化工企业废气处理系统爆炸原因分析和预防 有机废气治理常见方法有：冷凝回收法、吸收法吸附法（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。

目前化工企业最常见的为蓄热式热氧化炉（RTO），是一种高效有机废气治理设备。

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的特点 。

其原理是把有机废气加热到760摄氏度以上，使废气中的VOC在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。

陶瓷蓄热体应分成两个（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。

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。

环保部门在推广RTO技术，化工企业不得不从。

但由于发生过数起废气处理系统爆炸事故，没有权威的发布事故分析报告，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。

结合一起废气管道系统爆炸事故分析，来分析废气处理系统爆炸原因，并提出预防措施。

二、一次有机废气管道爆炸事故原因分析研讨会
201x年x月中旬某化工企业发生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，201x年x月x日该企业安环部经理带领工艺员、设备员、车间主任、车间安全员，到XXX安全科技有限公司进行了一次事故原因分析研讨会议，该研讨会使双方对废气处理系统的爆炸事原因深入的认识。

1、事故简介
201x年x月中旬上午xx点xx分左右，x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，突然听到一声沉闷声响，紧接着又听到一声响声，此时发现废气管有点烟雾，声音发在7车间与8车间之间这段废气管道上，两声响后又连着一声响声，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（8车间甲苯回收装置上的废气管道堵板（泄爆板）冲开）查看和处置。

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。

爆炸导致废气管上与车间对接塑料管道焊接处冲开，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，三废操作工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、事故发生时企业生产状况
8号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，反应时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号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号车间用到的原料有：丙酮、三氯氧磷、甲苯、异丙醇等。

6号、7号车间停产检修，车间废气管与总废气管道已断开，并有盲板密封。

当天、当时无任何接近废气管道的动火作业。

图1：爆炸管道现场
3、事故原因分析研讨
在事故分析时，首先要搞清是什么物质的爆炸、该物质从哪里来、爆炸的要素是否都具备？
按爆炸“四要素”（氧化剂、点火源、可燃物及浓度）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
因为废气管道为工程塑料，废气支管与总管连通为插入式三通，废气管道中气体流速很大，在直角三通处因为尖角产生严重的静电（点火源）。

（3）可燃物为甲苯
通过排除法确认可燃物为来自8号车间某产品反应釜原料甲苯蒸汽。

（4）可燃物的浓度
在怀疑是管道中甲苯浓度超标所致的时候，刚好一同前来参加研讨会的车间工艺员曾于201X年4月对该反应釜甲苯废气排放浓度的进行过测试，笔记中测试数据记录表明：8号车间反应釜废气出口管道中甲苯的含量在5-6%左右。

甲苯爆炸下限(V%) 为1.2，爆炸上限(V%) 为7，
8号车间反应釜废气出口管道中甲苯的含量处于爆炸极限之中。

（5）爆炸发生时间分析：
正常情况下8号车间反应釜废气，是先冷凝器冷冻和活性碳吸附回收
甲苯后，再排入废气总管。

甲苯吸附回收装置设备和管道金属材料制作，电气防爆、设备管道作防静电接地。

由于没有点火源，故甲苯吸附回收装置设备和管道没有发生过爆炸事故。

经过甲苯吸附回收装置后的废气甲苯浓度很低，故废气总管也没有发生过爆炸事故。

事故发生的当天，恰好8号车间废气甲苯吸附件回收装置检修停用，废气未经过甲苯吸附回收系统直接排入废气总管内。

此段管道为塑料管道，与总管为直角三通，8号车间反应釜废气出口管道中甲苯的含量在5-6%左右，处于甲苯爆炸极限范围内。

由于废气管道中甲苯气体浓度处于爆炸极限范围内；废气管道内气体流速快，废气管道材质为易产生静电的塑料，而且有直角三通易产生静电放电，具备了气体爆炸发生的四个要素，因此发生了废气爆炸。

