RTO裝置安全風(fēng)險(xiǎn)分析及管控措施

近年來(lái)，隨著國(guó)家環(huán)保法律法規(guī)的日趨嚴(yán)格，越來(lái)越多的危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存、使用企業(yè)為了減少污染物無(wú)組織排放，配套建設(shè)了揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）收集蓄熱式燃燒治理設(shè)施（以下簡(jiǎn)稱RTO裝置）。本文簡(jiǎn)要介紹了RTO裝置的工作原理、技術(shù)發(fā)展歷程，辨識(shí)分析了RTO裝置生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，并提出控制措施，以促進(jìn)企業(yè)對(duì)RTO裝置的安全管理。

01RTO裝置的工作原理

RTO裝置是一種高效的有機(jī)廢氣處理設(shè)備，其工作原理是把有機(jī)廢氣加熱到760℃以上，使廢氣中的VOCs氧化分解為二氧化碳和水。氧化過(guò)程產(chǎn)生的熱量存儲(chǔ)在特制的陶瓷蓄熱體，使蓄熱體升溫“蓄熱”。陶瓷蓄熱體內(nèi)儲(chǔ)存的熱量用于預(yù)熱后續(xù)進(jìn)入的有機(jī)廢氣，該過(guò)程為陶瓷蓄熱體的“放熱”過(guò)程，從而節(jié)省廢氣升溫過(guò)程的燃料消耗。

02ＲTO 裝置運(yùn)行中的危害因素

RTO裝置處理的廢氣中可能含有苯、醇、酮、醛、酚、醚、烷等有機(jī)廢氣和NOX、SO2、HCL、CL2等無(wú)機(jī)污染物，介質(zhì)成分復(fù)雜，大多為易燃易爆、有毒物質(zhì)，存在火災(zāi)、爆炸、中毒等危害因素。

03ＲTO裝置安全事故案例

部分企業(yè)在RTO裝置運(yùn)行過(guò)程中，存在安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)不全面、安全控制措施落實(shí)不到位、應(yīng)急處置程序不得當(dāng)?shù)惹闆r，導(dǎo)致RTO裝置發(fā)生了生產(chǎn)安全事故，不僅給企業(yè)造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失，還帶來(lái)了較大的社會(huì)負(fù)面影響。

01

江蘇某化工企業(yè)RTO 裝置爆炸事故

江蘇某化工企業(yè)ＲTO 裝置于2015年3月8日和3月27日發(fā)生兩次爆炸。事故雖沒(méi)有造成人員傷亡，但廢氣引風(fēng)機(jī)損壞，現(xiàn)場(chǎng)儀表燒毀，ＲTO裝置損毀嚴(yán)重。此次事故發(fā)生的直接原因是：氣體冷凝溫度較高，冷凝后氣相中的有機(jī)化合物含量增高，廢氣收集管道上稀釋的配風(fēng)空氣不足，導(dǎo)致進(jìn)入ＲTO廢氣的濃度達(dá)到爆炸極限。

02

山東某企業(yè)RTO裝置爆炸事故

2019 年5 月，山東某企業(yè)ＲTO裝置在運(yùn)行過(guò)程中因廢氣濃度突然升高引發(fā)了爆炸，事故沒(méi)有造成人員傷亡，ＲTO爐體本身未損壞，但引風(fēng)機(jī)及進(jìn)爐管道全部爆裂損壞。事故發(fā)生的直接原因是：廢氣濃度突然升高。

03

安徽某制藥廠RTO裝置爆炸事故

2019 年6 月16 日，安徽某制藥廠ＲTO 裝置因廢氣中甲醇濃度突然升高導(dǎo)致爆炸，爆炸聲前后2 次，間隔時(shí)間較短，一處位于ＲTO 爐及相鄰風(fēng)機(jī)，另一處位于系統(tǒng)前端廢氣收集管道。事故導(dǎo)致ＲTO 右側(cè)蓄熱室鋼結(jié)構(gòu)、保溫棉、蓄熱陶瓷和ＲTO 近端的引風(fēng)機(jī)、風(fēng)管嚴(yán)重?fù)p壞。分析認(rèn)為，該裝置未安裝實(shí)時(shí)廢氣濃度檢測(cè)儀，不能及時(shí)檢測(cè)并切斷高濃度廢氣，造成高濃度廢氣在爐內(nèi)蓄熱材料中升溫過(guò)程發(fā)生爆炸; 另外該裝置未安裝阻火器，不能阻斷爆燃的廢氣回火至廢氣收集部分;廢氣輸送管道及風(fēng)機(jī)均未采用可導(dǎo)電材質(zhì)，廢氣與高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)葉輪摩擦產(chǎn)生靜電且靜電無(wú)法導(dǎo)出，引發(fā)了系統(tǒng)前端廢氣的爆炸。

