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RTO系统设计要点

时间:2022-05-30 作者: 阅读:207

根据《大气污染治理工程技术导则》、《蓄热燃烧法工业有机废气治理工程技术规范(征求意见稿)》等规范,针对RTO系统废气收集安全设计及主体设计,依据规范要求并结合工程经验,总结归纳了以下要点:


废气输送管道设计


1、生产车间输送系统设计


精细化工行业的产品通常是间歇式生产,废气排放气量波动性较大,生产车间输送风机如采用定频控制,车间支管段内压力也会随废气排放气量波动而变化,存在支管段内废气压力不稳而泄漏的风险。因此,车间输送风机前端建议增加压力检测点,并根据现场实际情况设置压力参数,与车间输送风机联锁变频控制,维持车间支管段内压力稳定。


2、废气输送管道坡度和排凝设置

精细化工行业废气成分复杂,波动性大,车间预净化一般会设置有冷凝和喷淋系统,起到“消谷平峰”的作用,然而,经过冷凝和喷淋后的废气含有大量饱和水蒸气,如设计不合理,废气输送管道的拐点和低点会有积液凝聚,夏季积液挥发可能引发VOCs浓度超爆炸下限的风险,冬季积液冻结则可能造成管道损坏引发废气泄露的风险。因此,废气输送管道应依据《石油化工金属管道布置设计规范》要求,设计管道坡度,并在管道拐角和低点设置排凝点,定期排凝,避免管道内积液现象的产生。


3、废气输送管道防静电设置

废气输送管道一般距离较长、管线复杂,气体流速较快,管道内会有静电产生,如静电大量积聚,会引发爆炸等安全事故。因此,废气输送管道建议采用金属管道,并依据《石油化工静电接地设计规范》要求,做好管道法兰跨接和静电接地。


4、废气输送管道压力控制设计

依据《大气污染治理工程技术导则》要求,废气输送管道整体宜呈微负压状态,可有效避免各管道内废气泄露、相互串气的风险。因此,废气输送管道需要做风压平衡计算,确保管道呈微负压状态。以某医药企业为例,计算步骤如下:

1)确定计算范围:各单元风机出口到RTO前风机入口。

2)参照《简明通风设计手册》,在6~14m/s流速范围内根据废气流量计算废气输送管道管径。

3)运用风压平衡计算软件:PipeFlowExpert。

4)选取介质为废气(空气),基本参数如表1所示。

5)管道材质选择,该企业管道材质选取PP,绝对粗糙度系数为0.005mm。

6)管道走向绘制、管段长度和管径输入。

7)各单元废气流量输入、RTO前风机压力拟输入。

8)得出该企业全厂风压平衡计算数据,如图1所示。

图1

由图1可知,该企业各节点位置负压最小值为-350Pa,处于微负压状态,满足设计要求。此外,建议在废气输送管道与车间各支管节点位置设置压力检测点,远传操作界面,实时监控,确保废气输送管道与车间支管节点位置负压,避免各节点位置泄漏、串气。


4、废气输送管道阻火器和压力泄放设置

通过对多家医药化工企业RTO炉的安全事故调查分析,发现废气输送管道是目前发生爆炸事故的重灾区,因此,各生产车间出口管道上建议设置阻火器,避免爆炸事故扩散到各生产车间,并在废气输送管道的关键位置设置泄爆口,保证整个系统能够及时、有效的泄爆。依据《石油化工企业设计防火规范》要求,RTO属于明火设备,如RTO系统回火,会引发废气输送管道起火或爆炸等安全事故,因此,废气输送管道与RTO系统主体对接位置需设置阻火器,防止并阻断RTO系统回火。


ROT系统主体设计

此外,精细化工的RTO焚烧系统区别喷涂机印刷行业,精细化工行业的废气特点及处理难度均比这几个行业复杂/难得多,RTO系统主体设计应更加注意如下5点。


1、ROT设备材质选型

精细化工行业废气中常含有卤代烃、无机氯离子、硫、氮等元素,燃烧过程中会有氯化物、硫化物等腐蚀性较强的物质产生,因此,RTO设备材质选型应结合企业废气性质考虑,否则RTO设备各结构件极易腐蚀损坏,存在RTO设备变形、坍塌、废气泄漏等安全风险。


2、ROT炉体内部清洗设置


调研过多家医药化工企业RTO炉,发现大部分企业RTO炉在运行一段时间后,蓄热床层底部有二次污染物大量积聚(如图2)、黏附现象,易造成蓄热床层底部堵塞,引发火灾等安全事故。以某医药企业为例,经过取样试验分析发现,该二次污染物具有以下特性:

1)良好的水溶性,同时易溶于乙醇;

2)滴加碱液后有明显有机胺异味;

3)马沸炉中加热至250℃后发生升华现象,直接在炉壁结晶,加热至300℃发生不完全燃烧;

4)水溶液COD高达数万mg/L,且水溶液含有大量氯离子。综上所述初步预计为三乙胺盐酸盐,针对该类企业,RTO蓄热床层底部建议增设清洗装置,对底部蓄热陶瓷体定期清洗,避免有机物黏附现象的产生。


3、RTO炉体压力泄放设计

RTO炉蓄热床层堵塞或某一时间段废气浓度骤升时,RTO燃烧室存在超压的风险,因此,RTO燃烧室上应设置泄压阀,并在RTO进出口管路设置压差检测装置,根据现场实际情况设置压差参数,与RTO控制程序联锁,当进出口管路的压力差值大于设定值时,及时打开泄压阀泄压。


4、LEL在线监测设置

RTO系统上应设置LEL在线监测,用于实时监测待净化废气浓度值,当废气浓度瞬时值超过设定安全值后,采取稀释、走旁通等应对措施,避免高浓度废气直接进入RTO炉体从而引发安全事故。LEL在线监测的安装位置和选型应从时效性、准确性等方面考虑,确保RTO系统能够及时、有效的做出应对措施,一般医药企业废气总管混合废气浓度波动性大,比如某时刻该时间段混合废气浓度峰值在爆炸下限的27.3%,超过爆炸下限的25%,因RTO系统响应及时,避免了安全事故的发生。


RTO系统突然断气断电情况下,若RTO控制程序完全失电失气,RTO控制界面各关键节点参数无法实时反馈,阀门切换不到位,存在废气燃烧、爆炸等安全隐患,因此,RTO系统应设置UPS备用电源和压缩空气储气罐


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