ROT介绍

1. VOCs去除概况

石油化工过程以及各种使用有机溶剂的行业，如喷漆、印刷、制药、煤化工等行业排放的最常见的污染物“挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOC）”目前已经成为环保行业去除的焦点。该类化合物多数具有刺激性气味和毒性。部分已被列为致癌物；多数VOC气体易燃易爆，对企业生产安全造成威胁。

由于VOC的危险性，许多国家颁布法令对VOC的排放进行了管制。欧美国家于20世纪90年代前后，对所有使用有机溶剂的地方都规定了排放要求。美国1990年提高了废气排放标准，将工业生产中的189种污染物列为有毒污染物，其中大部分为VOC。我国颁布的《大气污染防治法》要求对工业生产中产生的有毒气体进行净化处理，对可燃性气体要回收利用；我国的《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）规定了33种挥发性有机物的排放标准，将大部分的其他挥发性有机物按非甲烷类烃来处理，并规定了统一的排放标准（＜l20mg/m3）。

去除工业废气中VOC的方法也可以分为破坏性方法和非破坏性方法两类。破坏性方法如热氧化法，将VOC气体转化成CO2和H2O；非破坏性方法即回收法。常用的回收法有活性炭吸附法、冷凝法和膜分离法等。而破坏法中利用RTO（蓄热式热氧化炉）去除VOC已经越来越成为主流工艺。

蓄热式热氧化器的工作原理是：有机废气经预热室吸热升温后，进入燃烧室高温焚烧（升温到800℃），使有机物氧化成二氧化碳和水，再经过另一个蓄热室蓄存热量后排放，蓄存的热量用于预热新进入的有机废气，经过周期性地改变气流方向从而保持炉膛温度的稳定。RTO装置有两室、三室以及多室装置，两室RTO装置VOCs的去除率在95% ～ 98%，三室RTO装置VOCs去除率可达到98%以上。RTO(蓄热式热氧化炉) 与传统的催化燃烧、直燃式热氧化炉相比，具有热效率高( 大于等于90%)、运行成本低、能处理大风量低浓度( 相对于废气排放而言)等优点。

RTO装置原理图

近几年，随着环境保护上有机废气（VOC）排放要求的提高，RTO 技术在有机废气回收治理方面越来越普遍，目前在石油化工、化学制药、喷漆房、油漆和涂料生产、化学品制造行业已得到广泛应用。RTO 技术为有机废气治理提供了一个行之有效的处理办法，为化工、医药等间隙生产企业的有机废气回收治理开启了新的篇章。从首台RTO投入运行至今，已近40多个年头。自20世纪90年代后 RTO得到了长足发展，几乎取代了经典的热力焚烧装置，并且在绝大部分有机废气净化技术领域内占据着主导地位。由于各类企业基本情况差异较大、目前RTO 应用上的局限性、以及RTO 厂商和企业缺乏安全方面设计等原因，在投入生产使用后，由于各种原因已发生了生产安全事故，比如2017年12月10日，某化工（**）有限公司RTO环保设施发生一起爆炸事故，爆炸原因为气爆，即明火回火引燃气体，在气管中发生爆炸，虽然未造成人员伤亡。但也给部分企业使用RTO 蒙上了一层阴影。如何安全有效使用、选用RTO 成为企业的一个课题。

某地爆炸事故现场图片

• 某企业RTO排放口爆炸可能原因：有机废气排放浓度短时间内超高（超过了设计上限），导致燃烧室内温度急骤上升、尾气温度超高，在联锁切断有机废气进气后从旁路直接排空，因直接排空管线与尾气放空管为同一管线，高温尾气与高浓度有机废气直接混合，导致放空尾气管发生爆炸，同时由于废气进气管线未装阻火器，爆炸回火导致进气管线内着火。

• 某企业发生火灾的可能原因：RTO运行在正压状态下，导致切入废气时，燃烧室内高温气体回流引起PVC管道（阻燃，着火温度为256℃左右）着火燃烧，进废气管线未安装阻火器，导致火势往上游漫延。

• 某企业重油储罐着火可能原因：生产装置废气与储罐废气管线汇合后进RTO，在RTO引风机故障情况下，生产装置高浓度气体倒窜进入重油储罐，高速气体产生静电导致储罐内气体着火。

某地某工厂爆炸管道现场照片（网络配图）

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：

(1) 充分了解客户的工艺，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。

(2) 严格控制RTO进口有机物的浓度，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（一般低于爆炸下限的25%）。

(3) 增设必要的仪器设备，废气入口及必要的废气支路入口处安装浓度监测仪；对于高浓度废气，RTO入口需加稀释风阀；废气入口加缓冲罐，缓冲罐的体积要设计得当；增加浓度监测仪、稀释风阀、RTO风机等仪器设备之间的连锁控制，对突发问题第一时间做出正确的动作；在RTO入口加阻火器，防止回火；在RTO燃烧室、缓冲罐、管道拐弯处加泄爆片；在RTO设备附近设置一些消防设施。

(4) 优化收集系统。对吸风罩、风机选用进行规范设计，同时废气收集管线需统筹规划，形成支管→主管→处理装置→总排口的收集处理系统，确保废气收集效果。对于易燃易爆废气在设计收集系统和预处理系统时，不追求过高的强度反而有利于系统安全，不过即使选用强度不高的设备和材料。

(5) 强化预处理措施。由于精细化工行业废气排放浓度有较大的波动，因此需对各类不同浓度的有机废气进行混匀、缓冲和预处理，建议企业采用PP 填料塔对有机废气进行预处理，由于PP 填料塔强度不高，在发生事故时极易泄爆，最大限度的保证系统安全。

(6) 渐进化科学调试。RTO 炉调试时理应先进行空载调试，待空载调试稳定后再逐步接入低浓度有机废气，如企业污水池加盖收集后废气、车间换风废气等，最终再逐步接入高浓度废气，同时对拟接入高浓度废气的排放流量、排放浓度进行检测，重点关注峰时浓度，单一排气点有机浓度宜控制在1 000 ppm 以内，最高不得超过5 000 ppm。

(7) 安装在线监控系统，设置电控系统操作间。RTO 炉净化处理系统是一项人机高度结合的设备，虽然其自动化程度较高，但必须安排专人进行维护与管理，如RTO 炉在发生爆炸前有机物浓度常会在短时间内迅速升高，此时系统若有人值守则可提前发出预警并采取必要的措施，避免事故的发生；同时对RTO各系统尾气安装TVOC 浓度在线监控系统，为企业管理提供必要的数据支撑。

综上所述，目前RTO（蓄热式氧化焚烧）技术在石油化工、化学制药、喷漆房、油漆和涂料生产、化学品制造行业处理有机废气治理效果较好，且有广泛的推广的前景，如果严格控制好适用环境，做好相应的RTO装置安全预防措施工作，就能够将这种技术成功的应用于废气处理适用领域。