RTO 系统在寒冷环境下易冻结位置及防范措施

通常整个RTO系统可分为预处理、RTO、后处理和紧急旁路四个部分。预处理设备主要用于去除废气中的颗粒物、腐蚀性介质、蒸汽雾等；后处理设备主要用于对RTO出口烟气进行冷却，去除腐蚀性介质（二氧化硫、氮氧化物、无机酸等）和颗粒物；当系统内废气浓度过高，需要紧急直排时，紧急旁路管道可以防止安全隐患的发生。RTO系统这四个部分中的设备在寒冷的环境下容易发生结冰，具体位置如下：

（1）RTO本体容易发生冻结主要在炉膛低温区域和RTO出口与后处理设备之间的垂直管道区域；

（2）预处理和后处理设备易发生结冰的部位主要分布在循环水管路、备用循环水泵以及净化塔出口与除湿箱之间含有水汽的垂直管路中；

（3）紧急旁路为非连续段，且紧急阀门两端为死角，管道及阀门易发生膨胀损坏；

（4）在一些连接的辅助设备中，积液的位置也容易结冰。*值得注意的是，容易积液的设备如果不定期排水，在冬季就会结冰。一旦天气变暖，积液中溶解的挥发性有机物就会大量蒸发，导致部分区域浓度超标，造成安全隐患。

（5）整个系统中仪表（温度、压力、流量计、浓度检测器等）的精密部件被冻结。

以上可以总结的RTO系统中容易发生冻害的部位主要集中在管道和仪表阀门上，今天我们就来了解一下RTO系统中的管道设计以及常见的容易发生冻害的位置以及相应的处理方法。

首先，什么是低温环境，最低温度指的是什么？

最低温度的设计定义：一般根据设备运行过程中预期的各种可能的操作条件下可能出现的最低金属温度来确定。

实际上，我国北方地区既存在中温低的问题，又存在环境温度低的问题。关于最低环境温度的取值，一般以该地区气象资料中历年的月平均最低气温的最低值作为参考。所以在寒冷地区，当中温、环境温度都较低时，需要在RTO系统设计之初就选择合适的最低设计温度和合适的材料，以满足实际运行工况和环境温度的要求。

1、低温环境下RTO系统中的管道设计

在设计RTO系统时，首先需要预测可能出现的低温区域，然后针对这些区域进行相应的数值和材料的选择。

（1）最低设计温度值

在实际运行中，由于金属壁温不易准确预测，通常以介质的最低工作温度为基础来确定设备和管道的最低设计温度。最低设计温度必须与设备和管道的设计压力相对应，其值为下面列出的最小值。

①介质最低持续工作温度负5~10℃；

②最低环境温度（不进行管道加热）；

③非连续运行条件下最低介质温度，计算金属壁温。

（2）管道、管件材质选择及低温韧性要求

在低温条件下，RTO系统中的管道、设备及相应的焊接材料应选用具有足够的裂纹起始韧性，避免开裂。为保证材料在低温条件下能安全可靠地使用，检验材料是否具有合格的裂纹起始韧性的常用做法是采用夏比冲击试验（在项目规定的试验温度条件下，夏比冲击吸收功满足要求后方可使用）。

在VOCs治理行业中，我们常用的金属管道有碳钢和奥氏体不锈钢，基于其化学成分和制造工艺的不同，不同钢种对应的最低使用温度也不同。GB/T20801.1和AEME B31.3规定了材料的最低使用温度以及是否进行夏比冲击试验的最低要求。一般国标碳钢最低使用温度为-20℃，美标为-29℃；国标低温碳钢最低使用温度为-40℃，美标为-45℃；奥氏体不锈钢基本都具有良好的低温性能，国标材料最低使用温度为-196℃，美标为-198℃。

因此北方地区管道、设备、阀门材质选择是关键，除考虑介质是否腐蚀外，还需综合考虑，计算/估算最低设计温度，选择低温碳钢、不锈钢等。

我国北方寒冷地区冬季气温较低，RTO系统中设备、管道散热损失较大。当外界环境温度低于装置内介质的凝固点（凝固点）时，工艺管道、设备内介质就会产生凝露或冻结现象。下面介绍一些常见的易结冰部位及处理方法。

2、RTO系统管道常见冻结部位及处理方法

（1）对于冻结管道，可采用以下处理方法：

①设备冻结后应采用蒸汽或热水解冻，碳钢/不锈钢管道及设备应缓慢解冻，防止爆裂；

②禁止对冻裂的管道/设备在密闭状态下进行加热，水平管道应从低到高开启解冻，垂直管道应从上到下解冻；

③对已冻住的金属阀门，可用温水或少量蒸汽慢慢加热，防止突然受热损坏；

工厂运营者也应在冬季加大检查力度，及时发现问题并进行修复。

（2）旁路管道防冻措施：

RTO系统正常运行时，如果旁通管线过长，旁通处于封闭状态，阀门两端为死角，极易发生冻胀现象，损坏管线或紧急切断阀，造成泄漏，影响系统安全运行。这种情况下，进行伴热是不经济的。冬季应给旁通阀留小开度，或在旁通阀两侧接一只DN15/DN20阀门，保证介质流动稳定。

（3）循环水管道防冻措施：

循环水管道口径较大，加热需要耗费较大的能量，这种情况下，只需在循环水进出口之间接一条小口径的旁通管，即可使循环水畅通，又可防止结冰，只需牺牲很少的能量，就可达到防止结冰的效果。

（4）含有水蒸气的垂直管道的防冻措施：

对于有些垂直敷设的燃气管道，如果气体中含有水分，在正常工作条件下，水分会以蒸汽的形式混入气体介质中，当外界温度低于该气体对应的露点时，水分就会凝结成液体，低于凝固点就会结冰。这种水结冰现象常常发生在立管及其下方连接的弯头、三通、阀门等附近。结冰会堵塞管道，甚至会膨胀损坏管道。在这种情况下，可将立管与横管的90°弯头改为45°弯头，以防止弯头处积液。在立管与横管连接处，为便于操作，将横管以45°角插入立管，垂直向下连接排液阀，定期排出液体。

（5）塔加药泵、循环水泵室外布置时的防冻措施：

①对于需自动启动的泵，需打开泵的进、出口阀门。

②防止备用泵冻结→在备用泵出口处设置暖泵管路，从运行泵出口止回阀引一细管到止回阀前，管路中的介质会从备用泵内部回流，此时泵内有介质流动，防止泵冻结。

③停机时，应将泵内残液放尽。在泵冷却水进出水管之间设置旁通管，使循环水在旁通管之间循环，防止管道结冰。

④计量泵本身口径小，流量小，在寒冷地区极易结冰，需用热水加热计量泵出口，加药罐外壁采用热水加热。