生物製藥廢氣收集係統安全設計與管理

1.生（shēng）物製藥廢氣收集係統（tǒng）現狀

隨著生物製藥行業麵臨環保（bǎo）壓力、VOC整治壓力的不斷增大，VOC整治要求提高，效率和濃度。廢氣（qì）進行收集、 匯總後集（jí）中處理成為很多製藥企業的選擇。但是隨著RTO、RCO等焚燒裝置的投用，有關焚燒裝置起火、爆炸的事故頻繁發生，其中大部分爆炸發生在廢氣收集管道內。

因為焚燒裝（zhuāng）置一般投資較（jiào）高，企業一般不會配（pèi）備多套焚燒裝置，必然對廢氣進行匯總（zǒng）後收集，生物製藥行（háng）業廢氣種類多，成分複雜，產生源（yuán）頭多，這就無形中增加（jiā）了廢氣（qì）收集係統的複雜性，其（qí）複雜性（xìng）甚至超過了大型化工企業的廢氣收集係統。目前國內缺乏廢氣（qì）收（shōu）集（jí）係統設計的專業指導規範，大部分企業不得不摸著石頭（tóu）過河，因為安全設施不到位，甚至以（yǐ）事故為代價。為給同行提（tí）供參考，本文結合企業自身實際（jì）以及對廢氣收集係統的理解提出了廢氣收集係統設計和管（guǎn）理要求，僅供參考。

2.生物製藥廢氣分類

依據生物製藥廢氣分為普通VOC廢氣（甲醇、乙醇、甲苯、丙酮、環己烷等有（yǒu）機廢氣（qì））、含腐蝕性（xìng）VOC廢氣（含有酸性物質有機廢氣）、含氫氣（qì）廢氣、無機廢氣、含（hán）鹵素廢氣等類別，對於不需要進行焚燒（shāo）處理即可達標的廢氣盡量不要送入焚燒係（xì）統，例如無機廢氣、車間（jiān）的超低濃度廢氣等。

3.廢氣收集（jí）係統設計要（yào）點

生物製藥行業廢氣管道總體設計思路：根據廢氣種類進行分類輸送，進入焚燒係統的廢氣一般可分為（wéi）含腐蝕性有（yǒu）機廢（fèi）氣、普通VOC廢氣、含氫氣廢氣三大類，緊急泄放的廢氣則可進入（rù）火炬係統。為提高廢氣輸送安全型，一般采取（qǔ）缺氧狀態下進行VOC廢氣輸送，嚴格控製氧（yǎng）含量和靜（jìng）電積聚風險。因為目（mù）前國內（nèi）大部分企業無（wú）法實現（xiàn）對各車間廢氣中VOC的異常超量（liàng）排放進行有效監控，如果不能有效控（kòng）製管道中氧含量，隻要（yào）存在靜電集聚點（diǎn）火，就極易造成廢氣管道係統爆（bào）炸事故，這也是目前國內廢氣（qì）管道爆炸事故發生的重要原因，即沒有對廢氣管道中的氧含量和靜電進行有（yǒu）效控製，在車間源頭出現異（yì）常增量排放達到爆炸範（fàn）圍的情況下就導致了事故的發生。廢氣輸送動力係統可采用文丘裏管或風機。下麵對廢氣收集係統過程的一些設計要點進（jìn）行舉例。

