木器加工行业环保设施的火灾风险及预防

刘道良

摘要：针对近几年木器加工行业频发的“非传统性”环保装置火灾展开研究，分析其发生火灾的内在机理，研究问题出现的根本原因，从设备设计、防火分隔、日常维护管理到执法监管等多个方面，提出解决问题的路径，并分析其合理性。

关键词：木器加工;环保设施;火灾

近年来，随着人们环保意识的加强，木器加工行业逐渐增配了各种类型的环保装置和设备，对生产过程中产生的废气、废水、废料进行处理，但是也带来了一些意外的火灾事故，暴露了一些新的问题，值得引起重视和探讨。

1  木器加工行业常见环保设施的类型

木器加工行业一般采用水吸收装置、活性炭吸附装置、UV光氧催化装置（Ultravioletray，紫外线）等对生产过程中产生的VOCs（Volatile Organic Compounds，挥发性有机物）进行处理，根据生产工艺和产生的废气的种类，采用一种或者多种装置联用。对于生产过程中产生的木屑和危废则进行简单收集，走资源再回收利用渠道。

1.1  水吸收装置

利用废气中某些物质易溶于水的特性，让废气直接与水接触，从而溶解于水或者是利用酸碱性的不同进行中和反应，同时在水中设置吸附球，固体颗粒直接通过水进行过滤，由吸附球进行吸附。工艺简单，管理方便，去除效率高，常见于VOCs的第一段处理。

1.2  活性炭吸附装置

利用活性炭自身独特的孔隙结构，使废气中的部分成分附着于活性炭空隙的表面。以物理吸附为主，基本不发生化学反应，不改变物质原来的属性。工艺设备简单、投资小、维护方便，净化效果好，吸附效率高，适用面广，能同时处理多种废弃物[1]。

1.3  光氧催化装置

在催化剂作用下，利用高能紫外线的能量进行光化学反应，通过光解使废气中的有害成分（乙酸乙酯、二硫化碳、苯、甲苯、二甲苯等）发生光氧化反应，分子链结构发生变动，高分子化合物降解转变成低分子化合物，彻底分解为二氧化碳和水。分解迅速，效果好，适用于低浓度VOCs的处理。常见的多是和其他设备联用，它的作用效果严重依赖于前端设备的处理效果[2]。

1.4  木屑除尘装置

使用大功率风机将木器加工过程中产生的木屑吹扫收集到一起，避免在生产车间内形成扩散，对环境产生粉尘污染，同时对收集起来的木屑进行二次开发利用。因为木屑可以作为压缩型木质颗粒（新能源材料）的原材料，存在一定的经济价值，常见的此工段均是外包，由第三方公司负责运营。在日常管理中，负责运营的第三方公司和单位主体之间可能存在一定的管理脱节。

2  木器加工行业环保设施的火灾危险性分析

2.1  水吸收装置分析

2.1.1  水溶性不足、吸附球过载导致后续环节来源物料超标

因为水的溶解性和吸附球的吸附能力有限，需要不间断地活水流动和吸附球的定期清理更换。且不是所有物料成分都能溶解于水，水吸收装置本身也需要和其他设备配套使用，水吸收装置只是其他设施设备的前段。因为整体联用系统都是程式化预先设计，水吸收装置的作用效果直接影响后续环节的处理。一旦水系統未能达到预期的初步处理效果，后续系统的来源物料很容易就会超出处理范围。

2.1.2  装置材料本身具有可燃性

因考虑到水处理设备本身是使用水进行处理，火灾危险性比较低，加之废气溶于水后很容易形成具有腐蚀性的液体，很多单位在设计水处理设备喷淋塔时采用高耐腐性的PP材料（Polypropylene，聚丙烯纤维）或者玻璃钢。这些材料很多本身具有可燃性，虽然设备本身难以引发火灾，但当其他区域发生火灾，产生蔓延时，水处理系统、正在处理含有易燃易爆气体的废气，很容易产生燃烧，导致火灾的扩大。

