催化燃燒法在VOCs治理應用中的（de）安全問題及防範措
VOCs（揮（huī）發性（xìng）有機化合物） 是指（zhǐ）在常壓（yā）下沸點在50~260 ℃、常溫下飽和蒸汽壓大於133.32 Pa的有（yǒu）機化合物， 或者在常溫（wēn）常壓下（xià）任何能揮發的有機液體和固體[1]。VOCs類目複雜，主要包含烯烴（tīng）、烷烴、醇類、芳香烴（tīng）、芳烴類（lèi）、醛類（lèi）、鹵代烴等，主要產生於製藥、製鞋、石油煉化和（hé）噴漆等行業[2]。某些VOCs對臭氧層有破壞作用，如含氫氯氟烴(HCFCls)和氯氟烴(CFCs)；VOCs也（yě）是形成霧霾的重要（yào）前物，是有毒有害氣體（tǐ）的重要來源，環保部已將其列為（wéi）細顆粒物之外大的（de）空（kōng）氣汙染元（yuán）凶[3]。隨著工業化進程的加快，VOCs引起的健康與環境問題引來越來越多的（de）關注，VOCs的處理也已迫（pò）在眉睫。
0101催（cuī）化燃燒法在VOCs治理中的重要地位
VOCs治理有較多措施， 其（qí）治理方法包括源頭減量、中間控製（zhì）和末端處理等[4]。目前，我（wǒ）國以末端（duān）治理為主。末端治理技術一般分為破壞性處理和回收性處理。破壞性處理主要包（bāo）括催化燃燒法和焚燒處理（lǐ）法。回收性處（chù）理包括吸（xī）收（shōu）法、冷凝法、吸附法和膜分離法等[5]。回收性處理因其技術（shù）手段還（hái）不（bú）成熟，成（chéng）本（běn）較高，目前沒有大規模應（yīng）用。焚燒法（fǎ）是直接將VOCs 通入焚燒爐中，在爐內充（chōng）分燃燒，產生二氧化碳和水[6]。該方法成本較低，運用範圍較廣，技術線路也（yě）比較成熟（shú）。催化燃燒法是在廢氣燃燒的時候（hòu）加入某種催化劑，降低VOCs 的燃點, 使VOCs能夠充分燃燒, 終生成二氧化碳和水，實現直排。當（dāng）前常用（yòng）催化劑種類有Cu、Fe、Ti等非貴金屬（shǔ）與Pd、Au、Pt等（děng）貴金屬（shǔ）兩大類。焚燒處理法和催化燃燒法（fǎ）在VOCs治理中占據核心地位，因其分解氧化（huà）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（yǎng）化溫度低而得到廣泛應用。
催化燃燒是一種涉及氣（qì）—固兩（liǎng）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（fǎn）應[7]。在反應過程中，加（jiā）入催化劑可以（yǐ）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）發生無焰燃燒，終分解為二氧（yǎng）化碳（tàn）和水，同時釋（shì）放出大量的熱。其化學反應方程式如下：
CnHm+ (n+m/4) O2→n CO2+m/2 H2O +能量
在催化劑（jì）的作用（yòng）下，VOCs 可以在較低溫度下充分燃燒，生成二氧化碳和水，去除（chú）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，在歐美國家已得到廣泛推廣應用。在我國，催化燃燒法也是（shì）處理VOCs的主要手段，其應用比例約為（wéi）55%。目前，催化燃燒法已經成為處理VOCs的主（zhǔ）流（liú）。
0202催化燃（rán）燒法的常見安全問題及防（fáng）範措施
催化燃燒法處理VOCs的（de）過程中， 存在如下幾種安全隱患（huàn）：活性炭（tàn）吸附（fù）—脫附—催化燃燒法中有（yǒu）活性炭起火的現（xiàn）象、催化（huà）氧化爐爆炸問題、整個催化燃燒治理裝置起（qǐ）火（huǒ）爆炸問題。
1.活性炭起火現象及防範措施
在前期的VOCs富集過程中， 由於活性（xìng）炭著火點較低而脫附（fù）溫度過高，當對（duì）吸附飽和的活性（xìng）炭進行脫附處理時，會由於脫附箱體內溫（wēn）度過高導（dǎo）致活性炭著（zhe）火。
