VOCs廢氣處理設(shè)備容易發(fā)生哪些安全事故？

工業(yè)廢氣種類繁多，主要包括有機(jī)廢氣、燃料廢氣、粉塵廢氣、酸霧廢氣、油煙等。工業(yè)廢氣根據(jù)其排風(fēng)量、溫度、濃度及本身化學(xué)物理性質(zhì)，其治理方法各不相同，有機(jī)廢氣采用活性炭纖維有機(jī)廢氣凈化器、催化燃燒、RTO、低溫低離子、光催化氧化等；酸堿廢氣采用酸堿中和方法，酸堿廢氣凈化塔；硅烷廢氣一般采用不銹鋼硅烷燃燒塔處理；惡臭廢氣處理一般采用生物除臭以及光催化氧化或者活性炭吸附等。
以VOCs治理為例，目前常見的VOCs末端治理工藝有蓄熱式燃燒（RTO）、催化燃燒（RCO）、直接燃燒（TO）、活性炭吸附脫附、低溫等離子等。但VOCs廢氣成分復(fù)雜，通常為多種易燃易爆的混合有機(jī)氣體，前期的技術(shù)工藝選擇不到位或這些裝置的投入使用不加以專業(yè)管理和控制，往往會帶來新的安全隱患。比如低溫等離子裝置電暈放電著火問題；RTO裝置爆炸問題；活性炭裝置自燃以及危廢處理問題。
低溫等離子體處理VOCs事故案例
低溫等離子體是通過電子束照射、電暈放電、介質(zhì)阻擋放電、沿面放電、輝光放電、孤光放電、微波放電、射頻放電等方式產(chǎn)生的，而低溫等離子體處理VOCs電極結(jié)構(gòu)形式主要為電暈放電和介質(zhì)阻擋放電，且兩者放電的原理都是高壓放電，在處理易燃易爆的揮發(fā)性有機(jī)物氣體及所處電氣防爆區(qū)域使用，都極其危險。所以，原國家環(huán)保部2013第31號文《揮發(fā)性有機(jī)物污染防治技術(shù)政策》第27條明確規(guī)定，使用低溫等離子技術(shù)要注意爆炸、火災(zāi)等安全因素。
依據(jù)：《揮發(fā)性有機(jī)物污染防治技術(shù)政策》

01事故案例
2017年6月20日，某樹脂有限公司在安裝調(diào)試環(huán)保設(shè)備過程中，發(fā)生一起爆炸事故，造成環(huán)保設(shè)備安裝調(diào)試人員2人當(dāng)場死亡、2人受傷。
02事故原因
合成樹脂生產(chǎn)廢氣的排放環(huán)節(jié)主要有：
①原料投加及投料孔(處)若密閉性不好，原料投加過程將會發(fā)生逸漏，逸漏出來的物質(zhì)無組織揮發(fā)、擴(kuò)散；
②聚合反應(yīng)過程中未參與反應(yīng)的原料和有機(jī)溶劑將以廢氣形式排出反應(yīng)釜，未參與反應(yīng)的原料以及有機(jī)溶劑將從廢氣排放口處排出，有組織揮發(fā)、擴(kuò)散；
③產(chǎn)品及中間產(chǎn)品卸放時，若密閉性不好，或卸放過程自動化水平不高，將會發(fā)生逸漏，逸漏出來的物質(zhì)無組織揮發(fā)、擴(kuò)散；
④原料和有機(jī)溶劑儲存過程中發(fā)生泄漏，以及原料和溶劑儲罐發(fā)生大、小呼吸排氣，作無組織揮發(fā)和擴(kuò)散。由此可見未聚合的物料、溶劑的不凝氣及樹脂粉塵均可能引起爆炸。
該樹脂有限公司使用的低溫等離子體廢氣處理設(shè)備，屬于電暈放電，其原理是當(dāng)氣體擊穿后絕緣破壞，其內(nèi)阻降低，放電迅速越過自持電流區(qū)后便立即出現(xiàn)電極間電壓減小的現(xiàn)象，并同時在電極周圍產(chǎn)生昏暗輝光。
