煙囪是用于排放煙氣或者廢氣的高聳建筑物。一般由筒壁、隔熱層、內(nèi)襯幾部分組成。工業(yè)中的常用設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)總是會(huì)面臨著如何預(yù)防腐蝕這一大難題，而煙囪的防腐蝕煙囪同樣面臨著相同的問(wèn)題，因此在進(jìn)行煙囪設(shè)計(jì)時(shí)，怎樣才能有效地預(yù)防腐蝕，也是工程師們需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

VOCs廢氣中大部分成分具有易燃性和爆炸性，治理技術(shù)中安全性是首先考慮的因素，如在RTO 使用過(guò)程中，因安全設(shè)計(jì)考慮不足和操作運(yùn)行不當(dāng)，也出現(xiàn)例如RTO失火、爆炸等安全問(wèn)題。有機(jī)廢氣中大部分成分具有易燃性和爆炸性，在有機(jī)廢氣治理中安全性是首先需要考慮的因素。RTO 爐安全設(shè)施應(yīng)與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入使用。在用RTO 爐時(shí)應(yīng)補(bǔ)充進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估論證，對(duì)于廢氣成分復(fù)雜的，應(yīng)進(jìn)行HAZOP 分析并采取相應(yīng)的安全措施。RTO 技術(shù)應(yīng)用上的局限性及環(huán)保企業(yè)設(shè)計(jì)水平參差不齊，在安全設(shè)計(jì)上考慮不足，造成了安全事故的發(fā)生。

企業(yè)VOCs成分復(fù)雜多樣、氣量不穩(wěn)定，尤其精細(xì)化工等企業(yè)間歇性生產(chǎn)的特點(diǎn)，使得有機(jī)廢氣濃度和廢氣量都會(huì)有間歇性變化。因此，在技術(shù)資料搜集時(shí)，應(yīng)根據(jù)企業(yè)實(shí)際，充分了解企業(yè)生產(chǎn)工藝和廢氣主要來(lái)源，合理選擇設(shè)備設(shè)施。必須要了解廢氣正常、最大和最小濃度，明確工藝過(guò)程中VOCs廢氣的排放特點(diǎn)及可能存在的突發(fā)因素。易反應(yīng)、易聚合的有機(jī)物(例如苯乙烯)不宜采用蓄熱氧化技術(shù)。

目前，對(duì)于新建企業(yè)VOCs廢氣處理設(shè)施，在整體總圖布置上已考慮用RTO 裝置布置，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，未發(fā)生安全生產(chǎn)事故。但絕大部分企業(yè)屬于提高有機(jī)廢氣治理效果，如新增RTO 裝置，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，將RTO 定義為明火設(shè)備，并嚴(yán)格按照GB50016-2014(2018 版)、GB50160-2018 復(fù)核RTO 設(shè)備與企業(yè)內(nèi)部各類設(shè)施的防火距離。新增的RTO 裝置可與廠內(nèi)化工工藝裝置視為聯(lián)合裝置，其設(shè)備、建筑物的防火間距應(yīng)按相鄰設(shè)備、建筑物的防火間距確定，其防火間距應(yīng)符合國(guó)標(biāo)規(guī)定。如果防火間距確無(wú)法滿足國(guó)標(biāo)規(guī)定，可考慮設(shè)置防火墻，或?qū)υㄖ镩T(mén)窗洞口封堵，形成不燃燒實(shí)體墻，其防火間距可小于國(guó)標(biāo)規(guī)定，但不得小于15 m。

對(duì)罐區(qū)儲(chǔ)罐大小呼吸有機(jī)廢氣收集，要按照防火類別分類收集，并設(shè)水封罐，以保證整個(gè)儲(chǔ)罐系統(tǒng)的安全。由于有機(jī)物的爆炸下限隨著氣體溫度的提高會(huì)大幅降低，同時(shí)化工企業(yè)有機(jī)廢氣的突發(fā)性排放，廢氣輸送管道應(yīng)在管道拐彎處加泄爆片，在裝置界區(qū)處設(shè)置管道阻火器。廢氣輸送管道材料的選擇要考慮腐蝕、靜電、成本等因素，金屬管道應(yīng)考慮防靜電設(shè)計(jì)。

