VOCs治理催化燃燒法應用安全問題及防範措施

1.VOCs概述

VOCs（揮發性有機化合物） 是指在常壓下沸點在（zài）50-260 ℃、常溫（wēn）下飽和蒸汽壓（yā）大於133.32Pa的（de）有機化合物， 或者在常溫常壓下任何能揮發的有機液體和固體。VOCs類目複（fù）雜，主（zhǔ）要包含烯烴（tīng）、烷烴、醇類、芳香烴、芳烴（tīng）類、醛類（lèi）、鹵代烴等，主要產生於製藥、製鞋、石油煉化（huà）和噴漆（qī）等行業。某些VOCs對臭（chòu）氧層（céng）有破壞作用，如含氫氯氟烴(HCFCls)和氯氟烴(CFCs)；VOCs也是形成霧霾的重要前物，是有毒有害（hài）氣體的重要來源，環保部已將其列為細顆粒物之外最大的空氣汙（wū）染元凶。隨著工業化進程的加（jiā）快，VOCs引起的健康與環境問題引來越來越多的關注，VOCs的處理也已迫在眉（méi）睫。

2.催化燃燒法在VOCs治理（lǐ）中的重要地（dì）位

VOCs治理有較多（duō）措施， 其治理方法包括源頭減量、中間控製（zhì）和（hé）末端處理等。目前，我國以末端（duān）治理為主。末端治理技術一般分為破壞（huài）性處理和回收性處理（lǐ）。破壞性處理主要包括催化燃燒法和焚燒處（chù）理法。回收性處理包括吸收法（fǎ）、冷（lěng）凝法、吸附法和膜分離法等。回收性處理因其技術手段還不成熟，成本較高，目前沒有大規模應用。焚燒法是直接將VOCs 通入（rù）焚燒爐中（zhōng），在爐內（nèi）充分燃（rán）燒，產生二氧化碳和水。該方法成本較低，運用範圍較廣，技術線路也比較成熟。催（cuī）化燃燒法是在廢氣燃燒的時候加入某種催化劑，降低VOCs 的燃點（diǎn）, 使VOCs能夠充分燃燒, 最終生成二氧化碳和水（shuǐ），實現直排。當前常用催化劑種類有Cu、Fe、Ti等非貴金屬與Pd、Au、Pt等貴（guì）金屬（shǔ）兩大類（lèi）。焚燒處理法和催化燃燒法在VOCs治理中占（zhàn）據核心地位，因其分解氧（yǎng）化徹底、治理效率高而得到廣泛應用，其中催化燃燒法因無明火、節能、氧化溫度低而（ér）得到廣泛應用（yòng）。

催（cuī）化燃燒是一種（zhǒng）涉及氣—固兩相的化學反應，其本質機理為在有活性氧參與的條件下發生的深度氧化反應。在反應過程中，加入催化劑（jì）可以顯著降低反應所需的活化能，VOCs 富集在催化劑表麵，在較低燃燒溫度下（xià）發生無焰（yàn）燃燒，最終分解為二氧化碳和水（shuǐ），同時釋放（fàng）出大量的熱。其化學反應（yīng）方程式如下：

CnHm+ (n+m/4) O2→n CO2+m/2 H2O +能量

在催化劑的作用下，VOCs 可以在較低溫度（dù）下（xià）充分（fèn）燃燒，生成二氧化（huà）碳和水，去除率高達90%。催化燃燒法具有能耗低、運行可靠穩定、無二次汙染等突出優點，在（zài）歐美國家已得到廣（guǎng）泛推（tuī）廣應用。在我國，催化燃燒法也是處理VOCs的主要方法，其應用比例約為55%。目前，催化燃燒法（fǎ）已經成為處理VOCs的主流。

3.催化燃燒法的常見安全問題及防範措施（shī）

催化燃燒法處理VOCs的過程中，存在如下幾種安全隱患（huàn）：活性炭吸附—脫附—催化燃燒法中有活性（xìng）碳起火的（de）現象、催化氧化爐爆炸問題、整個催化（huà）燃燒治理裝置起火爆炸問題。