04ＲTO 裝置安全風(fēng)險(xiǎn)控制措施

01ＲTO裝置安全設(shè)計(jì)控制措施

RTO裝置在廢氣收集、輸送、處理等環(huán)節(jié)均存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，為了實(shí)現(xiàn)RT0裝置本質(zhì)安全，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要充分考慮處理廢氣的理化性質(zhì)、危險(xiǎn)特性，同時(shí)還要考慮收集、輸送、處置過(guò)程等各環(huán)節(jié)，以及RTO裝置燃燒器、風(fēng)機(jī)、管道及安全閥、爆破片等安全設(shè)施選型和材質(zhì)等方面產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)。

1.RTO裝置安全設(shè)施應(yīng)與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入使用。

2.RTO裝置現(xiàn)場(chǎng)電氣儀表設(shè)備應(yīng)嚴(yán)格按照防爆等級(jí)設(shè)計(jì)，在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域選用防爆電氣，預(yù)防電氣火花引發(fā)火災(zāi)事故的風(fēng)險(xiǎn)。

3.RTO裝置應(yīng)設(shè)置PLC或DCS控制系統(tǒng)（視情況可設(shè)置安全儀表系統(tǒng)），對(duì)風(fēng)機(jī)、閥門、燃燒器、爐膛和廢氣管道等設(shè)備設(shè)施的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和聯(lián)鎖。

4. RTO裝置關(guān)鍵設(shè)備的安全儀表系統(tǒng)應(yīng)不低于SIL2標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。對(duì)RTO的點(diǎn)火裝置與收集風(fēng)機(jī)、混合氣體緊急排空裝置進(jìn)行科學(xué)聯(lián)鎖保護(hù)，一旦出現(xiàn)點(diǎn)火故障、混合氣體燃燒濃度不夠等情況，應(yīng)當(dāng)聯(lián)鎖切斷風(fēng)機(jī)、止回閥門，同時(shí)排空系統(tǒng)內(nèi)的爆炸性混合氣體。

5.RTO裝置應(yīng)設(shè)置UPS備用電源和儀表用氣的壓縮空氣儲(chǔ)氣罐。

6.RTO裝置應(yīng)設(shè)置斷電斷氣后進(jìn)氣閥、排氣閥緊急關(guān)閉，防止煙囪效應(yīng)引起蓄熱層下部溫度上升。

7. RTO裝置應(yīng)在廢氣收集管道上安裝在線廢氣濃度檢測(cè)儀，廢氣濃度檢測(cè)儀距離廢氣切斷閥距離不低于50 m，確保出現(xiàn)高濃度廢氣后廢氣切斷閥有足夠的關(guān)閉時(shí)間。

8. RTO裝置要設(shè)計(jì)廢（尾）氣管道的防回燃（火）設(shè)施，特別是對(duì)于車間之間、區(qū)域之間、管道與RTO連接處等區(qū)域部位，應(yīng)當(dāng)對(duì)設(shè)置防止回燃（火）的單向止回、防火閥等安全裝置。

9.在RTO裝置廢氣收集管道等節(jié)點(diǎn)上安裝泄爆膜片。

10.在ＲTO 裝置前端和廢氣收集端設(shè)置阻火器，廢氣管道每隔一定距離必須設(shè)置爆破片，爆破片壓力低于廢氣管道承受的壓力，以便爆炸發(fā)生后及時(shí)泄壓，減少損失。

11. RTO裝置進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)管道及風(fēng)機(jī)應(yīng)采用可導(dǎo)電材質(zhì)，采取法蘭跨接、系統(tǒng)接地等措施，防止靜電產(chǎn)生和積聚。

12.對(duì)于濃度較高且含有低燃點(diǎn)物質(zhì)的應(yīng)急排空管道，嚴(yán)禁與高溫排空管道共用煙囪排放。

13.燃料供給系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置高低壓保護(hù)和泄漏報(bào)警裝置，蓄熱燃燒裝置應(yīng)設(shè)置安全可靠的火焰控制系統(tǒng)、溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)等。

14.在密閉廠房?jī)?nèi)，應(yīng)采用集氣罩、氣相軟管等設(shè)施，回收無(wú)組織排放的氣體，同時(shí)保持良好的通風(fēng)，減少揮發(fā)物局部積聚現(xiàn)象。做好避免可燃有毒氣體積聚的風(fēng)險(xiǎn)分析，制定管控措施并嚴(yán)格落實(shí)，避免發(fā)生爆炸。

02ＲTO裝置投用前的安全風(fēng)險(xiǎn)控制措施

ＲTO裝置使用前的各項(xiàng)安全準(zhǔn)備工作考慮是否全面，落實(shí)是否到位，對(duì)裝置安全開車起著至關(guān)重要的作用。

1.ＲTO裝置使用前要進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估論證。對(duì)尾氣的組分、含量、爆炸極限、閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、混合是否發(fā)生反應(yīng)等進(jìn)行檢測(cè)和驗(yàn)證，并作出安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估論證報(bào)告（不具備條件的，可以委托第三方），合理制定操作指標(biāo)及應(yīng)急處置措施，對(duì)于廢氣成分復(fù)雜的，可通過(guò)開展危險(xiǎn)與可操作性分析（HAZOP），制定并落實(shí)相應(yīng)的安全措施。