對(duì)含有酸性氣體的有機(jī)廢氣，需要通過(guò)二級(jí)洗滌塔去除廢氣中酸性氣體，減少酸性氣體對(duì)RTO 爐體、閥門(mén)等設(shè)備腐蝕，同時(shí)洗滌塔也起到緩沖罐作用，避免有機(jī)廢氣局部區(qū)域出現(xiàn)混合不均勻，有機(jī)物濃度偏高。RTO 蓄熱體承重支架盡可能選擇316L材質(zhì)。對(duì)于不含酸性氣體的有機(jī)廢氣，要根據(jù)原始廢氣濃度，在廢氣入爐前設(shè)置緩沖箱，并在緩沖箱上設(shè)置應(yīng)急稀釋閥。RTO 爐通過(guò)設(shè)置緩沖罐、調(diào)整風(fēng)量等預(yù)處理設(shè)施，就可以嚴(yán)格控制RTO 爐入口有機(jī)物濃度和流速，保證相對(duì)平穩(wěn)、安全運(yùn)行。對(duì)于含塵廢氣要進(jìn)行除塵，否則廢氣進(jìn)入RTO爐內(nèi)，造成爐內(nèi)蓄熱體阻塞，影響換熱效率。

廢氣輸送管道設(shè)計(jì)

1.生產(chǎn)車(chē)間輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)

精細(xì)化工行業(yè)的產(chǎn)品通常是間歇式生產(chǎn)，廢氣排放氣量波動(dòng)性較大，生產(chǎn)車(chē)間輸送風(fēng)機(jī)如采用定頻控制，車(chē)間支管段內(nèi)壓力也會(huì)隨廢氣排放氣量波動(dòng)而變化，存在支管段內(nèi)廢氣壓力不穩(wěn)而泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。因此，車(chē)間輸送風(fēng)機(jī)前端建議增加壓力檢測(cè)點(diǎn)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)置壓力參數(shù)，與車(chē)間輸送風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖變頻控制，維持車(chē)間支管段內(nèi)壓力穩(wěn)定。

2.廢氣輸送管道坡度和排凝設(shè)置

精細(xì)化工行業(yè)廢氣成分復(fù)雜，波動(dòng)性大，車(chē)間預(yù)凈化一般會(huì)設(shè)置有冷凝和噴淋系統(tǒng)，起到“消谷平峰”的作用，然而，經(jīng)過(guò)冷凝和噴淋后的廢氣含有大量飽和水蒸氣，如設(shè)計(jì)不合理，廢氣輸送管道的拐點(diǎn)和低點(diǎn)會(huì)有積液凝聚，夏季積液揮發(fā)可能引發(fā)VOCs濃度超爆炸下限的風(fēng)險(xiǎn)，冬季積液凍結(jié)則可能造成管道損壞引發(fā)廢氣泄露的風(fēng)險(xiǎn)。因此，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.廢氣輸送管道防靜電設(shè)置

廢氣輸送管道一般距離較長(zhǎng)、管線復(fù)雜，氣體流速較快，管道內(nèi)會(huì)有靜電產(chǎn)生，如靜電大量積聚，會(huì)引發(fā)爆炸等安全事故。因此，廢氣輸送管道建議采用金屬管道，并依據(jù)《石油化工靜電接地設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，做好管道法蘭跨接和靜電接地。

4.廢氣輸送管道壓力控制設(shè)計(jì)

依據(jù)《大氣污染治理工程技術(shù)導(dǎo)則》要求，廢氣輸送管道整體宜呈微負(fù)壓狀態(tài)，可有效避免各管道內(nèi)廢氣泄露、相互串氣的風(fēng)險(xiǎn)。因此，廢氣輸送管道需要做風(fēng)壓平衡計(jì)算，確保管道呈微負(fù)壓狀態(tài)。以浙江嘉興某醫(yī)藥企業(yè)為例，計(jì)算步驟如下：

1）確定計(jì)算范圍：各單元風(fēng)機(jī)出口到RTO前風(fēng)機(jī)入口。

2）參照《簡(jiǎn)明通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，在6～14m/s流速范圍內(nèi)根據(jù)廢氣流量計(jì)算廢氣輸送管道管徑。

