VOCs焚燒RTO裝置防止回火的安全措施

目前，大氣污染防治的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)日趨全面，大氣污染防治的治理措施也推陳出新，方法多樣，RTO作為一種相對比較徹底和有效地末端治理技術(shù)，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)，由于RTO具有較高的處理效率、節(jié)能效率和較低的運維成本，越來越被專家和客戶接受。同時由于RTO技術(shù)水平的參差不齊，發(fā)生了很多安全事故，導(dǎo)致安全問題也越來越多的被關(guān)注到，在某種意義上，對于RTO供應(yīng)商來說，達(dá)標(biāo)排放已經(jīng)是最基本的要求，穩(wěn)定安全同等重要。本文將從燃燒和爆炸的基本原理說起，簡述RTO的一些安全措施。

對于RTO系統(tǒng)，治理的對象和使用的燃料分別是可燃物VOCs和天然氣或者柴油，氧化過程中會釋放熱量。例如在醫(yī)化行業(yè)，由于車間工藝廢氣排放的波動，造成VOCs的濃度有可能升高，管道中的VOCs在極冷的條件下發(fā)生冷凝和局部地區(qū)聚集，或者因為檢測系統(tǒng)故障等，使得RTO系統(tǒng)存在著火燃燒和爆炸的危險。所以我們在設(shè)計RTO系統(tǒng)時需要充分考慮操作人員以及RTO裝置的安全性。

燃燒室作為RTO系統(tǒng)的一個始終存在高溫和穩(wěn)定的火源的區(qū)域，當(dāng)VOCs濃度超過爆炸下限的時候，會引起與廢氣流動方向相反的回火，并通過管道向其他區(qū)域傳播，這種回火情況是可燃的VOCs與空氣均勻混合物的一種自發(fā)的燃燒，并且燃燒的劇烈程度伴隨著壓力和溫度的升高而升高。這里我們需要清楚這種自發(fā)的燃燒分為爆燃和爆轟兩種情況，爆燃是火焰以亞音速向前傳播，其爆炸壓力低于2067KPa，爆轟則是火焰以超音速向前傳播，其速度可高達(dá)15馬赫（馬赫數(shù)是速度與音速的比值，音速（即聲音的傳播速度）在不同高度、溫度與大氣密度等狀態(tài)下具有不同數(shù)值，只是一個相對值，每“一馬”的具體速度并不固定。馬赫其實是奧地利物理學(xué)家恩斯特•馬赫（Ernst Mach，1838-1916）的名字，由于是他首次引用這個單位，所以用他的名字所命名）。所產(chǎn)生的壓力可高達(dá)34450KPa。著火開始時，火焰前沿是爆燃，碰到可以產(chǎn)生湍流的彎頭及閥門時，很快就會變?yōu)楸Z。

VOCs氣體爆炸產(chǎn)生的壓力可超過原來壓力的7-8倍甚至更高，特別是當(dāng)爆炸前沿在管道彎頭、縮徑、擴徑處被加速而產(chǎn)生瞬間沖擊，徑向壓力可高達(dá)30bar，軸向壓力高達(dá)100bar。阻止火焰?zhèn)鞑?，就是要切斷爆燃和爆轟的火焰前沿，不讓它傳播至其他區(qū)域。
能夠產(chǎn)生湍流的結(jié)構(gòu)件均可加速火焰?zhèn)鞑?，而管徑大小同樣影響火焰?zhèn)鞑?，從爆燃轉(zhuǎn)變到爆轟主要取決于管道的直徑和長度。一般來說，管徑越大，則在火焰長度較長時才能達(dá)到爆轟。所以，從阻火器到RTO內(nèi)部著火源間的距離應(yīng)該盡可能的短，最大不超過4米，而且中間不能有障礙物（比如最多一個彎頭）。
采取防止回火的安全措施就是在RTO入口配置符合規(guī)范的阻火器。阻火器需要符合的規(guī)范主要為GB/T13347和ISO16852。
RTO安全措施的要求和等級，主要取決于我們需要處理的VOCs的防爆等級和相應(yīng)的安全規(guī)范。之前分享的文章《淺談RTO系統(tǒng)電氣設(shè)備的安全防爆》所分享的關(guān)于防爆的一系列知識點中就提到，將可爆炸的混合物的區(qū)域分為0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)，以及按照溫度標(biāo)準(zhǔn)將爆炸物分為T1-T6六組，按照氣體類別不同，將Ⅱ類爆炸性氣體分為A丙烷、B乙烯、C氫氣等等。
目前在RTO設(shè)計時大都采用防止回火的安全措施。而這些措施目前主要分為三種方法，空氣稀釋法、阻火器和水封罐。這里要注意還需要配置相應(yīng)的測量和自動控制系統(tǒng)，以保證RTO在運行時根據(jù)不同工況實現(xiàn)實時報警和安全聯(lián)鎖動作。設(shè)計師需要充分考慮VOCs各種組分的不同特點，選擇不同安全措施，保障RTO系統(tǒng)安全應(yīng)被視為環(huán)保設(shè)備設(shè)計的第一環(huán)節(jié)。
來源：環(huán)保