減污降碳背景下重污染行業(yè)有機廢氣治理設(shè)施安全研究★

胡嘉楠

（浙江安防職業(yè)技術(shù)學院，浙江 溫州 325016）

引言

現(xiàn)階段，工業(yè)領(lǐng)域的碳減排碳達峰行動主要集中在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級、低碳能源多元替代、綠色制造體系建設(shè)、重污染行業(yè)節(jié)能改造、數(shù)字化改革助力迭代等方向，而風險事故往往就存在于高歌猛進的改革創(chuàng)新勢頭中。本文是在考慮我國當前歷史發(fā)展階段以及重污染企業(yè)“量大面廣”的特點的基礎(chǔ)上提出構(gòu)建智慧環(huán)保體系，通過相關(guān)評估體系建立和工程技術(shù)創(chuàng)新等舉措，來效應(yīng)對綠色低碳轉(zhuǎn)型過程中可能伴生的風險，防止過度反應(yīng)，確保安全降碳。

1 有機廢氣污染治理工程中危險源分析

1.1 吸附法治理工藝

吸附法是利用吸附劑（如活性炭、分子篩等）對廢氣中各組分選擇性吸附的特點，將氣態(tài)污染物富集再進行后續(xù)處理的方法。目前比較成熟的吸附濃縮技術(shù)分為兩類，一類是采用固定床式活性炭基材料，另一類是最近幾年發(fā)展起來的分子篩轉(zhuǎn)輪濃縮技術(shù)。傳統(tǒng)吸附法需頻繁更換吸附劑，以及產(chǎn)生大量危險固廢等問題。吸附法設(shè)施安裝是一項系統(tǒng)化工程，如部分大型凈化設(shè)施需要進行坑基開挖、管道鋪設(shè)、吊裝等多項施工，這樣導致會出現(xiàn)施工風險。因此，在進行裝置安裝過程中需要做好詳細規(guī)劃，根據(jù)企業(yè)廢氣處理需求進行充分設(shè)計，切勿為了完成廢氣處理進度進行盲目按照，從而造成施工風險。在運行階段，裝置內(nèi)會殘留大量有毒氣體，在另外部分有機廢氣還具有易燃易爆屬性，因此，在裝置運行中需要做好殘留氣體處理工作和防暴措施。在維護階段，風管開裂、殼體破損都是潛在風險源[1]。

1.2 燃燒法治理工藝（見表1）

表1 燃燒法處理VOCs的運行性能

催化燃燒法是將廢氣通過催化劑床層，在催化劑作用下使有機廢氣完全氧化，從而達到去除廢氣中有害物質(zhì)的目的。由于催化劑的存在，催化燃燒溫度約為300～450℃，能耗遠比直接焚燒法低，也較易實現(xiàn)。

因此，燃燒法涉及高溫高熱過程、且裝置內(nèi)易燃易爆氣體的濃度往往較高，容易造成操作人員燙傷等安全事故、一旦濃度過高、溫度過高就容易出現(xiàn)爆炸，同時在進行廢氣脫硫過程中還需要考慮有毒氣體的風險因素，如二氧化硫中毒、氨氣中毒等。

1.3 其他預處理工藝

現(xiàn)階段預處理工藝目的是進行大顆粒的捕集處置。除塵裝置從種類上主要分為干式除塵（旋風除塵器、多管除塵器、靜電除塵器、濾筒除塵器）和濕式除塵等。其中從工作原理上來看旋風除塵器、多管除塵器是根據(jù)煙氣與污染顆粒物密度不同來進行廢氣處理工作，通過慣性作用將顆粒物進行有效分離和收集。靜電除塵器是通過釋放電暈來進行粉塵污染物吸附，然后進行處理，根據(jù)污染物不同，對于高溫廢氣處理采用干式除塵器，低溫采用濕式除塵器。濾筒除塵器主要是根據(jù)濾筒本身的空隙和濾膜進行污染物處理，在粉塵污染物處理中可以將粉塵隔離在濾筒外部，而氣體就可以穿過濾膜和空隙，根據(jù)廢氣處理條件可以選擇針對性的材質(zhì)來滿足廢氣處理目的，如在高溫條件下可以采用陶瓷材質(zhì)的濾筒，這樣確保濾筒除塵器能發(fā)揮出除塵效果。濕式除塵一般是利用洗滌液（一般為水）與含塵氣體充分接觸，將塵粒洗滌下來而使氣體凈化的方法，主要為噴淋塔[2-3]。