從事故調(diào)查結(jié)論可以看出，低溫等離子體廢氣處理設(shè)備未采取濃度高高聯(lián)鎖，當(dāng)入口廢氣濃度達(dá)到爆炸下限時，設(shè)備尚可啟動運行。從事故現(xiàn)場照片可以看出，低溫等離子體廢氣處理設(shè)備為常壓設(shè)備，在爆炸后頂蓋完全掀起，側(cè)門全部頂開，設(shè)備本體不能承受內(nèi)部有機(jī)氣體或粉塵爆炸的超壓，發(fā)生爆炸時設(shè)備本體嚴(yán)重破壞，傷及旁邊正在調(diào)試的工作人員，導(dǎo)致2人當(dāng)場死亡、2人受傷。
03安全建議
①在低溫等離子體設(shè)備聯(lián)鎖方面，應(yīng)設(shè)置入口總烴濃度高低報警和高高聯(lián)鎖等措施；
②在低溫等離子體裝置運行操作方面，放電之前必須對反應(yīng)器內(nèi)的氣體用空氣或惰性氣體置換足夠時間，待反應(yīng)器內(nèi)氣體濃度低于爆炸下限的25％時方可啟動；
③在運行過程中必須對入口廢氣濃度進(jìn)行在線監(jiān)測，當(dāng)進(jìn)入反應(yīng)器的氣體濃度達(dá)到或超過爆炸下限的25％時必須進(jìn)行配風(fēng)稀釋。
活性炭處理技術(shù)及案例
活性炭是一種經(jīng)特殊處理的炭，活性炭表面的微孔直徑大多在2～50nm之間，有巨大的表面積，每克活性炭的表面積為500~1500m2，正是基于這一點，在有機(jī)廢氣處理時使用顆?；钚蕴?，讓氣流通過活性炭層進(jìn)行吸附，進(jìn)而降低有機(jī)廢氣的濃度。吸附過程是放熱過程，有機(jī)廢氣在活性炭中除了有物理吸附現(xiàn)象外，活性炭本身以及吸附的有機(jī)物還會與氧氣發(fā)生緩慢氧化，其較大的比表面積會也會加劇這一氧化的過程。此外當(dāng)廢氣中含有一些不相容的化學(xué)物質(zhì)時，其不相容反應(yīng)在活性炭的催化下也會加速。這些都是放熱的過程，同樣會引起活性炭的熱積聚風(fēng)險。
在工業(yè)廢氣處理的過程中，因為活性炭吸附工藝比較單一，所以會造成活性炭飽和的速度比較快，處理的效果也不夠穩(wěn)定。因此，在工業(yè)中大多情況下還會采取其他處理工藝相組合的方法，例如旋流板塔＋UV光解＋活性炭吸附、水噴淋＋干式過濾器＋活性炭吸附＋催化燃燒等。
Smisek和Cerry研究了應(yīng)用含有再生裝置的活性碳吸附床著火狀況，當(dāng)含有酮類，醛類或相近化合物時。研究發(fā)現(xiàn)在吸附設(shè)備發(fā)生著火的狀況大多是由于生產(chǎn)狀況安排停機(jī)或機(jī)械故障關(guān)閉后發(fā)生。停機(jī)一段時間后，吸附系統(tǒng)重新啟動時發(fā)生著火狀況，調(diào)查者把這種著火狀況歸于活性碳自發(fā)的氧化反應(yīng)，當(dāng)系統(tǒng)沒有在完全冷卻的狀態(tài)下停機(jī)，或者由于未關(guān)閉死的閥門扔滲入少量空氣進(jìn)到活性碳床，這些氣流卻足以引起氧化反應(yīng)所需。而且由于氧化導(dǎo)致的熱量散發(fā)較慢，在活性碳床的某個局部位置可能會引起活性碳的自燃。