2.1.3  电机系统故障后引发燃烧

水处理设备活水的流动，需要不间断电源给水泵电机持续供电。一方面，水中融入的废弃物杂质过多后，容易导致叶片被卡，水泵堵塞，电机发热，引发燃烧。另一方面，电机在水下潮湿环境工作，线路长时间处于酸碱腐蚀性环境下，容易老化，导致短路起火。

2.2  活性炭装置分析

2.2.1  活性炭吸附后的净化有赖于人工手动操作

活性炭装置的处理能力完全依附于活性炭的吸附能力。活性炭吸附后，系统无法自身进行净化处理，必须依托人为及时更换活性炭，才能继续起作用。但是活性炭吸附本身属于物理反应，没有太多的技术监控措施，是否吸附饱和，什么时候吸附饱和仅凭肉眼难以简单判断。

2.2.2  活性炭的吸附能力受湿度影响较大

进入活性炭的气体如果水分较高，容易导致活性炭受潮。活性炭受潮后，内部孔洞吸附的物质之间会发生粘连现象，导致部分孔洞被遮盖。而活性炭的吸附机理主要在于其内部的孔洞表面积较大，一旦部分孔洞被遮盖，表面积变小，吸附能力下降。

2.2.3  活性炭自身具有自燃性

活性炭是由多种功能团、多种化学键组成的有机大分子，本身属于可燃物。虽然其自身的燃点较高，但其受潮后，在一定范围内会发生氧化反应，导致发热，当自热积累的热量超过散失的热量时，容易引发自燃现象。

2.3  光氧催化装置分析

2.3.1  整个处理环节都可能存在可燃性气体

光氧装置的处理效果主要和紫外线光子能量大小与各物质自化学键断裂所需要的能量有关。部分化学物质由于自身的特性，不容易被光解，在前段其他处理工艺中又未被处理，直接决定了光氧装置的处理前、处理中、处理后存在可燃性气体都是正常现象。

2.3.2  待处理气体中可能混入其他成分

近年来，由于环保整治的原因，很多木器加工行业单位将原有的油漆工艺改成水性漆工艺或者木蜡油工艺。但是目前市面上的水性漆工艺技术并不完善，水性木器漆使用在木器上硬度、光泽度都还和油性漆存在一定的差距。市场的广大需求决定了很多改为水性工艺的厂家仍然在私底下使用油性漆，主要在于木料成型后的底层漆使用，后续再在表层使用水性漆处理。生产工艺实际产生的废气成分很可能超出原有根据水性漆工艺设计的处理标准[3]。

2.3.3  装置本身存在的孔洞给事故的发生提供了直接条件

一方面，环保装置内部结构复杂，多为焊接连接，施工工艺不过关，或者材料厚度不足，长时间暴露在酸碱、高温环境下容易出现漏眼。另一方面，装置内部和外部开关之间是使用电线通过孔洞进行连接，孔洞封堵不到位，孔洞的封堵材料老化都可能留下隐患。

2.4  除尘装置分析

2.4.1  电流过载打火

木屑的收集基本都是依靠大功率风机吹扫、抽吸。一旦长时间不进行清理，木屑堆积或受潮板结，就增加了吹扫的难度，吹扫风机需要通过增大电流的方式来提高功率，如果设备本身额定电流不够大，实际电流超出线路能够承受的范围，线路过负荷的情况下很容易导致打火。

2.4.2  金属摩擦打火

吹扫、抽吸过程中，木屑上下翻飞，很容易形成爆炸性粉尘环境，而木器加工厂的木屑中混入铁钉之类的微小金属材料很常见，金属材料在被抽吸时，高速运动过程中遇到其他金属材料，很容易打火产生火星，火星遇到翻飞的木屑形成的爆炸性粉尘环境，很容易导致爆炸。

2.5  危废处置环节分析

2.5.1  易燃易爆危险品的外包装桶

日常检查中，经常会有单位反映，仓库中存放的桶上的标签虽然是3类液体，但实际上是空桶，不能按照易燃易爆危险品来认定，对于这样的情况要注意：一是空桶的状态只是暂时的点的状态，刚买过来的时候肯定是满桶，只是刚好用完，大部分时候都应该是存在易燃易爆危险品的。二是空桶内部桶壁都附有液体的残留物，液体挥发出来的液体蒸汽在密封的桶中，已经达到爆炸极限。