除塵裝置的風險源因為裝置高度較高，空間密閉，這樣會存在高空作業(yè)風險、高空落物風險、有限空間作業(yè)風險等。同時在濕式除塵技術(shù)使用中控，需要進行相關(guān)的防腐作業(yè)，大部分防腐材料具有一定的可燃性，需要要注意好控火工作，在廢氣處理中發(fā)生火災(zāi)事件層出不重。同時在有限空間內(nèi)還需要考慮有毒氣體的風險因素，如各類有機廢氣（苯系物、酮類、醛類）中毒等。

2 減污降碳背景下重污染行業(yè)有機廢氣治理安全風險的預防與措施

2.1 重塑治理設(shè)施安全理念

重污染行業(yè)安全隱患具有多樣性的特點，傳統(tǒng)的安全隱患整治多著眼于人身安全隱患，如作業(yè)隱患、機械設(shè)備隱患等，對環(huán)境隱患缺乏足夠的關(guān)注。當前，生態(tài)環(huán)境惡化問題依然嚴峻，若不及時緩解這一問題將不僅制約經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，也將嚴重損害著人民群眾的身體健康。因此，立足環(huán)境保護視角，重塑治理設(shè)施安全理念是當前注重統(tǒng)籌發(fā)展與安全背景下重污染行業(yè)安全隱患整治的重點內(nèi)容，相關(guān)部門需要發(fā)揮出頂層設(shè)計作用，突破傳統(tǒng)有機廢氣治理理念的束縛，結(jié)合重污染行業(yè)的有機廢氣治理程度制定出全過程、全方位的治理計劃，確保有機廢氣治理的安全性和有序性，即完成政策部門的污染治理和碳排放指標，也切實落實了治理安全，做到協(xié)同共治[4]。

2.2 完善安全管理制度

在傳統(tǒng)的重污染行業(yè)有機廢氣治理過程中，有關(guān)部門一直強調(diào)的生產(chǎn)安全和治理進度，但對治理措施安全并未做出明確的規(guī)劃，這樣導致部分企業(yè)為了及時達到廢氣治理標準和碳排放標準，會進行有機廢氣盲目質(zhì)量，從而造成一定的安全隱患。重污染行業(yè)廢氣治理安全由于存在的一定的跨領(lǐng)域性，既需要環(huán)保部門的監(jiān)督，也需要應(yīng)急管理部門的安全風險把控，由于兩部門存在職責交叉領(lǐng)域，但各環(huán)節(jié)政策不協(xié)調(diào)、不配套政策“打架”，導致評判結(jié)果混論影響政策執(zhí)行效果，因此有必要建立一套完善的安全管理制度建立涵蓋設(shè)計、制造、安裝、運行、維護、保養(yǎng)到拆除報廢的全生命周期安全管理制度，確保整治效果在環(huán)境、應(yīng)急領(lǐng)域取得“雙提升”。同時，重污染行業(yè)企業(yè)也能根據(jù)安全管理制度來落實廢氣治理安全相關(guān)作業(yè)環(huán)境，結(jié)合企業(yè)的廢氣處理需要和施工條件，制定出符合自身的安全質(zhì)量規(guī)章制度，如提高廢氣治理人員的專業(yè)素養(yǎng)、設(shè)立安全監(jiān)督員等，實現(xiàn)廢氣治理的全過程監(jiān)督和有效防控，對相關(guān)風險源做出有效的預警和預案措施，在最大程度上降低治理安全風險等級。

2.3 制定有效的安全管理措施

重污染行業(yè)企業(yè)需要在應(yīng)急管理部門、環(huán)保部門聯(lián)合制定的安全管理下，結(jié)合企業(yè)的實際廢氣治理需求和工藝技術(shù)情況設(shè)計出針對性的安全管理措施，借助完善的安全管理制度體系和科學、系統(tǒng)化的處理流程來規(guī)避風險源，提高廢氣處理安全性，其中主要包括：

