
3.1平面设计+管道安装+电气设计
1）平面设计要结合地形将RTO装置设于露天或者半露天位置，且要关注周边人群密集度以及与周围设施的防火间距，保证RTO布置具有安全性。
2）管道安装要在管道内设有防止回火的止逆阀、阻火器等设施。同时，管道安装需有一定坡度，进风管道、排风管道和风机的材料选用导电材料，通过静电接地预防静电导致的爆炸隐患。
3）装置的电气设计要遵循《供配电系统设计规范》的要求，在明确装置电负荷等级为一级后进行设计。
具体项目接入2路10 kV电源，总装机容量为9000 kW，并采用双线高供高计，能满足装置的一级负荷需要[3]。
3.2土建施工+排水消防+安全监测
1）土建施工要结合RTO设备的规模提前进行地质勘查和装置防震设计，保证装置安装具有稳定性。同时，关注土建结构的抗腐蚀及防火等级，降低火灾等隐患的影响。
2）良好的排水及消防能力也是RTO设备安全运转的关键，要结合《建筑灭火器配置设计规范》的要求，进行灭火器材准备、灭火逃生培训和消防路线标记等工作。
3）应用可燃气体浓度检测器、压缩空气压力信号和燃油压力信号等，构建RTO运行监测程序，及时发现VOCs废气处理过程的隐患。以可燃气体浓度监测为例，在发现气体浓度接近最易爆组分爆炸极限下限值的0.23倍时，可以借助联锁紧急动作，通过强制稀释、旁路直接排放等形式，避免可燃气体爆炸。
4结语
提高RTO装置的安全设计质量，能确保化工精细化项目有效进行。结合RTO装置的实际运转问题，对危险性、控制浓度P和检测器安装距离L进行参数确定，能够为RTO装置的设计提供数据支持。结合RTO运转需要，从平面设计、管道安装、电气设计、土建施工、排水消防和安全监测等方面进行装置落实要点的分析，可在源头上降低安全事故的发生概率。实际应用表明，该装置能高效、稳定、安全地进行废气处理，安全水平较高。
参考文献
[1]杨文平，许景寒.精细化工项目RTO装置安全设计探讨[J].化工设计通讯，2024，50（1）：122-125.
[2]王存.基于蓄热式焚烧装置（RTO）的安全管理工作研究[J].中国石油和化工标准与质量，2023，43（17）：77-79.
[3]徐志晓，张静.精细化工装置布置与防火安全间距分析[J].化工设计通讯，2022，48（2）：73-75.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
本文标签：
精细化工项目中RTO装置的安全设计分析论文
人参与 2024-11-14 10:10:40 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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