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化工废气处理设备爆炸原因分析及预防措施

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化工废气处理设备爆炸原因分析及预防措施

发布日期:2017-03-29 作者: 点击:

通过对一起有机废气管道系统爆炸事故的原因分析,提出了预防废气处理系统爆炸的安全对策措施,并得出了相关结论:蓄热式热力焚烧炉(RTO)等废气处理设备本身一般不会产生爆炸事故;废气处理系统产生爆炸的本质原因是有机废气浓度高于爆炸下限,有机废气净化并存在点火源;企业应重视废气处理系统有机废气浓度的检测和预处理,并考虑事故状态下的紧急排放和处理,确保有机废气处于安全浓度以下,消除爆炸的根源。

1.前言

化工企业的废气成分比较复杂,一般为多组份混合气体,通常具有易燃易爆性、毒害性且伴有臭味,易对周边环境造成污染,严重时会引发社会群体事件。各级环保部门在多年前就提出了“零排放”的概念,要求企业对化工废气进行收集、治理。

有机废气治理常见方法有:冷凝回收法、废气处理设备吸收、吸附法(直接吸附法、吸附-回收法、新型吸附-催化燃烧法)、直接燃烧法、催化燃烧法等。

目前化工企业常见的有机废气处理设备为蓄热式热氧化炉(RTO)。与传统的催化燃烧、直燃式热氧化炉(TO)相比,具有热效率高(≥95%)、运行成本低、能处理大风量低浓度等优点。其原理是把有机废气加热到760℃以上,使废气中的VOC氧化分解成二氧化碳和水。氧化产生的高温气体流经特制的陶瓷蓄热体,使陶瓷体升温而“蓄热”,此“蓄热”用于预热后续进入的有机废气,从而节省废气升温的燃料消耗。陶瓷蓄热体分成两个(含两个)以上的区或室,每个蓄热室依次经历蓄热-放热-清扫等程序,周而复始,连续工作。蓄热室“放热”后应立即引入部分已处理合格的洁净排气对该蓄热室进行清扫(以保证VOC去除率在95%以上),只有待清扫完成后才能进入“蓄热”程序。RTO技术适用于大风量、低浓度的废气治理,是目前国内治理有机废气较成熟、实用的方法。

近五六年来各级环保部门都在推广RTO技术,但由于发生过数起废气处理系统爆炸事故,且没有发布正式的事故调查报告,事故原因不明,使不少企业对废气处理系统心有余悸,不敢使用RTO技术。

本文结合一起有机废气管道系统爆炸事故来分析废气处理系统的爆炸原因,并提出了安全对策措施,以供化工企业废气处理系统的防爆设计或安全隐患排查治理。

2.一起有机废气管道系统爆炸事故分析

2011年7月中旬某精细化工企业发生一起有机废气管道爆炸事故。该企业在查找事故原因时,意见比较分散。为进一步搞清事故原因,2011年8月2日该企业安环部经理带领工艺、设备、车间主任、车间安全员等相关人员到宁波寰球安全科技有限公司进行事故原因分析研讨。宁波寰球安全科技有限公司曾多次做过该企业的安全评价,对该企业的工艺、设备、原辅材料等比较了解。通过研讨,使我们双方对废气处理系统的爆炸事原因有了深入的认识。

2.1事故简介

2011年7月中旬上午10点50分左右,6车间主任助理和班组长在6、7车间之间西面的主道路桥架(废气管)下,突然听到一声沉闷的声响,紧接着又听到一声响声。此时发现废气管有点烟雾,响声大致在7、8车间之间的这段废气管道上。两声响声后又连着一声响声,发现8车间甲苯回收装置上的废气管道一头堵板(泄爆板)冲开并有火焰冒出。事故发生后,企业有关部门人员马上到现场查看和处置,爆炸导致废气管上与车间对接塑料管道焊接处冲开。到现场约2分钟后发现5车间西南角处废气管道发生燃烧,经近20分钟努力将明火扑灭,无人员受伤,但造成多处管道破损。事故发生时,三废操作人员正在甲苯回收装置的废气管道堵板冲开处下面涂设备螺丝黄油,事故过程描述与6车间主任助理、班组长的描述基本一致。

2.2事故发生时企业生产状况

8车间某产品反应釜用到的原料有:甲苯、硫酸、三氯化铝等。三氯化铝投料方式采用敞开式的人工投料,反应是在常压情况下进行的。反应过程中,反应釜不密闭,而是采用料袋将投料口堵塞的方式。8车间废气本来是由甲苯回收装置吸附后,再排入废气总管的。事故发生的当天,恰好甲苯回收装置检修停用,废气未经过甲苯吸附回收系统而直接排入废气总管内。

5车间用到的原料有:丙酮、三氯氧磷、甲苯、异丙醇等。

7车间停产检修,车间废气管与总废气管已断开,并有盲板密封。当天当时无任何接近废气管道的动火作业。

2.3事故原因分析研讨

在事故分析时,我们首先要搞清是什么物质产生爆炸?该物质从哪里来?爆炸的要素是否具备?

我们按照爆炸“四要素”(氧化剂、点火源、可燃物及浓度)的思路查找事故原因。

1)氧化剂为空气

各废气吸入口在吸入废气的同时也吸入了空气,废气管道中有大量空气,氧气(氧化剂)一直存在。

2)点火源为静电

因为废气管道为塑料材质,废气支管与总管连通为插入式三通,废气管道中气体流速较大,在直角三通等处因为尖角易产生静电(点火源)。

3)可燃物为甲苯

通过排除法确认可燃物为来自8车间某产品反应釜原料甲苯蒸汽。

4)可燃物的浓度

在我们怀疑管道中甲苯废气浓度是否超标的时候,刚好一同前来参加研讨的车间工艺员曾于2010年4月对该反应釜甲苯废气排放浓度进行过测试,笔记中测试数据记录表明:8车间反应釜废气出口管道中甲苯的含量在5%~6%(v/v)左右。甲苯的爆炸下限为1.2%(v/v),爆炸上限为7.0%(v/v),8车间反应釜废气出口管道中甲苯废气的含量处于爆炸极限之中。


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