三、防止废气处理系统爆炸的安全对策研究
直接燃烧法、催化燃烧法、蓄热式热氧化炉（RTO）设备本身，只有在点火时，如果违反操作规程，先送气后点火才会产生爆炸。

冷凝回收法、吸收法吸附法（直接吸附法、吸附-回收法、新型吸附-催化燃烧法）、直接燃烧法、催化燃烧法等废气处理设施本身一般不会产生爆炸。

防止废气处理系统爆炸的根本原因是废气中可燃气体的浓度过高和静电。

因此防止废气处理系统爆炸的主要措施，是要控制各废气吸入点吸入的各有机气体浓度小于爆炸下限，建议以爆炸下限30%为设防值（称
之为安全浓度）。

如果某点吸入的有机气体浓度过高，则应采取冷却或冷冻的方法，采用金属换热器械（如板式冷凝器）和金属管道（要防静电接地），使其中的有机气体安全地冷却成液体回流或收集到某容器，使进入废气收集系统的废气浓度降低到安全浓度。

以蓄热式热氧化炉（RTO）为例，仔细阅读其使用说明中，RTO设备生产厂家均提到只适用于低浓度(低于30%LFL)、大风量。

企业不仅要关注正常状况下，各废气吸入点吸入的废气浓度；更要关注非正常状态下，各废气吸入点吸入的废气浓度，例如要考虑反应器冲料、安全泄放等高浓度有机气体，大大高于爆炸下限，切不可排入只适用于低浓度有机废气处理系统，以防产生废气管道系统和处理设施发生爆炸事故。

由于废气管道连接许多设备和车间，废气处理系统的爆炸事故，严重时会引起其他设备或车间的连锁反应。

对有可能产生冲料和反应失控的反应器，企业应预先研究采取安全排放的措施，首先应采取温度和压力的检测报警或连锁等安全自动化手段，防止冲料现象和反应失控制的现象发生；其次应设计安全泄料设施，以满足万一产生冲料事故发生，或反应失控制安全泄放系统动作，大量有机体气体的安全泄放和处理，例如设计事故缓冲罐和活性碳吸附系统，甚至高空排放设施。

为防止有机废气处理系统爆炸事故，建议应从以下9个方面采取具体安全对策措施：
1、要对高浓度废气进行预处理，降低排入废气处理系统的可燃物浓
度，如对反应釜废气排放口设冷却或冷冻回收装置，或活性碳回收装置；禁止高于爆炸下限的可燃蒸汽和可燃气体排入废气管道系统。

2、要对废气中可燃物浓度进行检测、试验，控制各废气中易燃物质的浓度低于爆炸下限，进行正常工作状态或非正常工作状态下的可燃气体浓度检测。

3、废气中可燃物浓度处于爆炸极限范围时，要改变工艺或设备、或进行惰性化处理、并要做好防静电工作（消除一切可点火能量和物质）。

4、对可能会产生废气浓度接近爆炸下限的气体管道设置在线可燃气体浓度检测报警器。

5、反应釜应尽可能采用密闭式，避免有空气（氧气）进入反应釜和废气管道，降低高浓度废气中氧气含量，当然能惰性化（如充氮）更好。

6、对各车间内产生的废气进行分析，有可能产生禁忌物质的废气应分开处理。

7、当废气管道内可能沉积危险物质时（如活性碳、叠氮酸）时应考虑对废气管道进行定期清洗。

8、在废气管道设计、安装时须应考虑有一定的斜度，方便积液的排除，避免积液积聚过多而导致废气管变形和残留的混合物过多，引起二次爆炸；并对废气总管内的积液进行定时排液。

9、废气管道在各危险点（如支管接入总管处）设泄爆板，以减少爆炸气体大量回冲反应釜，产生连锁反应。

10、如经济实力许可，废气管道应优先采用不锈钢材料，并采取消除静电的措施。

四、小结
1、RTO蓄热式热力焚烧炉和催化氧化等废气处理设备一样，本身一般不会产生爆炸事故。

2、废气处理系统产生爆炸（废气管道爆炸、RTO蓄热式热力焚烧炉或催化氧化装置爆炸），其本质原因是其中的有机废气浓度高于爆炸下限，并存在静电、高热或明火等点火源。

3、在重视RTO蓄热式热力焚烧炉安全自动化功能（有机废气的浓度检测和连锁）时，更应重视各废气吸入点有机废气浓度的检测和预处理，并考虑冲料和失控状态时的紧急排放和处理，确保整个废气收集系统所有废气吸入点吸入的有机废气浓度处于安全浓度以下，从源头上消除废气收集系统发生气体爆炸的根源。