有机废气处理设施火灾事故风险及对策分析

徐厚友 郭昆 王彪 喻青 段航

（中钢集团武汉安全环保研究院有限公司，湖北武汉 430081）

0 引言

近年来随着国内经济的迅速发展，工业废气已经是环境治理的一项重要内容，相关部门也相继颁发了工业废气治理的法律法规，逐步完善法律体系。与此同时，企业也在不断加大废气治理力度。工业企业的废气成份比较复杂，一般为多组份混合气体，通常为具有毒害性且伴有臭味的酸碱废气，此外，喷漆、电镀、印刷等行业生产过程中还会产生具有易燃易爆性的挥发性有机物（VOCs）废气。废气处理不当不仅易对周边环境造成污染，还可能会引发火灾爆炸等严重的安全事故，造成财产损失和恶劣的社会影响［1］。2022 年底，国务院安委会办公室、生态环境部、应急管理部共同印发了《关于进一步加强环保设备设施安全生产工作的通知》［2］（以下简称《通知》）。《通知》指出，2022 年以来全国发生多起环保设备设施生产安全较大事故。如何从本质安全化的角度出发，避免有机废气处理设施在运行过程中发生火灾等事故，是本领域的研究重点。本研究通过对多例原因不同的、具有代表性的有机废气处理设施火灾事故进行原因分析和梳理，准确辨识企业有机废气处理设施火灾事故隐患风险点，对指导督促企业开展环保设备设施安全风险辨识评估和隐患排查治理，落实安全生产各项责任措施具有重要支撑作用。

1 VOCs 废气的危害及常用处理方式

1.1 VOCs 废气的危害

挥发性有机污染物（VOCs）指常温下饱和蒸气压大于70 Pa、常压下沸点在260 ℃以下的有机化合物，或在20 ℃条件下蒸气压大于或等于0.01 kPa 具有相应挥发性的全部有机化合物的污染物气体（简称有机废气）。VOCs 废气的危害主要包括3 个方面［3］：一是VOCs 会形成温室效应气体，是全球气温升高的诱因之一；二是与大气中的NO3-、O3等氧化剂发生光化学反应，生成臭氧和二次有机气溶胶，使得空气质量下降；三是VOCs 废气达到相应浓度时，可能会使得人体呼吸道、眼睛出现不适，表现出咽痛、过敏、乏力等症状，严重时还会阻碍人体血液及大脑构成，损害中枢神经，甚至威胁人的生命安全。

1.2 企业VOCs 废气的处理技术

近年来，国内外对VOCs 废气的处理已进行了大量研究，并取得了很多成果，常见的VOCs 处理方式包括变更物料、变更工艺、减少无组织排放、减少泄漏和集中治理方式。集中治理方式由于治理效果显著而被广泛采用。迄今比较成熟且企业常用的VOCs集中治理技术包括活性炭吸附脱附技术、喷淋净化技术和UV 光解技术等［4］。活性炭吸附脱附技术［5］是在VOCs 废气流经吸附材料（粒状活性炭和活性炭纤维）时，其中有机烃会被吸附材料所吸附，而氧气、氮气等无机气体则不会被吸附，经吸附净化后便可对气体进行排放。吸附法具备良好的浓度及气量变化适应性，且VOCs 去除率高，因而在VOCs 废气处理中得到广泛推广。喷淋净化技术是通过利用喷淋的方法，让有机废气经过喷淋塔与喷淋液充分接触，使有机物质溶解于喷淋液中并与之发生化学反应，从而达到冷却废气、去除颗粒及净化气体的作用，再经过除雾段处理后，进入下一处理环节。喷淋净化技术［6］不仅操作简单易行，针对“三苯”类净化率高，净化效果稳定，广泛用于化工企业有害的复杂有机废气的处理工序。UV 光解技术［7］是利用高能UV紫外线光束对废气进行光解氧化作用，使恶臭气体物质降解转化成低分子化合物、二氧化碳和水，具有噪音小、脱臭效率高等优势。

