蓄热燃烧法工业有机废气治理安全设计——修订版
发布日期：2020/2/27
一、污染物与污染负荷的确定
1、废气资料收集
应根据工程设计需要收集工业有机废气理化性质等原始资料，主要包括以下内容：
①废气风量（正常值、最大值、最小值）；
②废气温度（正常值、最大值、最小值）；
③废气压力、湿度、含氧量；
④废气中VOCs组分及浓度（正常值、最大值、最小值）；
⑤废气中颗粒物组分及浓度；
⑥产生污染物设备情况及工作制度；
⑦废气排放方式（连续/间歇、波动周期）。
⑧改造项目需确定现有收集设施状况、现有管道数据（直径、长度、弯头数量）、废气压力、预处理设施状况；新建项目需确定排放点与环保装置的距离、估计弯头数量。
⑨最好是能确定废气风量及废物浓度/颗粒物浓度的变化规律（即①+④+⑤组合条件），便于更准确设计：
a、废气风量正常值+此时的VOCs浓度/颗粒物浓度；
b、废气风量最大值+此时的VOCs浓度/颗粒物浓度；
c、废气风量最小值+此时的VOCs浓度/颗粒物浓度；
2、有机物混合气体爆炸下限计算
①进入蓄热燃烧装置的有机物浓度应低于其爆炸下限下限的25%。
②对于不含惰性气体的混合有机物的废气，计算公式如下：
Lf=（V1+V2+…+Vn）/(V1/L1+V2/L2+…+Vn/Ln)
式中：Lf ——混合气体爆炸下限，%；
V1，V2，…，Vn ——混合可燃有机废气中各组分所占的体积百分数，%；
L1，L2，…，Ln ——混合有机废气中各可燃组分的爆炸下限，%；
n ——混合有机废气中所含有机化合物的种数。
③对于含有惰性气体的混合有机物的废气，计算公式如下：
Lm=Lf×（1/（1-B））/(1+Lf×B/(1-B))——式中各数值取显示值（如实际值2.00%，显示值2.00%，则输入值为0.02）
Lm=100×Lf×（100/（100-B））/(100+Lf×B/(100-B))—— 式中各数值取显示值（如实际值2.00%，显示值2.00，则输入值为2.00）
B——惰性气体体积含量；Lm——含惰性气体的爆炸极限;Lf——意义同前
④温度对爆炸下限的影响
LEL数据都是在常温下测得的（25℃），但温度对LEL有影响，即随着温度的升高而降低，计算的经验公式为：
LELt=LEL25×（1-0.000784×（t-25））
式中：t——实际温度，℃；
LELt——温度t℃时的LEL；
LEL25——温度25℃时的LEL（即手册中的数据）；
注1：此公式只适用于计算温度对爆炸下限的影响。
注2：有些手册中的LEL数据是20℃测得的，则公式中（t-25）应修正为（t-20）。
⑤压力对爆炸下限的影响
a、在0.1～2.0MPa的压力下，对爆炸下限影响不大（可忽略），对爆炸上限影响较大；
b、当压力大于2.0MPa时，爆炸下限变小，爆炸上限变大，爆炸范围扩大；
c、初始压力增大，气体爆炸极限也变大，爆炸危险性增加；
d、初始压力减小，爆炸极限范围缩小，当压力降到一定数值时，下限与上限重合，爆炸极限范围缩小为零，达到临界压力；
3、易反应、易聚合（自聚）的有机物不宜采用蓄热燃烧法处理。
4、建议低闪点、高挥发性有机物不采用蓄热燃烧法处理。
5、进入蓄热燃烧装置的废气中颗粒物浓度应低于5mg/m3，含有焦油、漆雾等黏性物质时应从严控制。
6、进入蓄热燃烧装置的废气流量、温度、压力和污染物浓度不宜出现较大波动。
7、当废气产生点较多、彼此距离较远时，在满足风管相关设计规范、风压平衡的基础上，应适当分设多套收集系统或设置中继风机。
二、废气预处理
预处理工艺应根据废气的成分、性质、污染物的含量、排放状况等因素进行选择。
1、废气浓度控制
进入蓄热燃烧装置的有机物浓度应低于其爆炸下限下限的25%，如果废气浓度过高，应采取措施降低浓度，控制在爆炸下限的25%以下：
①冷凝：用低温介质冷凝废气；
②吸收：包括物理吸收和化学吸收；
③吸附：包括物理吸附和化学吸附；
④稀释：废气浓度不是特别高的情况下，工程上常用惰性气体或空气（确保安全的前提下）稀释废气，使其浓度在爆炸下限的25%以下。
⑤当废气浓度比较高，需经技术经济比较后选择合适方法，或采用其他焚烧方法处理。
2、其他因素
①当废气含有酸、碱类气体时，宜采用中和吸收等工艺进行去除。
②当废气中的颗粒物含量较高时，应采用过滤、喷淋、静电捕集等方式进行预处理。
3、废气排放状况波动
1）单股废气
①设置缓冲罐，可以缓解一定程度的废气量波动和废气压力波动；
②废气管路设置泄爆口，泄放超压废气；
