VOCs廢氣吸附裝置火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與防范措施研究

摘要：本文針對(duì)VOCs廢氣吸附裝置的火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了識(shí)別與防范措施研究。首先，分析了VOCs裝置在不同行業(yè)中的應(yīng)用情況及其存在的風(fēng)險(xiǎn)，包括石油化工、印刷、電子等行業(yè)。通過對(duì)典型VOCs治理設(shè)施安全事故的統(tǒng)計(jì)和分析，發(fā)現(xiàn)技術(shù)選擇不當(dāng)、工藝安全設(shè)計(jì)不足、安全設(shè)施驗(yàn)收不嚴(yán)格以及管理方面存在安全隱患是導(dǎo)致事故的主要原因，并提出解決措施。通過這些措施，可以有效減少VOCs裝置的火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)，保障企業(yè)安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：VOCs；管理現(xiàn)狀；風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)；措施

引言

在化工、金屬冶煉、噴涂等行業(yè)中，因需處理生產(chǎn)中產(chǎn)生的有害氣體，VOCs裝置被廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備末端排放口以凈化氣體。然而，因工藝選擇不當(dāng)或管理缺失常導(dǎo)致VOCs系統(tǒng)事故，如廢氣回收罐爆炸、RTO裝置因廢氣濃度升高爆炸等。因此，必須高度重視廢氣凈化設(shè)施的安全風(fēng)險(xiǎn)，合理選擇工藝、規(guī)范操作，以防患于未然[1]。

一、VOCs裝置的使用場(chǎng)景和風(fēng)險(xiǎn)

VOCs裝置主要用于治理化工、制藥、涂裝、印刷、半導(dǎo)體等行業(yè)排放的揮發(fā)性有機(jī)化合物。不同行業(yè)使用VOCs裝置面臨的爆炸火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)不同。化工行業(yè)產(chǎn)生的有機(jī)氣體易燃易爆，若VOCs裝置故障或操作不當(dāng)易引發(fā)火災(zāi)爆炸[2]。制藥行業(yè)的有機(jī)溶劑也是高風(fēng)險(xiǎn)因素。涂裝、印刷行業(yè)VOCs排放量相對(duì)較小，火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)較低，但需加強(qiáng)防范?？傊?，使用VOCs裝置旨在減少有機(jī)廢氣排放，但必須嚴(yán)格遵守安全規(guī)定，確保生產(chǎn)安全。

二、典型VOCs治理設(shè)施安全事故統(tǒng)計(jì)和分析

近年來，相關(guān)治理工程安全事故數(shù)量呈上升趨勢(shì)。在多種常用的治理技術(shù)中，蓄熱式焚燒、活性炭吸附和低溫等離子體是事故高發(fā)技術(shù)[3]。原因是VOCs具有易燃易爆性，事故多為爆炸類性質(zhì)，破壞范圍廣，傷害性較大，見表1。

VOCs裝置雖為廢氣凈化必選，但常以環(huán)保為目的強(qiáng)制安裝，忽視了企業(yè)廢氣源與成分。設(shè)備多未與企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)結(jié)合，主要原理為活性炭吸附與紫外線分解，對(duì)部分危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)而言，這種單一處理方式未充分考慮燃爆風(fēng)險(xiǎn)，易發(fā)生意外。有的VOCs裝置本身設(shè)計(jì)運(yùn)行有缺陷，安全冗余不足，存在隱患。事故原因可歸為技術(shù)選擇不當(dāng)、工藝設(shè)計(jì)缺陷、操作失誤。因此，VOCs治理需謹(jǐn)慎，安全至上[4]。

三、VOCs治理裝置火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)分析

在進(jìn)行VOCs控制措施的安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)評(píng)估時(shí)，應(yīng)參考事故案例和不同治理技術(shù)的特性。VOCs控制系統(tǒng)的主要安全風(fēng)險(xiǎn)來自以下幾個(gè)方面。第一，初始設(shè)計(jì)階段選用了不當(dāng)?shù)腣OCs處理技術(shù)，造成設(shè)計(jì)上的瑕疵。第二，VOCs管理領(lǐng)域的法規(guī)不健全，技術(shù)規(guī)范缺失以及風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)評(píng)估不夠全面，導(dǎo)致工藝安全性設(shè)計(jì)存在漏洞。第三，安全裝置驗(yàn)收不嚴(yán)格，使得原本有效的安全裝置無法正常運(yùn)作。第四，VOCs控制系統(tǒng)的管理能力不足，給系統(tǒng)帶來管理方面的安全風(fēng)險(xiǎn)。為了有效防范這些安全風(fēng)險(xiǎn)，需要進(jìn)一步完善法律法規(guī)、加強(qiáng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定、嚴(yán)格安全設(shè)施驗(yàn)收，提升管理水平。