（1）氧含量控製的（de）設計

要求廢氣產生（shēng）點進入管道係統實現全密閉，禁止將敞口過程的廢氣接人，對於異常檢修狀態下的（de）廢（fèi）氣點必須事先隔斷。

（2）靜電控製的設計

要實現靜電集聚控製，首先要選對管材，對於普（pǔ）通VOC廢（fèi）氣或含氫氣廢氣，可采（cǎi）用不鏽鋼材質的管道，對（duì）於腐（fǔ）蝕性廢氣則采用導靜（jìng）電的（de）玻璃鋼管道（dào），有效防止靜電集聚。其次，需要合理設計管徑，將廢（fèi）氣輸送速度控製在安全範圍。一般普通VOC廢氣控製在10m/s以（yǐ）下，最高不（bú）能超過10m/s，對於含氫氣廢氣則控製在7-8m/s。再（zài）次，對於管道上各類裝置的材質，同樣需要（yào）滿足導靜（jìng）電要求（qiú），例如風機（jī）葉（yè）輪和殼體材質也必須為導靜電的不鏽鋼或玻璃鋼材質，阻火器也（yě）必須（xū）選用（yòng）配套的不鏽鋼（gāng），禁止采用碳鋼材質，防止生鏽引發的堵（dǔ）塞。最後，在施工過程還必須注意對三通、轉角、焊接部位的打磨處理，防止尖角的存在。

（3）廢氣輸（shū）送動力係統的設計

因為每（měi）個企業規模不同，動力係統的設（shè）計可以采（cǎi）取不同的方式，如果隻有1-2個生產車間，則可以直（zhí）接通過車間風機，將廢（fèi）氣輸送到焚燒裝置，此時管道係統處於微正壓狀（zhuàng）態。也可以通過焚燒爐進氣（qì）風（fēng）機，直接（jiē）將（jiāng）各車（chē）間廢（fèi）氣抽（chōu）拉（lā）到焚（fén）燒（shāo）裝（zhuāng）置，此時管道係統處於（yú）微負壓狀態。如果車間數量眾多，則可在各廢氣產生源頭按廠房或種類（lèi）設置小（xiǎo）風機，廢氣總管上設置接力風機，焚燒（shāo）爐進口設置引風風機實（shí）現管道係統的輸送，此時大部分管道係（xì）統處於微負壓狀態，風機出口（kǒu）附近出現微（wēi）正壓。廢（fèi）氣總（zǒng）管（guǎn）的接力風機（jī）是否（fǒu）需要設置，還要根據輸送（sòng）管線長度，各（gè）車間廢氣排放壓力等進行綜合考慮。廢氣（qì）大部分區域設置成微（wēi）負（fù）壓狀態的原因是為了有效（xiào）控製（zhì）各廢（fèi）氣源串（chuàn）氣的風（fēng）險，將廢氣引導到同一流向（xiàng）。一旦存在串氣，將（jiāng）造成（chéng）後續各類安全、質量（liàng）風險。

（4）廢氣管道預留的設計

廢氣管道係統一旦（dàn）投（tóu）用，要想進行改造將麵臨較大的動火作業（yè）風險，施工難度大。為（wéi）此（cǐ），需要開展一些預留性施工。例如在各車間排（pái）放口（kǒu）設置預留口，在廢氣進（jìn）管路前設（shè）置切斷用閥（fá）門，並配套盲板等。為防（fáng）止各廢氣相互串聯，進入總管排放（fàng）口應（yīng）有最小間距設（shè）置，一般應間隔設置30以上。

(5)排液係（xì）統的設計

廢氣進入管道係統，難免會存在冷（lěng）凝，特（tè）別是經過水噴淋後的廢氣含有大量飽和水蒸氣，為此排液係統的（de）設計尤其重（chóng）要，否則（zé）可能會引起積液（yè）影響廢氣輸（shū）送，冬季還會導致冰凍，損壞管路。排液係統包括管道傾斜度、排液（yè）口、清理口等，排（pái）液口要設置在管道低位，要求（qiú）所有管道低位都有排液口。

