RTO装置安全风险分析及管控措施

文、图／中国化学品安全协会 王震 葛祥青

近年来，随着国家环保法律法规的日趋严格，越来越多的危险化学品生产、储存、使用企业为了减少污染物无组织排放，配套建设了挥发性有机物（VOCs）收集蓄热式燃烧治理设施（以下简称RTO装置）。本文简要介绍了RTO装置的工作原理、技术发展历程，辨识分析了RTO装置生产运行过程中存在的安全风险，并提出控制措施，以促进企业对RTO装置的安全管理。

RTO装置的工作原理

RTO装置是一种高效的有机废气处理设备，其工作原理是把有机废气加热到760℃以上，使废气中的VOCs氧化分解为二氧化碳和水。氧化过程产生的热量存储在特制的陶瓷蓄热体，使蓄热体升温“蓄热”。陶瓷蓄热体内储存的热量用于预热后续进入的有机废气，该过程为陶瓷蓄热体的“放热”过程，从而节省废气升温过程的燃料消耗。

RTO装置运行中的危害因素

RTO装置处理的废气中可能含有苯、醇、酮、醛、酚、醚、烷等有机废气和NOX、SO2、HCL、CL2等无机污染物，介质成分复杂，大多为易燃易爆、有毒物质，存在火灾、爆炸、中毒等危害因素。

RTO装置安全风险控制措施

RTO装置安全设计控制措施

RTO装置在废气收集、输送、处理等环节均存在较大的安全风险，为了实现RTO装置本质安全，在设计过程中要充分考虑处理废气的理化性质、危险特性，同时还要考虑收集、输送、处置过程等各环节，以及RTO装置燃烧器、风机、管道及安全阀、爆破片等安全设施选型和材质等方面产生的安全风险。

RTO装置安全设施应与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用。RTO装置现场电气仪表设备应严格按照防爆等级设计，在爆炸危险区域选用防爆电气，预防电气火花引发火灾事故的风险。RTO装置应设置PLC或DCS控制系统（视情况可设置安全仪表系统），对风机、阀门、燃烧器、炉膛和废气管道等设备设施的关键参数进行实时监控和联锁。RTO装置关键设备的安全仪表系统应不低于SIL2标准设计。对RTO的点火装置与收集风机、混合气体紧急排空装置进行科学联锁保护，一旦出现点火故障、混合气体燃烧浓度不够等情况，应当联锁切断风机、止回阀门，同时排空系统内的爆炸性混合气体。RTO装置应设置UPS备用电源和仪表用气的压缩空气储气罐。RTO装置应设置断电断气后进气阀、排气阀紧急关闭，防止烟囱效应引起蓄热层下部温度上升。RTO装置应在废气收集管道上安装在线废气浓度检测仪，废气浓度检测仪距离废气切断阀距离不低于50m，确保出现高浓度废气后废气切断阀有足够的关闭时间。RTO装置要设计废（尾）气管道的防回燃（火）设施，特别是对于车间之间、区域之间、管道与RTO连接处等区域部位，应当设置防止回燃（火）的单向止回、防火阀等安全装置。在RTO装置废气收集管道等节点上安装泄爆膜片。在RTO装置前端和废气收集端设置阻火器，废气管道每隔一定距离必须设置爆破片，爆破片压力低于废气管道承受的压力，以便爆炸发生后及时泄压，减少损失。RTO装置进风、排风管道及风机应采用可导电材质，采取法兰跨接、系统接地等措施，防止静电产生和积聚。对于浓度较高且含有低燃点物质的应急排空管道，严禁与高温排空管道共用烟囱排放。燃料供给系统应设置高低压保护和泄漏报警装置，蓄热燃烧装置应设置安全可靠的火焰控制系统、温度监测系统、压力控制系统等。在密闭厂房内，应采用集气罩、气相软管等设施，回收无组织排放的气体，同时保持良好的通风，减少挥发物局部积聚现象。做好避免可燃有毒气体积聚的风险分析，制订管控措施并严格落实，避免发生爆炸。

焚烧净化的废气经过水喷淋，两级碱喷淋塔

RTO装置投用前的安全风险控制措施

RTO装置使用前的各项安全准备工作考虑是否全面，落实是否到位，对装置安全开车起着至关重要的作用。

RTO装置使用前要进行安全风险评估论证。对尾气的组分、含量、爆炸极限、闪点、燃点、混合是否发生反应等进行检测和验证，并作出安全风险评估论证报告（不具备条件的，可以委托第三方），合理制订操作指标及应急处置措施，对于废气成分复杂的，可通过开展危险与可操作性分析（HAZOP分析），制订并落实相应的安全措施。

企业要制订安全开停车方案。RTO装置投用前要制订有效的安全措施，确保吹扫、清洗、气密试验等环节合格。引进废气等物料时，要随时监测物料流量、温度、压力等参数变化情况，确认流程是否正确。要严格控制进退料顺序和速率，现场安排专人不间断巡检，监控有无泄漏等异常现象。

企业要制订RTO装置安全操作规程。安全操作规程的内容应至少包括：开车、正常操作、临时操作、应急操作、正常停车和紧急停车的操作步骤与安全要求；工艺参数的正常控制范围，偏离正常工况的后果，防止和纠正偏离正常工况的方法及步骤；操作过程的人身安全保障、职业健康注意事项等。同时，要确保工艺卡片、安全操作规程、DCS控制系统操作指标的一致性。

RTO装置投用前的安全操作培训。RTO装置试生产前，企业要完成全体管理人员和操作人员岗位技能培训，确保全体管理人员和操作人员考核合格后参加全过程的生产准备。

RTO装置试生产安全管理。试生产前，严格按照《国家安全监管总局关于加强化工过程安全管理的指导意见》（安监总管三〔2013〕88号）第六条“试生产安全管理”要求进行管理。

RTO装置运行过程中的安全风险控制措施

RTO装置在运行过程中，必须落实好相关安全措施，方能保证装置安全运行。

严格控制RTO装置燃烧炉入口处理废气浓度和流速，保证相对平稳、安全运行，可通过设置缓冲罐、调整风量等预处理设施。RTO装置使用过程中涉及到的承包商管理，严格按照《国家安全监管总局关于加强化工过程安全管理的指导意见》（安监总管三〔2013〕88号）第九条“承包商管理”要求进行管理。RTO装置使用过程中涉及动火作业、受限空间作业等特殊作业，严格按照《危险化学品企业特殊作业安全规范》（GB 30871-2014）要求进行作业。RTO装置使用过程中，定期做好员工操作、应急等方面安全培训，提高员工安全操作技能。RTO装置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焚烧炉在发生爆炸前，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。生产过程中，变更物料，产生新的废气的，必须按照变更管理要求开展风险分析。

三箱蓄热室

RTO装置应急管理措施

企业要建立完善RTO装置应急响应系统，明确RTO装置每位岗位人员的应急救援职责，配备齐全的应急救援器材，确保RTO装置发生紧急情况时，应急响应系统有效运行。

编制RTO装置专项应急预案、现场处置方案。要定期开展各类应急预案的培训和演练，评估预案演练效果并及时完善预案。提高应急响应能力。企业要建立RTO装置应急响应系统，明确RTO装置各级人员应急救援的职责，发生紧急情况后，应急处置人员要在规定时间内到达各自岗位，按照应急预案的要求进行处置。针对RTO装置生产运行过程中存在的危害因素，企业应至少配备防化服、隔热服、防毒面具、正压式空气呼吸器、防爆应急照明灯、手持式可燃有毒气体检测仪等应急救援器材。