RTO裝置典型爆炸案例的思考及隱患排查要點(diǎn)

RTO裝置典型爆炸案例的思考及隱患排查要點(diǎn)一、事故案例（一）案例概況江蘇某化工企業(yè)RTO凈化系統(tǒng)在2015年3月初和3月末兩次發(fā)生爆炸。事故沒(méi)有造成人員傷亡，聚合物多元醇車間引風(fēng)機(jī)損壞，現(xiàn)場(chǎng)儀表燒毀，RTO部分裝置損毀嚴(yán)重，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)100余萬(wàn)元。根據(jù)相關(guān)資料，該企業(yè)生產(chǎn)方式為間歇性生產(chǎn)，事故發(fā)生時(shí)僅POP、PL1/PL2產(chǎn)品的工藝廢氣通過(guò)DN50~DN350不等的金屬管道進(jìn)行了收集（主要污染物為環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、三甲胺、異丙醇、苯乙烯、丙烯腈等），廢氣收集后通過(guò)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入RTO焚燒，該RTO為R-RTO（旋轉(zhuǎn)式蓄熱焚燒爐）。廢氣收集、處理的詳細(xì)流程如下圖所示。廢氣處理流程圖（二）事故原因分析1、直接原因真空泵出口尾氣排放溫度過(guò)高，而有機(jī)物沸點(diǎn)較低，同時(shí)新鮮空氣補(bǔ)充不足，污染物排放濃度過(guò)高，外加環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷的化學(xué)性質(zhì)活潑，最終導(dǎo)致接入焚燒爐中的廢氣達(dá)到相應(yīng)爆炸極限，從而造成爆炸事故的發(fā)生。不同溫度下有機(jī)物飽和濃度安全性分析2、間接原因（1）收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理調(diào)查過(guò)程發(fā)現(xiàn)對(duì)于真空泵高濃度有機(jī)廢氣，企業(yè)均未進(jìn)行冷凝回收預(yù)處理，且目前企業(yè)對(duì)PL系統(tǒng)真空泵出口廢氣所設(shè)計(jì)的收集方式極不合理，真空泵出口所配備的傘形罩集氣量有限，廢氣收集總管僅DN50，正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)稀釋風(fēng)量難以保證。（2）預(yù)處理措施不到位該企業(yè)POP、PL1、PL2車間對(duì)有機(jī)廢氣所采用的活性炭吸附未配備脫附再生系統(tǒng)，基本無(wú)效，末端所配置的不銹鋼高壓風(fēng)機(jī)無(wú)變頻系統(tǒng)，導(dǎo)致廢氣收集管路系統(tǒng)中負(fù)壓值過(guò)高，能耗較高且不利于有機(jī)物的冷凝回收，所采用的金屬材質(zhì)水洗塔強(qiáng)度較高，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生爆炸等意外事故時(shí)無(wú)法起到有效泄爆的效果（無(wú)泄爆措施），導(dǎo)致爆炸產(chǎn)生的沖擊波沿著管道進(jìn)一步往生產(chǎn)車間傳導(dǎo)，加劇了爆炸的次生危害。（3）RTO爐本體存在問(wèn)題本項(xiàng)目中部分產(chǎn)品含有氯元素，諸多案例表明，蓄熱陶瓷體由于質(zhì)量較大，支撐件通常要承受較大的應(yīng)力腐蝕，當(dāng)體系含氯時(shí)（如環(huán)氧氯丙烷）高溫焚燒處理過(guò)程中將產(chǎn)生HCl等污染物，對(duì)設(shè)備本體、RTO爐旋轉(zhuǎn)閥易產(chǎn)生較大腐蝕，系統(tǒng)難以穩(wěn)定、有效運(yùn)行。（4）廢氣中存在化學(xué)品自聚現(xiàn)象項(xiàng)目廢氣中含有部分丙烯腈、苯乙烯等有機(jī)物，上述物料在溫度較高時(shí)極易發(fā)生自聚合，導(dǎo)致RTO爐蓄熱陶瓷體在使用一段時(shí)間后設(shè)備阻力變大，同時(shí)底部有高沸點(diǎn)有機(jī)物粘附現(xiàn)象，易引起火災(zāi)等安全事故。二、典型的問(wèn)題隱患排查（一）廢氣預(yù)處理設(shè)計(jì)存在缺陷企業(yè)提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不全，導(dǎo)致預(yù)處理方式存在設(shè)計(jì)缺陷?！缎顭崛紵üI(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》要求應(yīng)根據(jù)廢氣來(lái)源、組分、性質(zhì)（溫度、濕度、壓力）、流量、爆炸極限等因素，綜合分析后選擇廢氣處理工藝流程。