（1）活性碳起火的現象

活性碳起火（huǒ）現象及防範措施在前（qián）期的VOCs富集過程中，由於活性炭著火點較低而脫附溫度過高，當對吸（xī）附飽和的活性炭進行脫附處理時（shí），會由於脫附箱體內溫度過高導致活性炭著火。

解決該（gāi）問題可以從兩（liǎng）個方麵著手：一（yī）是采用著（zhe）火點高的活性炭；二是（shì）嚴格控製（zhì）脫附（fù）溫（wēn）度，使其（qí）遠低於活性炭著火點。因此可采（cǎi）取如（rú）下措施：嚴格控製脫附溫度，選擇質量好的脫附溫度傳感器，盡可（kě）能在活性（xìng）炭（tàn）吸（xī）附箱合適位置安裝兩個溫度傳感器；在PLC 編程中加入脫附溫度（dù）超溫時停（tíng）止脫（tuō）附程序；同時要防患於未然，在活性炭吸附箱上（shàng）方增加消防水管並連結煙氣報警及自動（dòng）噴（pēn）淋裝置，以防意外失火。

（2）催（cuī）化氧化（huà）爐（lú）爆炸問題

催化氧化爐爆炸問題及防範措施在（zài）處理高濃度VOCs時，由於（yú）爐（lú）內含有大量氧氣（qì），當（dāng）廢氣濃度達到廢氣組份中大部分有機廢氣的爆炸極限時（shí），就會有爆炸的危險。因此，要時刻監測爐內VOCs 濃度，在進入催化氧（yǎng）化爐的廢氣管（guǎn）道上安裝濃度（dù）稀釋裝置，將高（gāo）濃度廢氣稀釋（shì）到爆炸極限下。同時在催化氧化（huà）爐上增加壓力排氣閥，在壓力過高時自動打開閥門進行減壓（yā）排氣（qì），以防爐內溫度壓（yā）力過高引起爆炸（因廢氣在熱氧化過程中迅速釋放大量熱能導致爐內熱空氣壓力過大）。

（3）整（zhěng）個催化燃燒治理裝置起火爆炸問題

整個催化（huà）燃燒治理裝置起火爆炸（zhà）多發生在隻有一套吸附裝置的（de）係統中，因管道壁及設備內聚（jù）集大量高濃度有機廢氣顆粒物，管道風閥閉會間隙過大，在脫附催化燃燒過程中沒有（yǒu）停止生產，車間進氣閥不能關閉（bì），整個（gè）管路是（shì）全通的，此時脫附催化燃燒極可能在高溫作用下引起整個（gè）係統（tǒng）起火爆炸（zhà）。針對上述情況應該采取如下措施：安裝高質量風閥，經常檢查（chá）漏氣（qì）情況，單套吸附的裝置係統中在脫（tuō）附催化燃燒過程（chéng）中應停產處理等。

4.催化燃燒（shāo）法的整體安全措施（shī）

使用催化燃燒法應嚴格按工程技術規範進行消防措施處理，工程裝置應盡可能地放置在室外，並且按安全生產規範要求留足安全距離及設置安全（quán）防護欄和相關（guān）顏色（sè），氣流走向，閥門（mén）開關（guān）方向，電源標識，操作（zuò）規範（fàn）等安全警示措施。

隨著工業化（huà）與現代化的持續發展和不斷提升，VOCs引起的健康與環境問題將引起越來越（yuè）多的關注，VOCs的處（chù）理也已迫在（zài）眉睫。催（cuī）化燃燒因其催化效率高、能耗低等優點具有更加廣闊的運用前景，並將逐漸成為主要的處理VOCs 的方法之一。但丫丫色导航在使用催化燃燒法處理VOCs時，仍要時刻（kè）注意可（kě）能（néng）引發的安全問題，防微杜漸（jiàn），從源頭上把危險解決掉。