（一）VOCs治理技術(shù)選擇不當(dāng)

1.數(shù)據(jù)缺失引發(fā)設(shè)計(jì)誤差

在重點(diǎn)VOCs產(chǎn)生企業(yè)中，眾多裝置已經(jīng)運(yùn)行多年，基礎(chǔ)資料丟失。在技術(shù)改造過程中，未能及時(shí)收集這些資料，導(dǎo)致提供給設(shè)計(jì)單位的數(shù)據(jù)不完整，從而產(chǎn)生了設(shè)計(jì)偏差。例如，某企業(yè)在建設(shè)VOCs治理系統(tǒng)時(shí)未能說明會(huì)產(chǎn)生二甲胺氣體，導(dǎo)致設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮到酸洗步驟，進(jìn)而導(dǎo)致二甲胺的大量揮發(fā)[5]。此外，由于引風(fēng)機(jī)葉輪和渦輪采用的是不導(dǎo)電材料，當(dāng)二甲胺濃度達(dá)到爆炸極限時(shí)，與高速運(yùn)轉(zhuǎn)的引風(fēng)機(jī)葉輪摩擦產(chǎn)生靜電，最終引發(fā)爆炸事故。

2.儲(chǔ)罐技術(shù)參數(shù)不當(dāng)潛藏安全風(fēng)險(xiǎn)

在VOCs處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，部分企業(yè)為了節(jié)約成本和簡(jiǎn)化操作，決定不安裝引風(fēng)機(jī)等輔助設(shè)備，轉(zhuǎn)而采用儲(chǔ)罐廢氣自然流入VOCs處理系統(tǒng)的方案。然而，在儲(chǔ)罐的選擇上，企業(yè)未能充分考慮到與VOCs系統(tǒng)之間的壓力匹配問題，導(dǎo)致技術(shù)參數(shù)選擇有誤，儲(chǔ)罐承受壓力的能力不足。另外，一些企業(yè)在現(xiàn)有生產(chǎn)裝置中添加VOCs處理系統(tǒng)時(shí)，錯(cuò)誤使用原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)代替實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，導(dǎo)致廢氣儲(chǔ)罐的技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)不當(dāng)，選型不合適。這種情況在實(shí)際操作中可能導(dǎo)致儲(chǔ)罐超壓破裂或密封故障，進(jìn)而泄漏可燃?xì)怏w或液體，增加安全事故風(fēng)險(xiǎn)。

（二）工藝安全設(shè)計(jì)不足

1.多裝置廢氣合并處理的安全設(shè)計(jì)疏漏

在多套生產(chǎn)設(shè)備共享同一VOCs處理系統(tǒng)時(shí)，原設(shè)計(jì)未充分考慮各種緊急情況下的安全性。例如，各分支管線接入主管道前未安裝緊急切斷閥和阻火器，一旦某管線異常，可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致閃爆或爆炸，威脅整個(gè)系統(tǒng)及其他設(shè)備安全。設(shè)計(jì)常忽視廢氣高含水量及流速、壓力波動(dòng)對(duì)冷凝液的影響，省略冷凝液儲(chǔ)罐設(shè)置，未在廢氣入VOCs系統(tǒng)前安裝緩沖罐和液位監(jiān)控，導(dǎo)致運(yùn)行異常。

2.氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)的設(shè)計(jì)缺陷

在工業(yè)制造中，氮?dú)饨?jīng)常用于置換和密封操作，特別是對(duì)于含有高濃度VOCs和硫化物的甲B、乙A類原料儲(chǔ)罐，采用氮?dú)饷芊饧夹g(shù)是必要的。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，通常每3個(gè)至5個(gè)儲(chǔ)罐共用一個(gè)氮?dú)庾詣?dòng)調(diào)節(jié)閥，可能導(dǎo)致儲(chǔ)罐間壓力不平衡。調(diào)節(jié)閥可能因安裝位置不當(dāng)、維護(hù)不善或磨損腐蝕而出現(xiàn)操作不靈敏、調(diào)節(jié)不準(zhǔn)確的問題，進(jìn)而引起廢氣流量和濃度的波動(dòng)，影響VOCs處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至可能引發(fā)安全事故。此外，如果在操作現(xiàn)場(chǎng)或密閉空間中對(duì)氮?dú)獾恼{(diào)節(jié)控制不當(dāng)，還可能導(dǎo)致人員缺氧窒息事故[6]。