1）差異化的勞保用品。企業(yè)在廢氣治理中，需要根據(jù)治理需求和潛在的風險源匹配對應(yīng)的勞保用品，處了最基礎(chǔ)的安全帽、防護服、勞保鞋、防火服等，也需要根據(jù)風險源進行差異化搭配，如在有毒氣體處理中，需要增強防毒面具和報警器，避免出現(xiàn)施工人員重度和氣體濃度過重引發(fā)爆炸、火災(zāi)現(xiàn)象，確保施工安全，如在冷卻塔作業(yè)中，需要對安全繩進行多次檢驗，確保安全繩的牢固性。

2）加強動火作業(yè)管理。在廢氣治理過程中大部分氣體都具可燃性，極易出現(xiàn)火災(zāi)風險，火災(zāi)還容易依法設(shè)備裝置的爆炸。火災(zāi)可以說是廢氣治理中出現(xiàn)次數(shù)最多的安全事故。因此在廢氣治理措施安全管理中，首先要做好防火工作，對潛在的火災(zāi)風險區(qū)域要配比專職安全員，配合施工人員做好火災(zāi)防護工作，如在噴淋塔防腐作業(yè)時，需要嚴格禁止動火作業(yè)發(fā)生，對于涉及供氣作業(yè)的要及時關(guān)閉煤氣輸送管道，并加管道內(nèi)殘留煤氣進行充分排出。此外，專業(yè)安全員還需要做好火災(zāi)預案，便于更好的降低火災(zāi)發(fā)生程度，一旦出現(xiàn)風險源能夠做到及時處理，降低火災(zāi)發(fā)生概率。

3）做好質(zhì)量把控，在廢氣處理中需要安裝大量的治理設(shè)備，在設(shè)備安裝過程中可以通過工程項目質(zhì)量安全監(jiān)督體系來降低安全隱患，在相關(guān)材料的選擇上需要質(zhì)量把控，確保質(zhì)量設(shè)備和相關(guān)零部件符合使用說明書的標準，避免出現(xiàn)在廢氣治理過程中，因為材料質(zhì)量問題出現(xiàn)氣體泄露、管體承壓不夠等安全問題。

4）引入先進的管理平臺。隨著人工智能技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)在工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在廢氣治理安全措施研究中，可以引入先進的管理平臺，借助安全智能化管理系統(tǒng)來對廢氣治理過程中潛在的風險源進行深度挖掘和分析，幫助企業(yè)更好地把控風險點，做出對應(yīng)的防護舉措，從而提高廢氣治理的安全性。如借助4D建模技術(shù)對廢氣治理設(shè)備的安裝過程、治理過程進行模型分析，通過虛擬仿真來實現(xiàn)治理過程的虛擬演練，讓操作人員更好的把控廢氣治理技術(shù)的應(yīng)用過程，將潛在的風險源和風險區(qū)域進行針對性標記，這樣可以讓廢氣治理的實際過程更加安全，操作人員能夠合理的規(guī)避廢氣治理中風險點。以采用催化還原（SCR）法技術(shù)會產(chǎn)生大量的氨氣，具有一旦濃度過高就會產(chǎn)生爆炸的風險因素，在安全管理平臺中首先會借助虛擬仿真技術(shù)讓操作人員進行催化還原（SCR）法的實際演練，提高其作業(yè)能力。其次會對現(xiàn)場作業(yè)進行動態(tài)監(jiān)督，并對操作人員的所在區(qū)域的風險等級和作業(yè)過程進行風險評估，一旦出現(xiàn)超過預警值，會直接報備專業(yè)安全管理員，如出現(xiàn)操作人員作業(yè)失誤、操作環(huán)境發(fā)生變化等。

3 重污染行業(yè)有機廢氣治理設(shè)施安全中智慧環(huán)保體系的構(gòu)建

3.1 智慧環(huán)保體系總體架構(gòu)