3）運(yùn)用風(fēng)壓平衡計(jì)算軟件：PipeFlowExpert。

4）選取介質(zhì)為廢氣（空氣），基本參數(shù)如表1所示。

5）管道材質(zhì)選擇，該企業(yè)管道材質(zhì)選取PP，絕對(duì)粗糙度系數(shù)為0.005mm。

6）管道走向繪制、管段長(zhǎng)度和管徑輸入。

7）各單元廢氣流量輸入、RTO前風(fēng)機(jī)壓力擬輸入。

8）得出該企業(yè)全廠風(fēng)壓平衡計(jì)算數(shù)據(jù)，如圖1所示。

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由圖1可知，該企業(yè)各節(jié)點(diǎn)位置負(fù)壓最小值為－350Pa，處于微負(fù)壓狀態(tài)，滿足設(shè)計(jì)要求。此外，建議在廢氣輸送管道與車(chē)間各支管節(jié)點(diǎn)位置設(shè)置壓力檢測(cè)點(diǎn)，遠(yuǎn)傳操作界面，實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保廢氣輸送管道與車(chē)間支管節(jié)點(diǎn)位置負(fù)壓，避免各節(jié)點(diǎn)位置泄漏、串氣。

5.廢氣輸送管道阻火器和壓力泄放設(shè)置

通過(guò)對(duì)江蘇多家醫(yī)藥化工企業(yè)RTO爐的安全事故調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)廢氣輸送管道是目前發(fā)生爆炸事故的重災(zāi)區(qū)，因此，各生產(chǎn)車(chē)間出口管道上建議設(shè)置阻火器，避免爆炸事故擴(kuò)散到各生產(chǎn)車(chē)間，并在廢氣輸送管道的關(guān)鍵位置設(shè)置泄爆口，保證整個(gè)系統(tǒng)能夠及時(shí)、有效的泄爆。依據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求，RTO屬于明火設(shè)備，如RTO系統(tǒng)回火，會(huì)引發(fā)廢氣輸送管道起火或爆炸等安全事故，因此，廢氣輸送管道與RTO系統(tǒng)主體對(duì)接位置需設(shè)置阻火器，防止并阻斷RTO系統(tǒng)回火。

RTO爐中煙囪的腐蝕主要發(fā)生在煙囪內(nèi)部煙道、采樣平臺(tái)與煙囪外壁的連接處、以及煙囪的焊接處等部位。

煙囪的腐蝕介紹

1、煙道部位

首先，要弄清楚煙道為什么會(huì)容易發(fā)生腐蝕，主要原因還是與煙囪所排放的氣體有關(guān)，一般需要排放的氣體溫度都會(huì)比環(huán)境溫度要高，而煙氣在通過(guò)煙囪排放的過(guò)程中溫度就會(huì)不斷地降低，排放氣體中的水汽就容易結(jié)露，附于煙囪內(nèi)壁上，在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中容易發(fā)生腐蝕，由于排放的氣體中可能會(huì)含有硫，氮等元素，在經(jīng)過(guò)高溫之后就會(huì)生成二氧化硫，氮氧化物等物質(zhì)，雖然廢氣在到達(dá)煙囪之前已經(jīng)經(jīng)歷了一系列的處理，但是還會(huì)有少量剩余的二氧化硫及氮氧化物等物質(zhì)混在煙氣中，與煙氣中冷凝出的水分混合形成酸性溶液，更加容易加快煙囪的腐蝕。在應(yīng)對(duì)此種情況中，常用的措施是在鋼煙囪內(nèi)設(shè)置防腐內(nèi)襯，避免煙氣與煙囪的直接接觸，從而達(dá)到防腐蝕的目的。

2、煙囪外部

平臺(tái)與煙囪連接處以及煙囪有焊縫的部位易腐蝕主要原因是焊接后對(duì)焊縫的處理不夠完善，焊接符合要求之后，應(yīng)對(duì)焊縫進(jìn)行打磨，由于煙囪外部以及檢修平臺(tái)不與廢氣直接接觸，因此外部防腐通過(guò)刷漆的方法就能實(shí)現(xiàn)。在涂刷油漆之前，應(yīng)對(duì)表面進(jìn)行除銹，噴漆時(shí)對(duì)焊縫的部位多加留意。在設(shè)備安裝完成之后，應(yīng)對(duì)在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中由于磕碰掉漆的部位進(jìn)行補(bǔ)漆。

