催化燃烧设备起火爆炸的原因和解决办法

2020-09-10

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催化燃烧设备起火爆炸的事故相信很多客官老爷都遇到过，今天伊小编就跟大家聊聊这个话题。分析一下催化燃烧设备起火的原因和解决办法。

VOCs（挥发性有机化合物）是指在常压下沸点在50~260 ℃、常温下饱和蒸汽压大于133.32 Pa 的有机化合物，或者在常温常压下任何能挥发的有机液体和固体。VOCs 类目复杂，主要包含烯烃、烷烃、醇类、芳香烃、芳烃类、醛类、卤代烃等，主要产生于制药、制鞋、石油炼化和喷漆等行业。某些VOCs对臭氧层有破坏作用，如含氢氯氟烃 (HCFCls)和氯氟烃 (CFCs)；VOCs 也是形成雾霾的重要前物，是有毒有害气体的重要来源，环保部已将其列为细颗粒物之外最大的空气污染元凶。

一、催化燃烧法在VOCs治理中的重要地位

VOCs 治理有较多措施，其治理方法包括源头减量、中间控制和末端处理等。目前，我国以末端治理为主。末端治理技术一般分为破坏性处理和回收性处理。破坏性处理主要包括催化燃烧法和焚烧处理法。回收性处理包括吸收法、冷凝法、吸附法和膜分离法等。回收性处理因其技术手段还不成熟，成本较高，目前没有大规模应用。焚烧法是直接将 VOCs 通入焚烧炉中，在炉内充分燃烧，产生二氧化碳和水。该方法成本较低，运用范围较广，技术线路也比较成熟。催化燃烧法是在废气燃烧的时候加入某种催化剂，降低 VOCs 的燃点, 使 VOCs 能够充分燃烧, 最终生成二氧化碳和水，实现直排。当前常用催化剂种类有 Cu、Fe、Ti等非贵金属与 Pd、Au、Pt 等贵金属两大类。焚烧处理法和催化燃烧法在 VOCs 治理中占据核心地位，因其分解氧化彻底、治理效率高而得到广泛应用，其中催化燃烧法因无明火、节能、氧化温度低而得到广泛应用。催化燃烧是一种涉及气—固两相的化学反应，其本质机理为在有活性氧参与的条件下发生的深度氧化反应。在反应过程中，加入催化剂可以显著降低反应所需的活化能，VOCs 富集在催化剂表面，在较低燃烧温度下发生无焰燃烧，最终分解为二氧化碳和水，同时释放出大量的热。其化学反应方程式如下：CnHm+ (n+m/4) O2→ n CO2+m/2 H2O + 能量在催化剂的作用下，VOCs 可以在较低温度下充分燃烧，生成二氧化碳和水，去除率高达 90%。催化燃烧法具有能耗低、运行可靠稳定、无二次污染等突出优点，在欧美国家已得到广泛推广应用。在我国，催化燃烧法也是处理 VOCs 的主要手段，其应用比例约为 55%。目前，催化燃烧法已经成为处理 VOCs 的主流。

二、催化燃烧法的常见安全问题及防范措施

2006年6月28日上午8时,中石油兰州石化公司一套300万吨重催化装置起火，造成１死10伤，死伤均为消防员

有机废气具有易燃易爆的特性，任何废气处理设备都有起火爆炸的风险，各位看官老爷在日常使用的过程中一定要注意。催化燃烧法处理 VOCs 的过程中，存在以下几种安全隐患：1.活性炭吸附—脱附—催化燃烧法中有活性炭起火的现象。2.催化氧化炉爆炸问题。3.整个催化燃烧治理装置起火爆炸问题。而主要原因又可以分为以下几点：1.高温高热；2.有明火；3.产生静电且静电火花放电能量超过可燃性混合物最小引燃能；4.有机废气浓度高于爆炸下线。

1. 活性炭起火现象及防范措施在前期的 VOCs 富集过程中，由于活性炭着火点较低而脱附温度过高，当对吸附饱和的活性炭进行脱附处理时，会由于脱附箱体内温度过高导致活性炭着火。解决该问题可以从两个方面着手：一是采用着火点高的活性炭；二是严格控制脱附温度，使其远低于活性炭着火点。因此可采取如下措施：严格控制脱附温度，选择质量好的脱附温度传感器，尽可能在活性炭吸附箱合适位置安装两个温度传感器；在 PLC 编程中加入脱附温度超温时停止脱附程序；同时要防患于未然，在活性炭吸附箱上方增加消防水管并连接烟气报警及自动喷淋装置，以防意外失火。