而在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，企業(yè)主要提供最大廢氣處理量、VOCs最高含量，不能提供尾氣具體的組成。如某園區(qū)內(nèi)企業(yè)提供RTO設(shè)計(jì)依據(jù)為廢氣組分為甲苯和甲醇，VOCs最高含量為5000mg/m3，且具體含量未標(biāo)明。因此企業(yè)在RTO設(shè)計(jì)時(shí)未考慮企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中能產(chǎn)生二甲胺氣體，在預(yù)處理系統(tǒng)中沒(méi)考慮酸洗，只是在車間將廢氣冷卻到10℃左右后，通過(guò)總管（DN600）進(jìn)入堿洗、水洗塔后經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入到RTO系統(tǒng)，這也就為后來(lái)發(fā)生的事故埋下了隱患。該企業(yè)于2021年6月3日開始試生產(chǎn)，RTO裝置于2021年6月6日16：00發(fā)生爆炸，整個(gè)風(fēng)機(jī)的蝸殼全部粉碎，所幸的是事故沒(méi)有造成人員傷亡。事故調(diào)查顯示，由于二甲胺易溶于水（沸點(diǎn)7℃），隨著水中二甲胺含量升高及環(huán)境溫度上升，二甲胺大量揮發(fā)，同時(shí)因引風(fēng)機(jī)葉輪、蝸殼材質(zhì)均為玻璃鋼材質(zhì)，雖然有導(dǎo)電涂層，但引風(fēng)機(jī)對(duì)地電阻為無(wú)窮大，達(dá)到爆炸極限的有機(jī)廢氣與高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)葉輪摩擦產(chǎn)生靜電，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)蝸殼粉碎性爆裂。（二）RTO安全設(shè)施設(shè)計(jì)有缺陷。1、設(shè)計(jì)時(shí)未將可燃?xì)怏w檢測(cè)信號(hào)納入RTO控制程序系統(tǒng)，當(dāng)廢氣濃度達(dá)到爆炸極限后，不能及時(shí)采取稀釋、走旁通等應(yīng)對(duì)措施，高濃度廢氣直接進(jìn)入RTO爐體從而引發(fā)火災(zāi)、爆炸事故。其中部分企業(yè)只是在RTO控制程序界面上做了一個(gè)顯示，且永遠(yuǎn)顯示0%LEL?！洞髿馕廴局卫砉こ碳夹g(shù)導(dǎo)則》（HJ2000）第6.5.1條，明確提出“進(jìn)入熱力燃燒工藝的有機(jī)廢氣濃度應(yīng)控制在其爆炸極限下限的25%以下，對(duì)于混合有機(jī)化合物，其有機(jī)物濃度應(yīng)根據(jù)不同有機(jī)化合物的濃度比例和其爆炸下限值進(jìn)行計(jì)算與校核”；《蓄熱燃燒法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ1093）第6.5.1條，明確要求“當(dāng)廢氣濃度波動(dòng)較大時(shí)，應(yīng)對(duì)廢氣進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并采取稀釋、緩沖等措施，確保進(jìn)入蓄熱燃燒裝置的廢氣濃度低于爆炸極限下限的25%”。某企業(yè)的在線分析儀顯示“Err”，因輸出超過(guò)20mA，滿量程后顯示“錯(cuò)誤”，但RTO控制界面顯示為0%LEL。2、設(shè)計(jì)時(shí)不考慮可燃?xì)怏w在線分析儀的安裝位置。如某企業(yè)在線分析儀取樣位置距RTO爐約30米（RTO爐前有一個(gè)堿洗塔和一個(gè)水洗塔），該處廢氣約10s后就能進(jìn)入到RT0爐，但在線分析儀距取樣點(diǎn)約2.5米，經(jīng)過(guò)蠕動(dòng)泵抽取樣品，不計(jì)在線分析儀的響應(yīng)時(shí)間，至少需要20s后才能分析出廢氣中可燃?xì)怏w的含量，這種設(shè)置，即使可燃?xì)怏w檢測(cè)信號(hào)進(jìn)入RTO控制程序系統(tǒng)，也達(dá)不到保護(hù)作用。具體可參考《蓄熱焚燒裝置安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》第7.3.3的要求。3、技術(shù)協(xié)議書中的P&ID與RTO裝置現(xiàn)場(chǎng)不一致，或P&ID中給定的邏輯無(wú)法實(shí)現(xiàn)。如設(shè)計(jì)文件中設(shè)計(jì)有“壓縮空氣壓力低，系統(tǒng)報(bào)警停機(jī)”，但現(xiàn)場(chǎng)無(wú)壓縮空氣壓力遠(yuǎn)傳表；所有企業(yè)都不能提供聯(lián)鎖邏輯圖；P&ID圖中的邏輯關(guān)系在實(shí)際行動(dòng)過(guò)程無(wú)法實(shí)現(xiàn)。