3.控制系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)不足

在控制系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)階段，未充分考慮整合氧氣濃度分析和可燃?xì)怏w檢測(cè)的報(bào)警信號(hào)，導(dǎo)致VOCs濃度達(dá)爆炸臨界點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)無法及時(shí)觸發(fā)警報(bào)并實(shí)施安全措施。此外，可燃?xì)怏w在線分析儀安裝位置不合理可能引發(fā)安全隱患。例如，某事故企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備上，在線氧含量分析儀離蓄熱式氧化爐（RTO）僅30米，氣體流入RTO時(shí)間僅需10秒，高氧氣體一旦進(jìn)入RTO，有立即爆炸風(fēng)險(xiǎn)。然而，在線分析儀與采樣點(diǎn)距離僅為25米，通過取樣泵分析需20秒，這樣的設(shè)計(jì)顯然無法提供有效的安全防護(hù)。

（三）安全設(shè)施驗(yàn)收不嚴(yán)格

在VOCs處理系統(tǒng)啟動(dòng)前，如果安全設(shè)施的驗(yàn)收不夠嚴(yán)格，可能會(huì)遺留安全隱患。例如，如果技術(shù)協(xié)議中的P&ID圖與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際不符、聯(lián)鎖邏輯未能正確實(shí)施、報(bào)警和檢測(cè)儀表的位置和數(shù)量存在差異，都可能影響到系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。有事故企業(yè)因驗(yàn)收不嚴(yán)，未能發(fā)現(xiàn)RTO控制系統(tǒng)缺少壓縮空氣壓力低報(bào)警的聯(lián)鎖停機(jī)功能，從而導(dǎo)致了爆炸事故。這一事件突顯了安全設(shè)施驗(yàn)收的重要性以及核對(duì)圖紙與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝情況的必要性。

（四）管理方面存在安全隱患

1.相關(guān)人員安全意識(shí)薄弱

VOCs管理系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)主要源于安全意識(shí)不足、重視經(jīng)濟(jì)效益多于安全以及安全措施執(zhí)行不力。企業(yè)未配備足夠人員負(fù)責(zé)環(huán)保設(shè)施的運(yùn)行，導(dǎo)致安全管理不到位。安全隱患排查不充分，操作人員缺乏經(jīng)驗(yàn)和能力，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決異常及隱患，從而影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。VOCs治理起步晚，管理水平需提高。操作規(guī)程編寫質(zhì)量參差不齊，異常工況處理說明不明確。操作人員的主動(dòng)學(xué)習(xí)和協(xié)同操作能力需要加強(qiáng)。此外，應(yīng)急處置能力訓(xùn)練被忽視，操作人員缺乏針對(duì)異常工況的處理技能學(xué)習(xí)和應(yīng)急演練[7]。

2.操作人員經(jīng)驗(yàn)不足、能力不強(qiáng)

我國(guó)在VOCs治理方面起步較晚，導(dǎo)致管理和操作人員經(jīng)驗(yàn)不足，可參考的資料有限，對(duì)VOCs治理的認(rèn)識(shí)尚處于初級(jí)階段，管理水平有待提高。操作規(guī)程編寫質(zhì)量參差不齊，異常工況處理說明不夠明確，難以提供有效指導(dǎo)。操作人員主動(dòng)學(xué)習(xí)能力不足，個(gè)人和協(xié)同操作技能需加強(qiáng)。在實(shí)際操作中，因能力不足可能出現(xiàn)隨意操作，如未對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行置換，壓力平衡控制不恰當(dāng)可能導(dǎo)致介質(zhì)互竄的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，應(yīng)急處理能力的培訓(xùn)被忽略，操作人員缺乏處理異常情況的學(xué)習(xí)和演練，面對(duì)突發(fā)情況時(shí)處理能力不足。

3.安全管理松懈

安全管理體系尚需健全。在人員管理上，安全培訓(xùn)和專業(yè)技能教育不足，缺少持續(xù)的培訓(xùn)和評(píng)估制度，勞動(dòng)紀(jì)律和操作規(guī)范遵守不嚴(yán)格，影響了對(duì)員工績(jī)效的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。在物理設(shè)施管理上，安全檢查和整改措施執(zhí)行不力，對(duì)設(shè)施故障的處理反應(yīng)遲緩，記錄不全，設(shè)備維護(hù)和操作未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，小隱患可能發(fā)展成為嚴(yán)重的安全問題。另外，環(huán)保設(shè)施的安全管理措施尚未完善，責(zé)任劃分不清晰，可能會(huì)對(duì)VOCs處理系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成不利影響。

四、VOCs治理系統(tǒng)的安全管理措施

（一）源頭設(shè)計(jì)控制，降低安全風(fēng)險(xiǎn)