③废气管路设置可燃气体浓度检测仪（需确保足够的响应时间），通过补充空气（或惰性气体）进行稀释，确保废气浓度在爆炸下限的25%以下；
2）多股废气
①设置混合罐，缓解废气压力和浓度的不均衡；
②对于压力波动较大的一股或几股废气（如安全泄放装、事故排放），设置缓冲罐，可以缓解、避免废气总管的压力波动；
③废气总管设置可燃气体浓度检测仪（需确保足够的响应时间），通过补充空气（或惰性气体）进行稀释，确保废气浓度在爆炸下限的25%以下；
三、安全措施
1、废气浓度控制
当废气浓度波动较大时，设置可燃气体浓度检测报警，并采取缓冲、稀释等措施，确保进入蓄热燃烧装置的废气浓度低于爆炸下限的25%；
2、可燃粉尘含量控制
当废气中的可燃粉尘含量较高时，采用过滤、喷淋、静电捕集等方式进行处理；
3、防回火安全设计
在废气进入RTO前的管道上安装阻火器（回火防止器），阻止火焰垂直传播和扩散。当废气回火时，阻火器内金属丝网器壁效应使热量很快被吸收和驱散，使火焰熄灭，阻止可燃气体火焰的蔓延和防止回火而引起爆炸；
4、焚烧系统安全设计
①风机、电机和置于现场的电气仪表等设备的防爆等级应不低于现场级别；
②当废气管道、排烟管道采用金属材质时，应采取法兰跨接、系统接地等措施，防止静电产生和积聚；
③蓄热燃烧装置应安装符合GB 50057规定的避雷装置；
④蓄热燃烧装置应具备短路保护和接地保护功能，接地电阻应小于4Ω；
⑤燃料供给系统应设置高低压保护和泄漏报警装置；
⑥压缩空气系统应设置低压保护和报警装置；
⑦蓄热燃烧装置应设安全可靠的火焰控制系统、温度监测系统、压力控制系统等；
⑧蓄热燃烧装置应具有过热保护功能；
⑨换向阀宜采用提升阀、旋转阀、蝶阀等类型，其材质应具有耐磨、耐高温、耐腐蚀等性能，适应频繁切换，泄漏率应低于0.2 %。
⑩监控主要运行参数的仪表，应选用质量可靠、稳定的仪表
5、废气收集安全措施
①当废气管道内可能沉积危险物质时（如碳粉、叠氮化合物等）时应考虑对废气管道进行定期清洗；
②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。
③优化收集系统。对吸风罩、风机选用进行规范设计，同时废气收集管线需统筹规划，形成支管→主管→处理装置→总排口的收集处理系统，确保废气收集效果；
1、废气资料收集
应根据工程设计需要收集工业有机废气理化性质等原始资料，主要包括以下内容：
①废气风量（正常值、最大值、最小值）；
②废气温度（正常值、最大值、最小值）；
③废气压力、湿度、含氧量；
④废气中VOCs组分及浓度（正常值、最大值、最小值）；
⑤废气中颗粒物组分及浓度；
⑥产生污染物设备情况及工作制度；
⑦废气排放方式（连续/间歇、波动周期）。
⑧改造项目需确定现有收集设施状况、现有管道数据（直径、长度、弯头数量）、废气压力、预处理设施状况；新建项目需确定排放点与环保装置的距离、估计弯头数量。
⑨最好是能确定废气风量及废物浓度/颗粒物浓度的变化规律（即①+④+⑤组合条件），便于更准确设计：
a、废气风量正常值+此时的VOCs浓度/颗粒物浓度；
b、废气风量最大值+此时的VOCs浓度/颗粒物浓度；
c、废气风量最小值+此时的VOCs浓度/颗粒物浓度；
2、有机物混合气体爆炸下限计算
①进入蓄热燃烧装置的有机物浓度应低于其爆炸下限下限的25%。
②对于不含惰性气体的混合有机物的废气，计算公式如下：
Lf=（V1+V2+…+Vn）/(V1/L1+V2/L2+…+Vn/Ln)
式中：Lf ——混合气体爆炸下限，%；
V1，V2，…，Vn ——混合可燃有机废气中各组分所占的体积百分数，%；
L1，L2，…，Ln ——混合有机废气中各可燃组分的爆炸下限，%；
n ——混合有机废气中所含有机化合物的种数。
③对于含有惰性气体的混合有机物的废气，计算公式如下：
Lm=Lf×（1/（1-B））/(1+Lf×B/(1-B))——式中各数值取显示值（如实际值2.00%，显示值2.00%，则输入值为0.02）
Lm=100×Lf×（100/（100-B））/(100+Lf×B/(100-B))—— 式中各数值取显示值（如实际值2.00%，显示值2.00，则输入值为2.00）
B——惰性气体体积含量；Lm——含惰性气体的爆炸极限;Lf——意义同前
④温度对爆炸下限的影响
LEL数据都是在常温下测得的（25℃），但温度对LEL有影响，即随着温度的升高而降低，计算的经验公式为：
LELt=LEL25×（1-0.000784×（t-25））
式中：t——实际温度，℃；
LELt——温度t℃时的LEL；