智慧環(huán)保體系主要分為智慧感知層、智慧云平臺層及云服務(wù)層組成，如圖1所示。

圖1 智能環(huán)保體系構(gòu)架圖

智慧感知層：主要分為環(huán)境傳感器模塊、視頻監(jiān)控模塊、射頻識別模塊、紅外探測模塊，

智慧感知層能夠?qū)χ匚廴拘袠I(yè)的廢氣排放情況進行動態(tài)預測，在根據(jù)設(shè)計的參數(shù)進行分析，一旦出現(xiàn)溫度、氧等參數(shù)異常，就會上報到智慧云平臺。智慧感知層能夠?qū)崿F(xiàn)重度污染行業(yè)廢氣治理過程的全天候、全方位監(jiān)測。

智慧云平臺：對智慧感知層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行深度分析，借助云計算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)進行有效信息數(shù)據(jù)的深度挖掘和高效分析處理，并對分析結(jié)果進行建模處理，做出對應(yīng)的預測，形成更加全面、準確、客觀的評估報告，在上傳至云服務(wù)處理，以化工企業(yè)廢氣處理中，智慧云平臺根據(jù)感知層對鋼鐵企業(yè)廢氣排放程度的數(shù)據(jù)進行深度分析，對其中的異常數(shù)據(jù)進行建模處理，從而找到對應(yīng)的答案，如做出廢氣治理裝置實效，廢氣治理不達標等評估結(jié)果，讓云服務(wù)層更快的掌握該企業(yè)的廢氣排放情況。

云服務(wù)層：云服務(wù)層主要包含了廢氣治理中的關(guān)聯(lián)機構(gòu)，云服務(wù)層根據(jù)智慧云平臺上傳的評估結(jié)果做出對應(yīng)的解決方案，并分配對應(yīng)的職能部門，以廢氣不達標評估結(jié)果為例，環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測部門會及時進行實地調(diào)查，并做好相關(guān)的整治處理工作，對出現(xiàn)安全隱患的結(jié)果，由環(huán)境應(yīng)急管理部門進行處理；云服務(wù)層實現(xiàn)了環(huán)保部門和應(yīng)急管理部門的有效關(guān)聯(lián)，讓質(zhì)決策更具有智能化。

3.2 智慧環(huán)保體系信息化標準構(gòu)建

智慧環(huán)保體系信息化標準建設(shè)主要分為環(huán)境信息標準化、風險檢測標準化兩大類，首先在環(huán)境信息標準化上，需要對檢測區(qū)域類的廢氣污染源進行有效分類，根據(jù)相關(guān)污染標準制度，設(shè)計對應(yīng)的參數(shù)，這樣才能確保智慧感知層對該區(qū)域類廢氣的有效監(jiān)測，確保廢氣排放符合國家標準，同時也能有效識別污染源，在風險檢測標準化上，需要對廢氣治理過程中潛在的風險源和風險等級進行針對性設(shè)計，這樣有利于智慧感知層更快的識別風險因素，讓環(huán)境應(yīng)急管理部門針對風險隱患及時響應(yīng)，做出及時處理，降低安全事故的發(fā)生程度和發(fā)生概率。

3.3 智慧環(huán)保體系的具體應(yīng)用

在具體應(yīng)用上以下主要從污染源監(jiān)控管理、環(huán)境應(yīng)急信息管理兩個維度分析研究。

3.3.1 污染源監(jiān)控管理

對污染源做到動態(tài)監(jiān)控、實時監(jiān)控是降低廢氣污染的重要舉措，通過監(jiān)控疊加專項整治能夠確保重污染行業(yè)企業(yè)切實做好廢氣處理工作，在常規(guī)的廢氣檢測中主要是通過線下采樣、分析、結(jié)果評估的處理方式，這種線下模式不僅監(jiān)測成本高、監(jiān)測范圍窄，還存在監(jiān)測時效性不強等問題，等發(fā)現(xiàn)污染源后已經(jīng)造成了大量的廢氣污染，基于智慧環(huán)保體系中，監(jiān)測人員只需要對區(qū)域的污染源進行相關(guān)參數(shù)設(shè)計，智慧感知層就可以借助環(huán)境傳感器、視頻監(jiān)控、紅外探測等技術(shù)實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測，并且能做到24 h全覆蓋，通過智慧云平臺對詳細的環(huán)境信息數(shù)據(jù)的分析處理工作，能夠有效判斷出該區(qū)域的廢氣排放情況。此外，如果為了提高監(jiān)測質(zhì)量，可以在線下進行環(huán)境監(jiān)測點放置，做到線上線下混合式監(jiān)測。