2.企業(yè)要制定安全開停車方案。ＲTO裝置投用前要制定有效的安全措施，確保吹掃、清洗、氣密試驗(yàn)等環(huán)節(jié)合格。引進(jìn)廢氣等物料時(shí)，要隨時(shí)監(jiān)測(cè)物料流量、溫度、壓力、液位等參數(shù)變化情況，確認(rèn)流程是否正確。要嚴(yán)格控制進(jìn)退料順序和速率，現(xiàn)場(chǎng)安排專人不間斷巡檢，監(jiān)控有無(wú)泄漏等異?，F(xiàn)象。

3.企業(yè)要制定ＲTO裝置安全操作規(guī)程。安全操作規(guī)程的內(nèi)容應(yīng)至少包括：開車、正常操作、臨時(shí)操作、應(yīng)急操作、正常停車和緊急停車的操作步驟與安全要求；工藝參數(shù)的正?？刂品秶?，偏離正常工況的后果，防止和糾正偏離正常工況的方法及步驟；操作過(guò)程的人身安全保障、職業(yè)健康注意事項(xiàng)等。同時(shí)，要確保工藝卡片、安全操作規(guī)程、DCS控制系統(tǒng)操作指標(biāo)的一致性。

4.ＲTO裝置投用前的安全操作培訓(xùn)。ＲTO裝置試生產(chǎn)前，企業(yè)要完成全體管理人員和操作人員崗位技能培訓(xùn)，確保全體管理人員和操作人員考核合格后參加全過(guò)程的生產(chǎn)準(zhǔn)備。

5.ＲTO裝置試生產(chǎn)安全管理。試生產(chǎn)前，嚴(yán)格按照《國(guó)家安全監(jiān)管總局關(guān)于加強(qiáng)化工過(guò)程安全管理的指導(dǎo)意見》（安監(jiān)總管三〔2013〕88號(hào)）第六條“試生產(chǎn)安全管理”要求進(jìn)行管理。

03ＲTO裝置運(yùn)行過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)控制措施

RTO裝置在運(yùn)行過(guò)程中，必須落實(shí)好相關(guān)安全措施，方能保證裝置安全運(yùn)行。

1.嚴(yán)格控制RTO裝置燃燒爐入口處理廢氣濃度和流速，保證相對(duì)平穩(wěn)、安全運(yùn)行，可通過(guò)設(shè)置緩沖罐、調(diào)整風(fēng)量等預(yù)處理設(shè)施。

2.ＲTO 裝置使用過(guò)程中涉及到的承包商管理，嚴(yán)格按照《國(guó)家安全監(jiān)管總局關(guān)于加強(qiáng)化工過(guò)程安全管理的指導(dǎo)意見》（安監(jiān)總管三〔2013〕88號(hào)）第九條“承包商管理”要求進(jìn)行管理。

3.ＲTO 裝置使用過(guò)程中涉及動(dòng)火作業(yè)、受限空間作業(yè)等特殊作業(yè)，嚴(yán)格按照《危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)特殊作業(yè)安全規(guī)范》（GB 30871-2014）要求進(jìn)行作業(yè)。

4.ＲTO 裝置使用過(guò)程中，不間斷做好員工操作、應(yīng)急等方面安全培訓(xùn)，提高員工安全操作技能。

5.RTO裝置是一項(xiàng)人機(jī)高度結(jié)合的設(shè)備，雖然其自動(dòng)化程度較高，但必須安排專人進(jìn)行維護(hù)與管理。如：RTO焚燒爐在發(fā)生爆炸前，有機(jī)物濃度常會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速升高，此時(shí)系統(tǒng)若有人值守，則可提前發(fā)出預(yù)警并采取必要的措施，避免事故的發(fā)生。

6.生產(chǎn)過(guò)程中，變更物料，產(chǎn)生新的廢氣的，必須按照變更管理要求開展風(fēng)險(xiǎn)分析。

04RTO裝置應(yīng)急管理措施

企業(yè)要建立完善RTO裝置應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)，明確RTO裝置每位崗位人員的應(yīng)急救援職責(zé)，配備齊全的應(yīng)急救援器材，確保RTO裝置發(fā)生緊急情況時(shí)，應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)有效運(yùn)行。

1.編制RTO裝置專項(xiàng)預(yù)案、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置方案。要定期開展各類應(yīng)急預(yù)案的培訓(xùn)和演練，評(píng)估預(yù)案演練效果并及時(shí)完善預(yù)案。

2.提高應(yīng)急響應(yīng)能力。企業(yè)要建立RTO裝置應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)，明確RTO裝置各級(jí)人員應(yīng)急救援的職責(zé)，發(fā)生緊急情況后，應(yīng)急處置人員要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)到達(dá)各自崗位，按照應(yīng)急預(yù)案的要求進(jìn)行處置。

3.針對(duì)RTO裝置生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中存在的危害因素，企業(yè)應(yīng)至少配備防化服、隔熱服、防毒面具、正壓式空氣呼吸器、防爆應(yīng)急照明燈、手持式可燃有毒氣體檢測(cè)儀等應(yīng)急救援器材。