2 VOCs 废气处理设施火灾事故风险

2.1 事故案例分析

本研究以工业企业密集分布的某区为研究对象，搜集整理了该区近年来企业发生的10 起典型有机废气火灾事故案例，分析事故原因并总结演变过程，表1 详细列举了典型有机废气火灾事故案例事故过程和调查原因，表2 分析复盘了典型有机废气火灾事故案例事故演变过程。以常见的UV 光解和活性炭联合治理的废气处理设施为例，从表1 和表2 可以发现，可能发生火灾的主要环节包括4 个方面，第一是废气收集口集气罩及集气管道，因为该处油漆颗粒等长期附着在集气罩及管道的内表面，若长期未清理和更换，遇激发能源可能点燃；第二是UV 光解设施，灯管发热可能点燃附着在灯管外表面的漆渣等，UV 光解设施本身电气线路短路、过热等引发电气火灾，废气经过喷淋后含水分较高，电气防潮等级不足引发电气火灾；第三是活性炭吸附设施，废气经过UV 光解后温度进一步升高，废气前段未除油处理，导致活性炭厢内油污油渍过多或活性炭长期未更换，积油可能引发自燃等；第四是车间内火灾通过废气管道蔓延至废气处理设施，废气温度过高直接点燃废气设施，或者废气内夹杂火焰、火苗等。

表1 典型有机废气火灾事故案例事故过程和调查原因

表2 典型有机废气火灾事故案例演变过程

2.2 安全风险辨识

通过对以上典型有机废气火灾事故发生企业的涉有机废气处理实施的现场作业环节、设备设施进行风险辨识，企业有机废气处理设施火灾事故风险点主要为：①风机、光解设备、车间生产线的动作顺序错误，车间启动生产时废气处理设施前端还未通风，造成有机废气聚集，遇激发源发生燃爆；②UV光解设备自身缺陷，产生电火花导致电气火灾，或点燃灯管以及内壁积聚的有机溶剂漆渣；③活性炭箱内异常，如活性炭未及时更换，吸附效果变差导致有机废气积聚，或活性炭因夏季温度高或其他原因蓄热自燃；④有机废气处理设施整体缺少阻火功能，一旦发生火灾，无法有效阻止火灾蔓延。

3 VOCs 废气处理设施火灾事故对策措施

通过剖析典型事故案例，分析事故原因，针对企业VOCs 废气处理设施火灾事故风险点提出相应对策措施：①企业的VOCs 废气处理设施多为环保设备公司提供的撬装设备，在设计及制造时，应符合相关的安全技术规范要求，企业VOCs 废气处理设施在新建、改建、扩建时应有效落实安全设施“三同时”，施工单位应严格按照安全设施设计和相关施工技术标准规范进行施工；②落实VOCs 废气处理设施设备维护保养制度，定期清理VOCs 废气输送管道及设备内的油污和漆渣，必要时定期对管道进行更换；③当废气管道来自或经过生产车间火灾危险相对较大的场所时（如喷涂车间等），废气处理设施与车间内主体生产装置之间的管道加装阻火装置，一旦废气温度超标，阻火装置能及时介入，防止火灾由车间向楼顶废气处理设施蔓延；④为了避免VOCs废气通过排风管道及风口窜入其他房间，单独设置废气处理系统：⑤VOCs废气处理设施设置导除静电的接地装置，排气管道采用金属等不燃材料，接触腐蚀性介质的风管和柔性接头可采用难燃材料；⑥VOCs废气处理设备装设必要的安全监测装置，如UV 光解、风机等电气装置的电路异常监测，活性炭箱的温度监测、压差监测等；⑦VOCs 废气处理设施附近设置消火栓等消防设施；⑧制定废气处理设施相关安全管理制度及规范的操作规程，明确废气处理设施安全责任人，加强员工安全教育培训；⑨针对VOCs废气处理设施火灾事故制定生产安全事故应急预案，配备应急物资，定期组织应急演练。

4 结语

有机废气处理设施的事故会造成财产损失和恶劣的社会影响，要开展环保设备设施安全风险辨识评估和隐患排查治理，充分了解引发安全事故的机理以及整个事故的演化过程。落实安全生产各项责任措施，避免或减少事故的发生。同时，如何从本质安全化的角度出发，避免有机废气处理设施在运行过程中发生火灾等事故，实现早期发现安全隐患、事故发生触发自动安全报警和应急处置，提升VOCs废气处理设备的本质安全水平，是解决上述问题的有效途径。