（三）廢氣輸送系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)未充分考慮精細(xì)化工生產(chǎn)過(guò)程特點(diǎn)1、廢氣支管段內(nèi)壓力不穩(wěn)。精細(xì)化工行業(yè)通常是間歇式生產(chǎn)，廢氣排放氣量隨著生產(chǎn)處于不同的階段出現(xiàn)波動(dòng)。企業(yè)未在車間總出口設(shè)置輸送風(fēng)機(jī)或設(shè)置廢氣輸送風(fēng)機(jī)，且風(fēng)機(jī)頻率未與廢氣系統(tǒng)壓力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，全部依靠RTO引風(fēng)機(jī)入口壓力（或引風(fēng)機(jī)頻率）來(lái)控制廢氣總管的壓力，導(dǎo)致廢氣總管的最前端或廢氣排放氣量大的車間支管段內(nèi)壓力波動(dòng)大，存在支管段內(nèi)廢氣壓力不穩(wěn)而泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。2、車間廢氣采用噴淋吸收預(yù)處理工藝的，易帶有大量飽和水蒸氣，廢氣輸送管道應(yīng)依據(jù)《石油化工金屬管道布置設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，設(shè)計(jì)管道坡度，并在管道拐角和低點(diǎn)設(shè)置排凝點(diǎn)，定期排凝，避免管道內(nèi)積液現(xiàn)象的產(chǎn)生。3、產(chǎn)生VOCs廢氣含有酸性或堿性組分的企業(yè)，為防腐需要采用玻璃鋼、PP、PE管材輸送廢氣，并在RTO引風(fēng)機(jī)前才進(jìn)行酸/堿處理，在上述過(guò)程中，廢氣輸送管道一般距離較長(zhǎng)、氣體流速較快，管道內(nèi)可能因產(chǎn)生的靜電大量積聚易引發(fā)爆炸等安全事故。此類廢氣宜在各車間先進(jìn)行酸堿預(yù)處理，然后采用金屬管道，并依據(jù)《石油化工靜電接地設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T3097）的要求，做好管道法蘭跨接和靜電接地。（四）RTO裝置操作、維護(hù)不到位設(shè)備設(shè)施完好，是RTO裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)?！栋踩a(chǎn)法》第三十六條明確規(guī)定“生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位必須對(duì)安全設(shè)備進(jìn)行經(jīng)常性維護(hù)、保養(yǎng)，并定期檢測(cè)，保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)。維護(hù)、保養(yǎng)、檢測(cè)應(yīng)當(dāng)做好記錄，并由有關(guān)人員簽字”。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，存在安全設(shè)施不能正常投用、操作記錄與實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)不一致、設(shè)備設(shè)施檢查維護(hù)缺失、操作方式不當(dāng)?shù)入[患。1、新風(fēng)閥門不能正常投用。如某些企業(yè)存在正常投用的RTO，新風(fēng)閥門無(wú)氣源、電源，即使可燃?xì)怏w檢測(cè)儀信號(hào)接入RTO程序控制系統(tǒng)，在聯(lián)鎖動(dòng)作時(shí)新風(fēng)閥門也不能及時(shí)打開進(jìn)行稀釋。（如下圖所示）2、日常操作記錄與實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)不一致。如某企業(yè)2022年7月2日從18：53開始到23：50，燃燒器一直持續(xù)故障報(bào)警，但操作記錄均為“正常”。3、設(shè)備設(shè)施檢查維護(hù)缺失。如某企業(yè)堿洗塔pH計(jì)外殼腐蝕嚴(yán)重，無(wú)法觀察顯示的數(shù)值?？赡芤驂A液濃度低影響處理效果，造成RTO內(nèi)部腐蝕，帶來(lái)RTO設(shè)備變形、坍塌、廢氣泄漏等安全風(fēng)險(xiǎn)。pH計(jì)因長(zhǎng)期在酸（堿）環(huán)境中工作，一般連續(xù)使用2個(gè)月后顯示就會(huì)出現(xiàn)較大的