2.催化氧化炉爆炸问题及防范措施在处理高浓度 VOCs 时，由于炉内含有大量氧气，当废气浓度达到废气组份中大部分有机废气的爆炸极限时，就会有爆炸的危险。因此，要时刻监测炉内 VOCs 浓度，在进入催化氧化炉的废气管道上安装浓度稀释装置，将高浓度废气稀释到爆炸极限下。同时在催化氧化炉上增加压力排气阀，在压力过高时自动打开阀门进行减压排气，以防炉内温度压力过高引起爆炸（因废气在热氧化过程中迅速释放大量热能导致炉内热空气压力过大）。

3.整个催化燃烧治理装置起火爆炸及防范措施整个催化燃烧治理装置起火爆炸多发生在只有一套吸附装置的系统中，因管道壁及设备内聚集大量高浓度有机废气颗粒物，管道风阀闭合间隙过大，在脱附催化燃烧过程中没有停止生产，车间进气阀不能关闭，整个管路是全通的，此时脱附催化燃烧极可能在高温作用下引起整个系统起火爆炸。针对上述情况应该采取如下措施：安装高质量风阀，经常检查漏气情况，单套吸附的装置系统中在脱附催化燃烧过程中应停产处理等。

三、催化燃烧法的整体安全措施

伊小编友情提示各位看官老爷们，使用催化燃烧设备时，一定要注意以下事项：

（1）废气治理设备和管道如果使用的材质为易产生静电的塑料，而且在直角和三通处更易产生静电，应做好防静电措施，建议使用绝缘材料、防静电材料。管道在设计安装时需考虑有一定的斜度，方便积液排出，避免积液残留混合物过多引起二次爆炸，有条件的应定期清理管道。在各车间废气支管上加装阻火器，以防事故状态下的火灾蔓延。废气处理管道应优先采用不锈钢材料，以便更好的消除废气治理设备管道的静电；

（2）废气处理设备厂家都要使用风机，应注意平时的维护保养，杜绝失油脱焊，防止金属摩擦产生高热、火花现象；

（3）PP材料为易燃材料，用PP材质做的喷淋塔能用潜水泵的尽量用潜水型污水泵，或者用离心泵。电机尽量离塔体远，用液下泵的泵体如果被异物卡住会导致电机发热，如果电路有问题，开关如果不跳的话会导致电机起火，从而引起PP喷淋塔起火。因此要杜绝电路老化短路现象；

（4）UV光氧催化适用于低浓度废气，起火原因主要是废气在管道内集聚导致废气浓度高。通电后因线路电器问题，产生火花导致起火爆炸，因此开光氧设备前应提前10分钟开风机，待管道内废气浓度降低后再开光氧设备，防止发生火灾现象；

（5）等离子起火爆炸多数因电场短路产生电火花，高压产生的电弧等引爆废气，因此等离子适合处理低浓度废气。且设备每个月应将等离子设备第一级电极组件抽出来全面清洗一次，每三个月至半年（最长年限是半年）视情况将等离子设备所有电极抽出全面清洗一次；

（6）RTO催化燃烧爆炸的原因主要是进气浓度和进气量高于设计上限，导致燃烧室温度短时内急剧上升，高温尾气与高浓度有机废气混合会导致RTO排放口爆炸，如果进气口未安装阻火器，会导致进气管道着火；

（7）使用活性炭吸附工艺或者活性炭吸附脱附催化燃烧工艺的，应控制活性炭箱温度，避免引起活性炭自燃现象。吸附脱附催化燃烧工艺应配备氮气保护功能；

（8）蓄热式催化燃烧起火爆炸的原因主要是废气浓度过高，有机废气浓度应控制在爆炸极限的25%以下，安装灵敏度可靠的温度、浓度测量装置，并安装冷风阀及冷风机。防止有机废气在催化床燃烧时火焰蔓延，应在废气进入净化装置前安装阻火器。净化装置点火前需用空气将风道燃烧室等吹扫干净以消除可能积聚在这些部位的可燃气体，防止点火时发生起火爆炸。设备中如有积存污油、凝液等可燃物质，设备加热时会气化成可燃可爆气体，因此点火前应将这些物质清除干净，且点火时应以火等气，不能以气等火。

催化燃烧因其催化效率高、能耗低等优点具有更加广阔的运用前景，并将逐渐成为最主要的处理 VOCs 的方法之一。但我们在使用催化燃烧法处理有机废气时，仍要时刻注意可能引发的安全问题，防微杜渐，从源头上把危险解决掉。好了，今天的话题就聊到这里，说的不对的地方，欢迎大家指正！如果各位看官老爷有不同意见，欢迎给伊小编留言评论，大家一起探讨！如果大家喜欢伊小编的内容，欢迎评论点赞加关注哦！

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