（6）安全設（shè）施配備要求

為保證管道係統的安全穩定運行，還需要配套各類安全設施和檢測儀器。管道係統上可設置泄爆片、阻火（huǒ）器、氧含量（liàng）檢測儀、LEL濃度（dù）檢測（cè）儀。泄爆片一般可（kě）安裝在風（fēng）機或阻火器附（fù）近（jìn），泄爆壓力的選擇（zé）要高於廢氣管線正常壓力，低於管線耐壓。阻火器一般安裝在各風機進口、出口，同時根據保護目標需要，可在（zài）廢氣支管與總管匯總前安裝阻火器，以保護廢氣支管端各廢氣車間。同時因為不同型號、不同廠家（jiā）的阻（zǔ）火（huǒ）器壓（yā）降差異較大（dà），故需要在設計前首先考慮阻火器壓降。采購阻火器時（shí），還要考慮（lǜ）阻火器的方向性（xìng）。阻火器一般要選擇自帶溫度檢測的，便於當管道發生起火時，可通過阻火（huǒ）器上溫度的檢測，發現異常，並通過溫度（dù）連鎖報警係統和應急係統。為了實現對管道（dào）係統運行狀況的監控，實現安全風險（xiǎn）的在線監控，還需要安裝壓力檢測、溫（wēn）度（dù）檢（jiǎn）測、流速檢測儀器等，並將上述重要參數集中到統一監控中心進行集中監控，當壓力、溫度、流速超過設定（dìng）值，即啟動報警係統，並對各異常（cháng）信息按事故/事件進行原因分析和調查處理，防止再次發生（shēng）。

（7）應急係統設計

因為（wéi）廢氣輸送係統的火災爆炸風險較大，故需要設置應急（jí）係統。可在氫氣總管上安裝蒸汽滅火裝置（zhì），即當管道發生火災或爆炸，管道內溫度超過設定安全值時，立即啟動應急裝置，將蒸汽通人管道內進行滅火。為保護各生產車間安全，防止廢（fèi）氣總管（guǎn）係統起火對各車問的影響，在各車間進入（rù）廢氣總管前，設（shè）置溫度報警，當溫度超過（guò）設定（dìng）值，即切斷（duàn）與總管係統的閥門，將（jiāng）廢氣排到車間緊急放空管。

4.廢氣管道係統管理要求

(1)進氣體前審批

為了對接人廢（fèi）氣係統的廢氣種類、排（pái）放參（cān）數、禁忌物等進行確認，防止誤接。

（2）積液的管理（lǐ）

管道積液應及（jí）時排放，冬季和夏（xià）季的排液頻（pín）次可（kě）略微不同，對每次排液應（yīng）進行（háng）記錄，包括排液口編號、液體接收量、排液日期等信息，對（duì）於排液量異常增大的，還需要進行原因分析。有條件的企業還可以對積液中的組分、pH進行分析，可監控未經審批排（pái）放的廢氣。當pH低於6時，就需進行（háng）原因分析。

（3）靜電管理

需要每年至少開展一次靜電檢測；每年檢修期間，還需要（yào）開展靜電接地設施（shī）完好性的檢查。

（4）管道的日常巡查

管道泄漏的原因包括焊縫，爆破片破損，法蘭連接（jiē）密封圈破損，熱脹冷縮導致管道破裂等，因此需要對管道進行日常巡查，主要通過對管道跑、冒、滴、漏（lòu）的巡查及時發現漏點（diǎn）；同時可定（dìng）期采用氮（dàn）氣進行氣密性試驗（yàn），並保留氣密（mì）性試驗的記錄。日常運行（háng）過程（chéng），則通過（guò）對管（guǎn）道中氧含量的監控，及時發現異常。

（5）管道監控參數的記（jì）錄和分（fèn）析

視頻監控、溫（wēn）度監控、壓力（lì）監控、氧含量監控等數據傳輸到集中24小時值控（kòng）中（zhōng）心進行監控。其中總管各段壓力（lì）情（qíng）況須在運行過程中摸（mō）索，有相應的數據基礎後再形成具體管理要求（qiú）。

（6）明確各類標（biāo）識

標識包括爆破片的管路色標、排液口標（biāo）識（shí）、阻火器標識等。