01事故案例
事故①：某公司塑料PP材質(zhì)的廢氣緩沖罐（利舊，內(nèi)有活性炭，未識別到變更風(fēng)險）發(fā)生爆炸事故。爆炸導(dǎo)致緩沖罐整體被炸碎，部分碎片飛至周邊路面。沖擊波導(dǎo)致冷卻塔塔體剝離脫落、堿洗塔堿液管路泄漏；所幸當(dāng)時周邊沒有行人通過，未造成人員傷害。
事故②：某公司2車間樓頂?shù)幕钚蕴课焦蓿◤U氣預(yù)處理）發(fā)生著火。所幸發(fā)現(xiàn)及時，未造成嚴(yán)重的蔓延，消防隊前來將大火撲滅。
事故③：某公司1車間樓頂活性炭吸附罐（廢氣預(yù)處理）發(fā)生著火。因車間人員及時發(fā)現(xiàn)火情，火勢在初期被撲滅。
結(jié)合事故發(fā)生時的現(xiàn)場調(diào)查、生產(chǎn)情況、以往異常情況分析，推測這幾起活性炭吸附罐著火和爆炸的直接原因：氣溫較高的情況下，工況復(fù)雜的廢氣經(jīng)過活性炭處理（吸附）過程中發(fā)熱（物理和化學(xué)）。由于活性炭長時間未更換，灰分較高，床層散熱較差，不利于對流散熱。致使熱量在床層中積聚，在其中形成局部熱點。導(dǎo)致其溫度達(dá)到活性炭的自燃點或溫度達(dá)到了混合有機(jī)物氣體的閃點。同時部分空氣進(jìn)入廢氣中與可燃物形成爆炸性混合氣體，最終導(dǎo)致了事故的發(fā)生。
02安全建議
針對活性炭自燃的情況，為了防范活性炭火災(zāi)事故，首要考慮對活性炭進(jìn)行升級替換，比如采用沸石轉(zhuǎn)輪吸咐材料，沸石轉(zhuǎn)輪等吸咐材料屬于無機(jī)材料，天然的不燃性；設(shè)計階段，活性炭廢氣處理法設(shè)計前期輸入條件要準(zhǔn)確確認(rèn)，對于含有酮類、醛類等有機(jī)物組分時需要特別注意；盡量避免采用活性炭廢氣處理法?；钚蕴繌U氣處理法廢氣處理設(shè)備的自控程序要完善，建議采用HAZOP分析法進(jìn)行風(fēng)險點及預(yù)防措施的分析。具體有以下幾點措施可以參考：
①確保有機(jī)廢氣的預(yù)處理裝置滿足生產(chǎn)負(fù)荷，所有的廢氣組分必須經(jīng)過有效的預(yù)處理，不相容的廢氣應(yīng)單獨預(yù)處理后再排入吸附罐中吸附處理；
②活性炭選材：使用點火溫度高，灰分低的活性炭作為吸附材料；
③條件允許的話對吸附裝置進(jìn)行降溫；定期檢查處理裝置、廢氣管路是否有不完整漏風(fēng)的情況，要保證管路不漏氣，定期更換活性炭；
⑤吸附處理裝置前的廢氣管路安裝管路阻火器（阻爆轟型）；管路上(分段)安裝泄爆片，廢氣緩沖罐上安裝泄爆板，泄爆板要有固定裝置；
⑥吸附裝置內(nèi)安裝噴淋滅火裝置，用來撲滅初期火災(zāi)；
⑦在吸附床層安裝溫度探頭，監(jiān)測活性炭層的溫度發(fā)現(xiàn)異常時及時處置；
⑧應(yīng)急反應(yīng)與人員培訓(xùn)。培訓(xùn)人員發(fā)生火災(zāi)時的應(yīng)急處置能力，要能及時撲滅吸附處理裝置的火災(zāi)，防止火災(zāi)蔓延。
來源：VOCs減排工作站