在規(guī)劃VOCs處理體系時(shí)，企業(yè)須詳盡搜集廢氣的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括排放量和組成，確保生產(chǎn)設(shè)備與治理系統(tǒng)的無縫對(duì)接。重要信號(hào)應(yīng)與中央控制系統(tǒng)相連，對(duì)電氣和閥門信號(hào)進(jìn)行精確管理，以實(shí)現(xiàn)操作的自動(dòng)化與智能化。執(zhí)行SIL鑒定和HAZOP研究，以符合法規(guī)要求。通過事故情景模擬，構(gòu)建既高效又安全的系統(tǒng)。此外，采用低VOCs原料，優(yōu)化工藝流程，減少排放源頭和總量，從而減少安全威脅。

（二）嚴(yán)格驗(yàn)收工作與系統(tǒng)調(diào)試，控制不安全因素

在VOCs處理系統(tǒng)正式運(yùn)行前，須進(jìn)行“三查四定”的安全檢查，深入排查和修正潛在的安全隱患及設(shè)計(jì)不足，保證系統(tǒng)和設(shè)備的安裝符合標(biāo)準(zhǔn)。為了提升系統(tǒng)的安全性，建議在集氣管路上安裝氧氣濃度監(jiān)測(cè)器，一旦檢測(cè)到異常，自動(dòng)注入氮?dú)庖越档脱鯕鉂舛龋苊獍踩鹿实陌l(fā)生。同時(shí)，參照技術(shù)服務(wù)指南，制定試運(yùn)行方案和詳細(xì)的安全操作流程，合理安排試運(yùn)行階段，全面評(píng)估潛在風(fēng)險(xiǎn)，執(zhí)行嚴(yán)格的安全管理措施，確保工藝參數(shù)的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

（三）加強(qiáng)運(yùn)行管理與維護(hù)，消除安全風(fēng)險(xiǎn)

為確保VOCs治理系統(tǒng)的高效與安全運(yùn)行，必須制定詳細(xì)而精確的操作指南和管理體系，并基于實(shí)際運(yùn)行情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。進(jìn)行全面風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是系統(tǒng)技術(shù)改造項(xiàng)目的關(guān)鍵一步，確保操作和控制要求迅速傳達(dá)至相關(guān)管理和操作人員。構(gòu)建完善的安全設(shè)施維護(hù)和檢測(cè)記錄體系，對(duì)關(guān)鍵部件實(shí)施定期檢查和維護(hù)至關(guān)重要。在生產(chǎn)調(diào)度層面，應(yīng)全面考慮整個(gè)系統(tǒng)，避免廢氣的壓力、流量和濃度出現(xiàn)劇烈波動(dòng)，以降低潛在風(fēng)險(xiǎn)。此外，必須建立設(shè)備的定期維護(hù)計(jì)劃，執(zhí)行預(yù)防性維護(hù)工作，避免設(shè)備故障和系統(tǒng)失效。在設(shè)備維護(hù)期間，強(qiáng)化直接作業(yè)環(huán)節(jié)的安全管理，對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)活動(dòng)執(zhí)行嚴(yán)格的安全風(fēng)險(xiǎn)控制措施，確保作業(yè)人員和設(shè)備的安全。

（四）加強(qiáng)運(yùn)行管理與維護(hù)，以消除安全風(fēng)險(xiǎn)

在VOCs治理系統(tǒng)的管理中，必須糾正管理層的認(rèn)識(shí)偏差，明確其重要性。不應(yīng)削減投入，而應(yīng)全面重視其運(yùn)行和管理。加強(qiáng)操作人員的安全知識(shí)與技能培訓(xùn)，提升應(yīng)急處理能力。推廣基層事故案例教育，預(yù)防類似事故再次發(fā)生。開展安全管理評(píng)比與交流活動(dòng)，激發(fā)班組在安全生產(chǎn)中的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，形成良好的安全管理文化。

結(jié)語(yǔ)

VOCs廢氣吸附裝置在各行業(yè)中廣泛應(yīng)用，但其存在的火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。為了確保企業(yè)的安全生產(chǎn)，需要從源頭設(shè)計(jì)開始，嚴(yán)格控制技術(shù)選擇和工藝安全設(shè)計(jì)，確保設(shè)備安全運(yùn)行。加強(qiáng)安全設(shè)施的驗(yàn)收工作和系統(tǒng)調(diào)試，提高相關(guān)人員的安全意識(shí)和操作能力，加強(qiáng)安全管理和維護(hù)工作，以消除潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。只有通過全面的安全管理措施，才能有效預(yù)防和減少VOCs裝置的火災(zāi)爆炸事故，保障企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。參考文獻(xiàn)

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