2.5.2  木蜡油

通常认为木蜡油是天然植物提取的擦拭剂，主要成分是植物油，閃点在200℃～300℃，不属于易燃易爆危险品，相对比较安全。然而，日常工艺中，都是使用棉纱蘸取木蜡油后对木料进行擦拭。棉纱使用后，作为危废处理，长时间堆积，通风不良的情况下，由于内部油脂的氧化和聚合作用产生热量积聚，达到一定程度后，极容易发生自燃着火。

3  木器加工行业环保设施火灾的预防措施

3.1  完善设备设计方案，从源头上杜绝发生事故的可能

3.1.1  系统设计应考虑整体的配套性

木器加工行业的环保处理，是一个系统性工程。目前市面上采用的大多是各段从设备商处分开采购，施工方集中组装成套的方式。施工方在制定集成方案时，要充分考虑各段设备之间的兼容性和匹配性。光氧装置使用的是低浓度废气，设计时要考虑，经过前段装置处理的废气要达到进入光氧装置的浓度标准。

3.1.2  后段设计应考虑对前段的包容

对于整个生产工艺中可能出现的待处理的物质，需要从源头开始，统筹进行设计考虑。设计时，后一段设备的处理量既要考虑前一段设备正常工作时的产出量，还要考虑前一段设备未能正常工作时的事故量，分段工艺之间留足预备量。避免前段某一环节出现故障，影响整个系统的使用。

3.1.3  防爆设计应考虑全流程、全细节

设计设备时，对正常存在的、可能存在的、事故后才存在的全部环节都要考虑。必须是全系统防爆，避免灯防爆、开关不防爆，车间内固有设备防爆、临时拿进去的称重的称不防爆，整幢楼防爆、增设的自动饮水机不防爆的现象。处理的细节上，木屑除尘装置中应设置金属材料提前过滤环节，光氧装置中应设置设备过负荷报警和自动切断，孔洞橡胶材料密封等措施，从物理措施上隔绝可燃气体、粉尘和火星、高温、电气等火源的接触。同时，施工必须明确标准，工艺要经得住时间和高温的考验。

3.1.4  避灾设计应当考虑应急装置

因为系统的密封性，不可能每次检查都打开接受检查，也为了避免打开系统检查时，打开过程中造成的火星掉落系统内部引发火灾（曾经出现过，环保检查中使用工具切开系统管道引发火灾的事故）。可以考虑研发数据感知触点，接入物联网系统，实施在线监测，系统数据超标自动提醒报警。数据超标到一定程度还应当具备联动生产设备紧急停车功能和启动事故应急系统，避免超标物料进入光氧系统的功能。

3.2  落实防火分隔措施，限制事故发生后的规模

3.2.1  环保设备和生产设备之间的分隔

木器加工行业起步较早，在开始建设时很少有附带建设环保装置的，这几年随着环保监管的加强，很多单位都是利用原有的条件，直接在外墙贴邻设置环保装置，对外墙不进行任何处理。一旦设备发生火灾，火势很容易顺着外墙的门窗洞口进入车间内，造成次生灾害。可以考虑将环保设备和生产区域的火灾危险性进行区分，中间采用防火墙分隔，不留门窗洞口[4]。

3.2.2  限制设备自身用材

制定环保设备的用材标准，限制易燃可燃材料的使用，确保设备本身不会燃烧，即使出现故障也仅限于设备内的物料本身，不至于扩大。部分单位在室外搭建设备用房的，要杜绝使用泡沫夹心彩钢板。

3.2.3  设备内部环节之间的分隔

在环保设备各段之间，环保设备管道各楼层之间，环保设备和生产设备之间设置防火阀，一段出现问题，相互之间切断联系，防止设备发生火灾后，通过环保管道回火至生产设备。防火阀、阻火器必须兼具手动开启功能，通过人事后操作的可靠性，减少物事前动作不可靠性。