解決該問（wèn）題可以從兩個方麵著手：一（yī）是采用著火點高（gāo）的活性炭；二是嚴（yán）格（gé）控製脫附溫度，使其（qí）遠低於活性炭著（zhe）火點。因此可（kě）采取如下措施：嚴（yán）格控製脫附溫度，選擇質（zhì）量（liàng）好的脫附（fù）溫度傳感器，盡可能在活性炭吸（xī）附箱合適位置安裝兩個溫度傳感器；在PLC 編程中（zhōng）加入（rù）脫附溫度超溫時停止脫附程序；同時要防患於未然（rán），在活性炭吸附箱上方增加消防水管（guǎn）並連（lián）結煙氣報警及自動噴淋裝（zhuāng）置，以防意外失火。
2.催化氧化爐爆炸問題及防範（fàn）措施
在處理高濃度（dù）VOCs 時，由於爐內含有大量氧氣，當廢氣濃（nóng）度（dù）達到廢氣組份中大部分有機廢氣的爆炸極限時，就會有爆炸的危（wēi）險。因此，要時（shí）刻監測（cè）爐內VOCs 濃度， 在進入催化氧化爐（lú）的（de）廢氣管道上安裝濃度稀釋裝置（zhì），將高濃度廢氣稀（xī）釋到（dào）爆炸極限下。同時（shí）在催化氧化爐上增加壓力排（pái）氣閥，在壓力過高時自動打開閥門進行減壓排氣，以防爐內溫度壓力過高引起爆炸（因廢氣在熱氧化過程中迅速釋（shì）放大（dà）量熱能導致爐內熱空（kōng）氣壓力過大）。
3.整個催化燃燒治理裝置起火爆炸（zhà）及防範措施
整個催化燃燒治理裝置起火爆炸多發（fā）生在隻有一套吸附裝置的係統中，因管道壁（bì）及設備內聚集大量高濃度有機（jī）廢氣顆粒物，管道風閥閉會間隙過大，在脫附催化燃燒過（guò）程中沒有停止生產， 車間進氣閥不能關（guān）閉，整個管路是全通的，此時脫附催化燃（rán）燒極可能在高溫作用下引（yǐn）起整個係（xì）統（tǒng）起火爆炸。針對上述情況（kuàng）應該（gāi）采取如下措施：安裝高質量風閥（fá），經（jīng）常檢查漏氣情況，單套吸附的裝置係統中在脫附催（cuī）化（huà）燃燒過程中應停產處理等。
0303催化燃燒法的整體安全措施
使用催化燃燒法應嚴格按工程技術規範進（jìn）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（shēng）產規範要求留足安全距離及設置安全防（fáng）護欄和相關顏色，氣流走向，閥門開關方（fāng）向，電（diàn）源標識（shí），操作規（guī）範等安全警示措施。
0404結（jié）論
隨著工業化與現代化的持續發展和不斷提升，VOCs引起的健康與環境（jìng）問題將引起越來越多的關注，VOCs的處理也（yě）已迫（pò）在（zài）眉（méi）睫。催化燃燒因其催化效率高、能耗低等優點具有更加廣闊的運（yùn）用前景，並將逐漸成為主要的處理VOCs 的方法之一。但我們在使用催化燃燒法處理VOCs 時，仍要時刻注意可能引發的安全問題（tí），防微杜漸，從源頭上把危險解決（jué）掉。
0101催（cuī）化燃燒法在VOCs治理中的重要地位
VOCs治理有較多措施， 其（qí）治理方法包括源頭減量、中間控製（zhì）和末端處理等[4]。目前，我（wǒ）國以末端（duān）治理為主。末端治理技術一般分為破壞性處理和回收性處理。破壞性處理主要包（bāo）括催化燃燒法和焚燒處理（lǐ）法。回收性處（chù）理包括吸（xī）收（shōu）法、冷凝法、吸附法和膜分離法等[5]。回收性處理因其技術（shù）手段還（hái）不（bú）成熟，成（chéng）本（běn）較高，目前沒有大規模應（yīng）用。焚燒法（fǎ）是直接將VOCs 通入焚燒爐中，在爐內充（chōng）分燃燒，產生二氧化碳和水[6]。該方法成本較低，運用範圍較廣，技術線路也（yě）比較成熟（shú）。催化燃燒法是在廢氣燃燒的時候（hòu）加入某種催化劑，降低VOCs 的燃點, 使VOCs能夠充分燃燒, 終生成二氧化碳和水，實現直排。當（dāng）前常用（yòng）催化劑種類有Cu、Fe、Ti等非貴金屬（shǔ）與Pd、Au、Pt等（děng）貴金屬（shǔ）兩大類。焚燒處理法和催化燃燒法（fǎ）在VOCs治理中占據核心地位，因其分解氧化（huà）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（yǎng）化溫度低而得到廣泛應用。
催化燃燒是一種涉及氣（qì）—固兩（liǎng）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（fǎn）應[7]。在反應過程中，加（jiā）入催化劑可以（yǐ）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）發生無焰燃燒，終分解為二氧（yǎng）化碳（tàn）和水，同時釋（shì）放出大量的熱。其化學反應方程式如下：