LEL25——温度25℃时的LEL（即手册中的数据）；
注1：此公式只适用于计算温度对爆炸下限的影响。
注2：有些手册中的LEL数据是20℃测得的，则公式中（t-25）应修正为（t-20）。
⑤压力对爆炸下限的影响
a、在0.1～2.0MPa的压力下，对爆炸下限影响不大（可忽略），对爆炸上限影响较大；
b、当压力大于2.0MPa时，爆炸下限变小，爆炸上限变大，爆炸范围扩大；
c、初始压力增大，气体爆炸极限也变大，爆炸危险性增加；
d、初始压力减小，爆炸极限范围缩小，当压力降到一定数值时，下限与上限重合，爆炸极限范围缩小为零，达到临界压力；
3、易反应、易聚合（自聚）的有机物不宜采用蓄热燃烧法处理。
4、建议低闪点、高挥发性有机物不采用蓄热燃烧法处理。
5、进入蓄热燃烧装置的废气中颗粒物浓度应低于5mg/m3，含有焦油、漆雾等黏性物质时应从严控制。
6、进入蓄热燃烧装置的废气流量、温度、压力和污染物浓度不宜出现较大波动。
7、当废气产生点较多、彼此距离较远时，在满足风管相关设计规范、风压平衡的基础上，应适当分设多套收集系统或设置中继风机。
二、废气预处理
预处理工艺应根据废气的成分、性质、污染物的含量、排放状况等因素进行选择。
1、废气浓度控制
进入蓄热燃烧装置的有机物浓度应低于其爆炸下限下限的25%，如果废气浓度过高，应采取措施降低浓度，控制在爆炸下限的25%以下：
①冷凝：用低温介质冷凝废气；
②吸收：包括物理吸收和化学吸收；
③吸附：包括物理吸附和化学吸附；
④稀释：废气浓度不是特别高的情况下，工程上常用惰性气体或空气（确保安全的前提下）稀释废气，使其浓度在爆炸下限的25%以下。
⑤当废气浓度比较高，需经技术经济比较后选择合适方法，或采用其他焚烧方法处理。
2、其他因素
①当废气含有酸、碱类气体时，宜采用中和吸收等工艺进行去除。
②当废气中的颗粒物含量较高时，应采用过滤、喷淋、静电捕集等方式进行预处理。
3、废气排放状况波动
1）单股废气
①设置缓冲罐，可以缓解一定程度的废气量波动和废气压力波动；
②废气管路设置泄爆口，泄放超压废气；
③废气管路设置可燃气体浓度检测仪（需确保足够的响应时间），通过补充空气（或惰性气体）进行稀释，确保废气浓度在爆炸下限的25%以下；
2）多股废气
①设置混合罐，缓解废气压力和浓度的不均衡；
②对于压力波动较大的一股或几股废气（如安全泄放装、事故排放），设置缓冲罐，可以缓解、避免废气总管的压力波动；
③废气总管设置可燃气体浓度检测仪（需确保足够的响应时间），通过补充空气（或惰性气体）进行稀释，确保废气浓度在爆炸下限的25%以下；
三、安全措施
1、废气浓度控制
当废气浓度波动较大时，设置可燃气体浓度检测报警，并采取缓冲、稀释等措施，确保进入蓄热燃烧装置的废气浓度低于爆炸下限的25%；
2、可燃粉尘含量控制
当废气中的可燃粉尘含量较高时，采用过滤、喷淋、静电捕集等方式进行处理；
3、防回火安全设计
在废气进入RTO前的管道上安装阻火器（回火防止器），阻止火焰垂直传播和扩散。当废气回火时，阻火器内金属丝网器壁效应使热量很快被吸收和驱散，使火焰熄灭，阻止可燃气体火焰的蔓延和防止回火而引起爆炸；
4、焚烧系统安全设计
①风机、电机和置于现场的电气仪表等设备的防爆等级应不低于现场级别；
②当废气管道、排烟管道采用金属材质时，应采取法兰跨接、系统接地等措施，防止静电产生和积聚；
③蓄热燃烧装置应安装符合GB 50057规定的避雷装置；
④蓄热燃烧装置应具备短路保护和接地保护功能，接地电阻应小于4Ω；
⑤燃料供给系统应设置高低压保护和泄漏报警装置；
⑥压缩空气系统应设置低压保护和报警装置；
⑦蓄热燃烧装置应设安全可靠的火焰控制系统、温度监测系统、压力控制系统等；
⑧蓄热燃烧装置应具有过热保护功能；
⑨换向阀宜采用提升阀、旋转阀、蝶阀等类型，其材质应具有耐磨、耐高温、耐腐蚀等性能，适应频繁切换，泄漏率应低于0.2 %。
⑩监控主要运行参数的仪表，应选用质量可靠、稳定的仪表
5、废气收集安全措施
①当废气管道内可能沉积危险物质时（如碳粉、叠氮化合物等）时应考虑对废气管道进行定期清洗；
②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。
③优化收集系统。对吸风罩、风机选用进行规范设计，同时废气收集管线需统筹规划，形成支管→主管→处理装置→总排口的收集处理系统，确保废气收集效果；
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