3.3.2 環(huán)境應(yīng)急信息管理

隨著碳中和、碳達峰戰(zhàn)略技術(shù)實施，節(jié)能減碳成為了社會發(fā)展新趨勢，對重污染行業(yè)來說不僅要高效的解決好廢氣排放問題，還需要落實好節(jié)能減碳方針，這樣對重污染行業(yè)造成了影響，部分企業(yè)在進行廢氣治理過程中，為了盡快完成相關(guān)治理任務(wù)，會呈現(xiàn)出粗獷式治理模式，會出現(xiàn)環(huán)保裝備制造業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊、設(shè)計安裝不嚴謹、專業(yè)技術(shù)人員儲備不足、整改時限偏緊等問題，特別是匆忙“上陣”，極易出現(xiàn)維護不當、操作不當造成廢氣治理安全事故，經(jīng)統(tǒng)計，2017—2021年溫州市因廢氣環(huán)保設(shè)施引發(fā)的事故數(shù)量逐年攀升，如不加以控制未來將會成為重大風險隱患，可導致巨大的人身財產(chǎn)損失。

因此如何處理好廢氣治理中的安全問題至關(guān)重要，盡快廢氣治理企業(yè)單方面把控難以起到實質(zhì)性效果，在本次的智慧環(huán)保體系設(shè)計有環(huán)境應(yīng)急信息管理功能，旨在通過對相關(guān)企業(yè)的廢氣治理風險源進行動態(tài)探測，并對潛在的廢氣治理安全事故做出對應(yīng)的預案處理，讓云服務(wù)層的環(huán)境應(yīng)急管理部門能夠做到快速響應(yīng)、及時治理，一方面做到盡可能消除安全事故風險源，另一方面通過科學化的處理方案來降低事故損害程度。環(huán)境應(yīng)急信息管理模塊主要由智慧云平臺、預警平臺、指揮調(diào)度平臺、應(yīng)急指揮平臺四部分組成，如圖2所示。

圖2 環(huán)境應(yīng)急信息管理功能模塊

智慧感知層根據(jù)監(jiān)測需求進行數(shù)據(jù)采集，并上傳至智慧云平臺進行數(shù)據(jù)處理，將異常數(shù)據(jù)傳輸?shù)筋A警平臺，由應(yīng)急指揮平臺根據(jù)預警信息做出安全風險預案，再由指揮調(diào)度平臺進行相關(guān)措施實現(xiàn)，同時傳遞了智慧云平臺，再進行二次信息迭代，直至信息數(shù)據(jù)恢復正常。以除塵裝置廢氣處理為例，當智慧感知層通過動態(tài)的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)改企業(yè)廢氣處理中粉塵含量明顯上升達到預警值，并未做到有效恢復，則說明除塵設(shè)備出現(xiàn)異常，通過層層反饋，最后企業(yè)根據(jù)指揮調(diào)度平臺的預警方案進行設(shè)備檢修、性能檢測等操作，對可能出現(xiàn)的設(shè)備問題做到及時更換、老舊技術(shù)及時更新。

4 結(jié)語

減污降碳背景下重污染行業(yè)有機廢氣治理設(shè)施安全整治是一項系統(tǒng)化工程，各種風險源都具有一定的突發(fā)性和不可控性，通過建立智慧環(huán)保體系一方面能夠?qū)崿F(xiàn)污染源的有效檢測，也能對相關(guān)風險源進行智慧監(jiān)控，并能做出更快的預案響應(yīng)，實現(xiàn)多部門的聯(lián)合處理。