深度 | 18臺RTO,218個超標情況對比分析
閱讀導語: RTO是目前VOCs末端治理中運行最廣泛且高效的技術之一,也是近些年來增加較快的治理設施。雖然RTO的治理效率高,但因系統(tǒng)的復雜性及其他客觀因素導致RTO運行過程中超標的頻率還是較高。 筆者收集了18臺正在服役運行的RTO,從廢氣工況、RTO系統(tǒng)本身、公用工程、儀表故障、配套系統(tǒng)及其他問題等6個大指標體系梳理了218次超標情況,重點分析了超標原因及預防措施。
指標解釋
廢氣工況:主要是分析進入RTO時的廢氣濃度,風量等數(shù)據變化引起的超標現(xiàn)象。廢氣工況變化主要影響的是RTO的燃燒溫度,停留時間及因安全考慮直接旁路排放; RTO系統(tǒng)本身:主要是分析RTO本身設施運行狀態(tài)引起的超標現(xiàn)象。重點集中在點火系統(tǒng),各類閥門,空壓系統(tǒng)(僅考慮RTO系統(tǒng)內部的空壓系統(tǒng)),各類風機,蓄熱體等核心材料方面; 公用工程:主要是研究公用工程變化引起的超標現(xiàn)象。主要是從電力系統(tǒng)、壓力系統(tǒng)(僅考慮進入RTO前的公用系統(tǒng))、能源系統(tǒng)等三方面分析; 儀表故障:主要是分析末端治理系統(tǒng)中的儀表故障引起的設備連鎖導致的超標現(xiàn)象。主要分為LEL儀表故障和RTO內部的儀表故障; 配套系統(tǒng):主要是分析末端治理系統(tǒng)中的其他配套系統(tǒng)的故障引起的超標現(xiàn)場。主要分析控制系統(tǒng)和風機(系統(tǒng)主風機)等兩方面; 其他問題:主要是分析末端治理系統(tǒng)在運行過程中的其他問題導致的超標現(xiàn)場。主要是考慮設備的密封性,員工的日常操作等。
數(shù)據分析
1) 超標情況分析:主要分析六大指標體系及細分指標的超標情況等。 從筆者獲取的數(shù)據中可知:18臺RTO,共出現(xiàn)218次超標現(xiàn)象。 其中,RTO系統(tǒng)本身和公用工程超標次數(shù)最多,分別為89次和45次,占比分別在40.83%和20.64%。 進一步表明,RTO系統(tǒng)本身的質量設計和運行效果是保障RTO的穩(wěn)定達標的關鍵。
進一步將6大類指標體系,按照實際的超標原因細分到各個核心部件,共17個二級指標。 從分析的數(shù)據來看,閥門類的故障引起的超標次數(shù)最多,接近60次,占了所有超標原因的27%以上,與實際情況也相符。 令人意外的是,因電力系統(tǒng)導致的RTO治理系統(tǒng)超標,排在第二,達到33次。 電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,也是制約末端治理系統(tǒng)穩(wěn)定的關鍵因素。
2) 超標濃度分析:主要二級指標的超標的濃度情況。 將18臺RTO中的218個超標數(shù)據,從17個二級指標出發(fā),按照最高濃度和平均濃度進行歸類和對比,分析各指標出現(xiàn)故障所導致的超標濃度峰值。 從獲得數(shù)據分析發(fā)現(xiàn):濃度瞬高,直接通過應急安全旁路排出的廢氣,是所有超標情況下濃度最高,而且平均值也是最高,與實際情況下相吻合。 根據監(jiān)測到的數(shù)據分析,平均值濃度達到500mg/m3。 值得注意的是因LEL儀表故障和蓄熱體故障所導致的超標濃度:LEL儀表故障,導致廢氣未經任何人處理直接從旁路排放,相對排放濃度較高。 而蓄熱體故障或者堵塞,廢氣換熱效率不佳,直接影響RTO的燃燒問題及效率,從而導致排放濃度較高。 從獲取的數(shù)據中進一步來看,閥門故障是不可忽視的一點,雖然閥門引起的可能是部分廢氣的泄漏,但整體的排放濃度,尤其是瞬時最高濃度值高達1200mg/m3。 3)同故障的頻率分析:主要是統(tǒng)計2021-2023年期間,同一臺設備出現(xiàn)同一故障的頻率和次數(shù),分析故障率的頻發(fā)情況。由于對比分析數(shù)據較多,本文僅選取幾臺設備進行對比分析。
從整體數(shù)據來看,從2021年的11次,到2023年的46次,說明了隨著設備的運行時間增加,設備的故障次數(shù)也再逐年增加。 從單一故障的重復率來看,呈現(xiàn)極強的重復性。即:當某一種故障出現(xiàn)后,只是做一定改善后再次出現(xiàn)相同的故障概率比較高。 閥門故障,LEL儀表故障與運行有著極強的關聯(lián),當兩者一旦出現(xiàn)故障后,再次出現(xiàn)故障的可能性極強,而且隨著運行時間增加,出現(xiàn)故障的頻率明顯加快。
原因分析
