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)計時總是會面臨著如何預(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題，因此在進(jìn)行煙囪設(shè)計時，怎樣才能有效地預(yù)防腐蝕，也是工程師們需要重點考慮的問題。

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 使用過程中，因安全設(shè)計考慮不足和操作運行不當(dāng)，也出現(xiàn)例如RTO失火、爆炸等安全問題。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)與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投入使用。在用RTO 爐時應(yīng)補充進(jìn)行安全風(fēng)險評估論證，對于廢氣成分復(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)計水平參差不齊，在安全設(shè)計上考慮不足，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，使得有機(jī)廢氣濃度和廢氣量都會有間歇性變化。因此，在技術(shù)資料搜集時，應(yīng)根據(jù)企業(yè)實際，充分了解企業(yè)生產(chǎn)工藝和廢氣主要來源，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，明確工藝過程中VOCs廢氣的排放特點及可能存在的突發(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)計時，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)符合國標(biāo)規(guī)定。如果防火間距確無法滿足國標(biāo)規(guī)定，可考慮設(shè)置防火墻，或?qū)υㄖ镩T窗洞口封堵，形成不燃燒實體墻，其防火間距可小于國標(biāo)規(guī)定，但不得小于15 m。

對罐區(qū)儲罐大小呼吸有機(jī)廢氣收集，要按照防火類別分類收集，并設(shè)水封罐，以保證整個儲罐系統(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大幅降低，同時化工企業(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。

對含有酸性氣體的有機(jī)廢氣，需要通過二級洗滌塔去除廢氣中酸性氣體，減少酸性氣體對RTO 爐體、閥門等設(shè)備腐蝕，同時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，保證相對平穩(wěn)、安全運行。對于含塵廢氣要進(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

1.生產(chǎn)車間輸送系統(tǒng)設(shè)計

精細(xì)化工行業(yè)的產(chǎn)品通常是間歇式生產(chǎn)，廢氣排放氣量波動性較大，生產(chǎn)車間輸送風(fēng)機(jī)如采用定頻控制，車間支管段內(nèi)壓力也會隨廢氣排放氣量波動而變化，存在支管段內(nèi)廢氣壓力不穩(wěn)而泄漏的風(fēng)險。因此，車間輸送風(fēng)機(jī)前端建議增加壓力檢測點，并根據(jù)現(xiàn)場實際情況設(shè)置壓力參數(shù)，與車間輸送風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖變頻控制，維持車間支管段內(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，波動性大，車間預(yù)凈化一般會設(shè)置有冷凝和噴淋系統(tǒng)，起到“消谷平峰”的作用，然而，經(jīng)過冷凝和噴淋后的廢氣含有大量飽和水蒸氣，如設(shè)計不合理，廢氣輸送管道的拐點和低點會有積液凝聚，夏季積液揮發(fā)可能引發(fā)VOCs濃度超爆炸下限的風(fēng)險，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。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)計規(guī)范》要求，設(shè)計管道坡度，并在管道拐角和低點設(shè)置排凝點，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、管線復(fù)雜，氣體流速較快，管道內(nèi)會有靜電產(chǎn)生，如靜電大量積聚，會引發(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

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。因此，廢氣輸送管道需要做風(fēng)壓平衡計算，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，計算步驟如下：

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

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

3）運用風(fēng)壓平衡計算軟件：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，絕對粗糙度系數(shù)為0.005mm。

6）管道走向繪制、管段長度和管徑輸入。

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)點位置負(fù)壓最小值為－350Pa，處于微負(fù)壓狀態(tài)，滿足設(shè)計要求。此外，建議在廢氣輸送管道與車間各支管節(jié)點位置設(shè)置壓力檢測點，遠(yuǎn)傳操作界面，實時監(jiān)控，確保廢氣輸送管道與車間支管節(jié)點位置負(fù)壓，避免各節(jié)點位置泄漏、串氣。

5.廢氣輸送管道阻火器和壓力泄放設(shè)置

通過對江蘇多家醫(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，保證整個系統(tǒng)能夠及時、有效的泄爆。依據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》要求，RTO屬于明火設(shè)備，如RTO系統(tǒng)回火，會引發(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比環(huán)境溫度要高，而煙氣在通過煙囪排放的過程中溫度就會不斷地降低，排放氣體中的水汽就容易結(jié)露，附于煙囪內(nèi)壁上，在長期的使用過程中容易發(fā)生腐蝕，由于排放的氣體中可能會含有硫，氮等元素，在經(jīng)過高溫之后就會生成二氧化硫，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焊縫的處理不夠完善，焊接符合要求之后，應(yīng)對焊縫進(jìn)行打磨，由于煙囪外部以及檢修平臺不與廢氣直接接觸，因此外部防腐通過刷漆的方法就能實現(xiàn)。在涂刷油漆之前，應(yīng)對表面進(jìn)行除銹，噴漆時對焊縫的部位多加留意。在設(shè)備安裝完成之后，應(yīng)對在運輸和安裝過程中由于磕碰掉漆的部位進(jìn)行補漆。

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，可以采用本身耐腐蝕性較強的材料，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，同時也是極好的隔熱材料，使用在鋼制煙囪中時可以省去隔熱層，而且不用單獨設(shè)置加固和支撐件，這種泡沫塊可直接粘貼在鋼板表面，無需錨固。

2、呋喃膠泥

呋喃膠泥，同樣是一種樹脂材料，耐熱性好、粘結(jié)強度高，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)氧樹脂、酚醛等樹脂材料不適用的場合，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、玻璃鱗片樹脂涂料

玻璃鱗片樹脂涂料是一種高耐蝕耐溫材料，將經(jīng)過處理的鱗片狀玻璃以重疊排列的方式填充在乙烯基酯樹脂中，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)強度，因此涂層不易產(chǎn)生龜裂、分層或剝離，附著力和沖擊強度較好，在保證耐腐蝕性的同時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，適合沒有涂料烘干設(shè)備加工廠或者施工現(xiàn)場等場合使用。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天沒有明顯變化，并且可以在220℃的高溫下長期使用；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，具有很強的防腐蝕性。

在醫(yī)化行業(yè)RTO運行實例中，由于進(jìn)口廢氣的復(fù)雜性，經(jīng)常會碰到腐蝕性介質(zhì)，是的我們在煙囪設(shè)計時，通常要面對這些問題。