當(dāng)然煙囪易發(fā)生腐蝕，一方面與介質(zhì)有關(guān)，另一方面與煙囪本身材質(zhì)也有著直接的關(guān)系。在考慮防腐時(shí)，可以采用本身耐腐蝕性較強(qiáng)的材料，比如采用玻璃鋼、合金鋼等。

煙囪內(nèi)襯材料

在應(yīng)對(duì)煙囪防腐的內(nèi)襯材料中，常用的有硼硅酸鹽玻璃泡沫磚、玻璃鱗片樹(shù)脂涂料、呋喃膠泥、OM涂料等。

1、硼硅酸鹽玻璃泡沫磚

硼硅酸鹽玻璃泡沫磚是以硼酸玻璃為基礎(chǔ)制成的，具有封閉微孔的結(jié)構(gòu)，能阻止煙氣、酸冷凝物和水分的滲透，并且本身化學(xué)活性較低，不宜與其他物質(zhì)放生反應(yīng)，可以有效起到防腐蝕的作用。另外使用此種材料作內(nèi)襯還具有  質(zhì)量輕；易施工；可耐受390～516℃的高溫，耐熱性好，同時(shí)也是極好的隔熱材料，使用在鋼制煙囪中時(shí)可以省去隔熱層，而且不用單獨(dú)設(shè)置加固和支撐件，這種泡沫塊可直接粘貼在鋼板表面，無(wú)需錨固。

2、呋喃膠泥

呋喃膠泥，同樣是一種樹(shù)脂材料，耐熱性好、粘結(jié)強(qiáng)度高，是耐酸耐堿的理想粘結(jié)劑，能抵抗有機(jī)溶劑的腐蝕，在環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛等樹(shù)脂材料不適用的場(chǎng)合，呋喃膠泥同樣可以勝任。例如可以使用在有氫氟酸腐蝕的環(huán)境中。主要優(yōu)點(diǎn)除了耐腐蝕性外，還有快速固化性，并且在-5到10℃環(huán)境下同壓根可以正常固化。 

3、玻璃鱗片樹(shù)脂涂料

玻璃鱗片樹(shù)脂涂料是一種高耐蝕耐溫材料，將經(jīng)過(guò)處理的鱗片狀玻璃以重疊排列的方式填充在乙烯基酯樹(shù)脂中，因此有較好的抗?jié)B透性和耐腐蝕性。還具有耐水解性、具有較高的耐熱性和耐寒性，在溫度有驟變的情況下，依然有較好的表現(xiàn)。最為常用的是VEGF鱗片涂料，此種涂料與碳鋼基體有著很高的粘結(jié)強(qiáng)度，因此涂層不易產(chǎn)生龜裂、分層或剝離，附著力和沖擊強(qiáng)度較好，在保證耐腐蝕性的同時(shí)也能有較好的耐用性。

4、OM涂料

OM涂料是一種以高分子滲透聚合物為有效成分的高效防腐涂料，在常溫下可以自干，適合沒(méi)有涂料烘干設(shè)備加工廠或者施工現(xiàn)場(chǎng)等場(chǎng)合使用。涂料固化以后，漆膜具有很高的硬度和致密性且附著力好，對(duì)一氧化碳、二氧化硫等氣體具有很好的隔絕作用。常溫下在水中浸泡90天沒(méi)有明顯變化，并且可以在220℃的高溫下長(zhǎng)期使用；可以承受濃度為5%的稀酸（硫酸、硝酸、鹽酸）以及30%硫酸的侵蝕，具有很強(qiáng)的防腐蝕性。

在醫(yī)化行業(yè)RTO運(yùn)行實(shí)例中，由于進(jìn)口廢氣的復(fù)雜性，經(jīng)常會(huì)碰到腐蝕性介質(zhì)，是的我們?cè)跓焽柙O(shè)計(jì)時(shí)，通常要面對(duì)這些問(wèn)題。