3.3  落實规范管理和监管措施

3.3.1  严格控制物料成分

环保设备是按照生产产生的废气、物料实际进行设计配置的，设计之前要对生产工艺中可能出现的VOCs的主要成分展开研究分析，制定针对性的设备方案。设备平台搭建好之后，需要严格按照规范使用。使用的过程中不能突破其原设计的功能，生产产生的废气、物料发生变化后，环保设备应进行针对性的调整，特别是在高温、高电的光氧环节。

3.3.2  做好设施设备的维护

环保设施设备不是一劳永逸的工程，不可能无限制地起作用。水吸收装置里的水、吸附球，活性炭吸附系统里的活性炭，需要根据吸附的程度及时更换。光氧系统、废气管道内侧附着的油灰积液残渣需要定期清理。设备的气密性需要定期停机检查。木屑吹扫装置、危废物品需要及时清理，不能积压，不能受潮。对生产过程中产生的危废，分析其真实的成分，分类放置，具备易燃易爆性的，和普货进行有效区分，纳入易燃易爆危险化学品管理和储存，走规范化的危废处置流程。存在自燃可能性的，即用即处理，不在现场留存。处理过程中，要做好标志标识，提醒危废处置单位，单货单运单处理，避免运输和待销毁处置过程中引发其他物品燃烧。

3.3.3  环保设施设备纳入生产设备统一实施安全监管

环保设备是跟随生产设备一起设计、设置的，主要作用也是对生产过程中产生的附带物品的处理，可以认为本身就是生产设备的一部分。一个单位在设计自己的生产流程时，要从原材料进入开始考虑，直到所有的环节全部处理完毕才能结束。不管这套设备是后增加的，还是第三方设备供应商租赁使用的。没有环保设备，生产设备是不完整的，或者可以说环保设备本身就是生产设备的一部分，日常监管中只能将其作为一个密不可分的整体进行考虑。

3.3.4  设备的日常使用管理

环保设备基本都是依靠电进行驱动。很多单位为了环保的达标要求，设备长时间运转不停歇，设备的发热、老化、疲劳都存在风险，可以考虑的途径：一是设置双动力系统，定时更换运转;二是加装电气监测系统，电流出现异常自动切断通路;三是设置生产设备联动，生产设备断电停止运转后，一定时间环保装置自动停止;四是设置环保设备动力和系统前端数据联动，设备前端没有待处理物进入达到一定时间的，环保设备自动停止[5]。

4  结语

木器加工行业中的环保设施具有一定的行业专业性，消防部门实施日常消防监管具有一定的难度。但其发生事故后，很多时候都是以火的形式对外展现，也需要消防部门实施现场处置。因此，为了减轻日常监管工作的压力，对于这个新的领域、新的现象还是要开展多一点的研究，从源头上减少火灾发生的可能。

参考文献：

[1]宋剑飞.活性炭吸附VOCs及其构效关系研究[D].长沙：中南大学，2014.

[2]李映红，牛湛.喷淋吸收与光氧催化联合处理法治理化工有机废气工程实例[J].广东化工，2018，45（18）：229-230.

[3]罗秋容，黄世裕.分析有机废气新型处理技术应用的研究进展[J].环境与发展，2017，29（8）：91-92.

[4]徐丽，刘鑫，王灏瀚.关于VOCs有机废气处理技术进展研究[J].环境保护与循环经济，2016，36（4）：39-42.

[5]冯熔.应用“事故超前预测理论”搞好消防安全工作[J].山东消防，2001（4）：49.

Fire risks and prevention measures in environmental

protection facilities in the wood processing industries

Liu Daoliang

（Shanghai Municipal Fire and Rescue Corps，Shanghai  201400）

Abstract：In view of the frequent fires in wood processing industry in recent years， the paper studies "unconventional" environmental protection device ， the inner mechanism of fire causes， analyzes the existed problems and puts forward the solutions in terms of the perspectives of equipment design， fire compartmentation， daily maintenance and management to multiple law enforcement supervising and managing， thus researches the rationality.

Keywords：wood processing;environmental protection facilities;fire disasters