CnHm+ (n+m/4) O2→n CO2+m/2 H2O +能量
在催化劑（jì）的作用（yòng）下，VOCs 可以在較低溫度下充分燃燒，生成二氧化碳和水，去除（chú）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，在歐美國家已得到廣泛推廣應用。在我國，催化燃燒法也是（shì）處理VOCs的主要手段，其應用比例約為（wéi）55%。目前，催化燃燒法已經成為處理VOCs的主（zhǔ）流（liú）。
0202催化燃（rán）燒法的常見安全問題及防（fáng）範措施
催化燃燒法處理VOCs的（de）過程中， 存在如下幾種安全隱患（huàn）：活性炭（tàn）吸附（fù）—脫附—催化燃燒法中有（yǒu）活性炭起火的現（xiàn）象、催化（huà）氧化爐爆炸問題、整個催化燃燒治理裝置起（qǐ）火（huǒ）爆炸問題。
1.活性炭起火現象及防範措施
在前期的VOCs富集過程中， 由於活性（xìng）炭著火點較低而脫附（fù）溫度過高，當對（duì）吸附飽和的活性（xìng）炭進行脫附處理時，會由於脫附箱體內溫（wēn）度過高導（dǎo）致活性炭著（zhe）火。
解決該問（wèn）題可以從兩個方麵著手：一（yī）是采用著火點高（gāo）的活性炭；二是嚴（yán）格（gé）控製脫附溫度，使其（qí）遠低於活性炭著（zhe）火點。因此可（kě）采取如下措施：嚴（yán）格控製脫附溫度，選擇質（zhì）量（liàng）好的脫附（fù）溫度傳感器，盡可能在活性炭吸（xī）附箱合適位置安裝兩個溫度傳感器；在PLC 編程中（zhōng）加入（rù）脫附溫度超溫時停止脫附程序；同時要防患於未然（rán），在活性炭吸附箱上方增加消防水管（guǎn）並連（lián）結煙氣報警及自動噴淋裝（zhuāng）置，以防意外失火。
2.催化氧化爐爆炸問題及防範（fàn）措施
在處理高濃度（dù）VOCs 時，由於爐內含有大量氧氣，當廢氣濃（nóng）度（dù）達到廢氣組份中大部分有機廢氣的爆炸極限時，就會有爆炸的危（wēi）險。因此，要時（shí）刻監測（cè）爐內VOCs 濃度， 在進入催化氧化爐（lú）的（de）廢氣管道上安裝濃度稀釋裝置（zhì），將高濃度廢氣稀（xī）釋到（dào）爆炸極限下。同時（shí）在催化氧化爐上增加壓力排（pái）氣閥，在壓力過高時自動打開閥門進行減壓排氣，以防爐內溫度壓力過高引起爆炸（因廢氣在熱氧化過程中迅速釋（shì）放大（dà）量熱能導致爐內熱空（kōng）氣壓力過大）。
3.整個催化燃燒治理裝置起火爆炸（zhà）及防範措施
整個催化燃燒治理裝置起火爆炸多發（fā）生在隻有一套吸附裝置的係統中，因管道壁（bì）及設備內聚集大量高濃度有機（jī）廢氣顆粒物，管道風閥閉會間隙過大，在脫附催化燃燒過（guò）程中沒有停止生產， 車間進氣閥不能關（guān）閉，整個管路是全通的，此時脫附催化燃（rán）燒極可能在高溫作用下引（yǐn）起整個係（xì）統（tǒng）起火爆炸。針對上述情況（kuàng）應該（gāi）采取如下措施：安裝高質量風閥（fá），經（jīng）常檢查漏氣情況，單套吸附的裝置係統中在脫附催（cuī）化（huà）燃燒過程中應停產處理等。
0303催化燃燒法的整體安全措施
使用催化燃燒法應嚴格按工程技術規範進（jìn）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（shēng）產規範要求留足安全距離及設置安全防（fáng）護欄和相關顏色，氣流走向，閥門開關方（fāng）向，電（diàn）源標識（shí），操作規（guī）範等安全警示措施。
0404結（jié）論
隨著工業化與現代化的持續發展和不斷提升，VOCs引起的健康與環境（jìng）問題將引起越來越多的關注，VOCs的處理也（yě）已迫（pò）在（zài）眉（méi）睫。催化燃燒因其催化效率高、能耗低等優點具有更加廣闊的運（yùn）用前景，並將逐漸成為主要的處理VOCs 的方法之一。但我們在使用催化燃燒法處理VOCs 時，仍要時刻注意可能引發的安全問題（tí），防微杜漸，從源頭上把危險解決（jué）掉。