前文已從多個角度分析,廢氣超標與各個指標的關聯(lián)。而每個指標的故障其實存在多種原因,本節(jié)主要重點分析造成指標故障的一些典型原因。 因統(tǒng)計調研時,企業(yè)所給的原因相對較模糊,故只針對描述比較清晰的原因進行對比分析。
從上述統(tǒng)計數(shù)據來看,閥門出現(xiàn)故障的原因比較多,主要集中在卡殼/卡頓與腐蝕為主,與實際運行工況相吻合。 令人意外的是,電力系統(tǒng)中由于電廠跳閘或者是供電不足導致的設備停機的次數(shù)居然高達15次,當然電力系統(tǒng)與屬地關聯(lián)性比較強。 而控制系統(tǒng)也出現(xiàn)12次故障,這也是出乎意料。 同時得重點關注儀器儀表的故障,LEL、溫度和壓力變送器都出現(xiàn)不同程度的損壞,儀器儀表是設備正常運行的關鍵,是量化參數(shù)的核心,日常管理當中必須加強對儀表的監(jiān)管。 當然除了常規(guī)性的故障原因外,表格中標黃的原因是少見而且容易被忽視的。 以空壓系統(tǒng)為例,日常的管理或者維修重點關注都在空壓機上,但此次出現(xiàn)了“空壓管道因低溫出現(xiàn)結冰狀況”的原因,基本上在日常管理中不會關注;再比如主風機故障的原因中,日常排查中很少會關注風扇/散熱系統(tǒng)的問題,這也導致很少能排查到“風扇/散熱系統(tǒng)故障”的原因。 最后,人工的誤操作導致的故障也不可忽視,雖然人工誤操作的概率很低,但在實際運行過程中確實存在,故在日常管理中必須重視。
結論與建議
結論1:RTO系統(tǒng)本身的故障所引起的廢氣超標是所有指標當中影響最大,也是減少超標現(xiàn)象主要的攻克點,進一步說明RTO系統(tǒng)本身的質量設計和運行效果是保障RTO的穩(wěn)定達標的關鍵。 結論2:RTO系統(tǒng)本身的故障中,因各類閥門而導致的故障是最為常見的,也是所有故障中占比最大的,進一步分析發(fā)現(xiàn):閥門卡頓/卡殼及閥門腐蝕所導致的泄漏是造成閥門出現(xiàn)故障的主要元兇。 結論3:根據調研數(shù)據,電力系統(tǒng)出現(xiàn)的故障較高,而從數(shù)據分析來看:電廠跳閘或者是供電不足是電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題的關鍵點。 結論4:工況發(fā)生變化,濃度驟高或者風量驟增,或因安全旁路排出,或因停留時間不足燃燒不充分等原因,都會導致廢氣超標。而從所有的超標數(shù)據來看:濃度驟高,廢氣通過旁路進入尾氣系統(tǒng),導致超標濃度最高。 結論5:從故障發(fā)生的年份數(shù)據可以得出:隨著設備的運行時間越長,末端治理系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率越高。而進一步分析故障發(fā)生的特點可以發(fā)現(xiàn):同一設備發(fā)生同一故障的概率非常高,尤其是發(fā)生在LEL、儀器儀表、閥門等一些核心元器件。 結論6:隨著RTO的運行管理經驗的積累,日常運維和監(jiān)管上基本覆蓋了常見的故障原因,但仍有一些“少見”的原因被忽略。如:空壓管道因低溫出現(xiàn)結冰狀況,風扇/散熱系統(tǒng)故障等。 針對于RTO末端治理系統(tǒng)出現(xiàn)的超標現(xiàn)象,提出以下建議: 1)加強前期方案設計:再新建RTO治理設施前,必須考慮各個工況下的廢氣條件,尤其是兼顧特殊生產的廢氣,盡量避免風量驟增,濃度驟高的頻率或者峰值。 2)考慮旁路廢氣治理:因安全因素考慮,濃度達到一定條件下,旁路排出??蛇m當在旁路增設相對有效的治理系統(tǒng)或者緩沖系統(tǒng)。 3)加強重點故障監(jiān)管:閥門、LEL、儀器儀表、蓄熱體等都是影響RTO末端治理系統(tǒng)治理效率的關鍵所在,必須納入日常重點監(jiān)管對象,不應僅停留在定性的點檢方式,可適當考慮標定,測定等定量方法。 4)增設保養(yǎng)排查體系:RTO設備從本質角度仍是設備,設備本身隨著服役時間的延長,故障率就是增加。對設備定時的“年檢”、“體檢”至關重要,防微杜漸。 5)適當關注罕見病因:RTO末端治理系統(tǒng)的日常管理主要集中在常見的故障原因,常忽略一些外界/邊緣原因,必須結合實際運行情況(如:溫度、壓力等),應當關注全生命周期運行條件下,外界條件變化引起的一些特殊故障。 6)重視根治重復故障:閥門、LEL、儀器儀表、元器件控制系統(tǒng)等經常會重復性的發(fā)生故障,針對此類故障問題,應該采取根治辦法,考慮直接更換LEL、儀器儀表等,從源頭解決問題,避免重復性故障發(fā)生。