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如何解决挥发性有机物VOCs治理设备爆炸的问题

不管是蓄热焚燃烧(RTO)、催化燃烧(RCO)、直接燃烧(CO)等燃烧法,活性炭吸脱附,还是等离子这种VOCs末端处理设备,因为VOCs成分复杂,不少为多种易燃易爆的混合有机气体,如果VOCs治理设备设计及选型不合适,都会有爆炸的隐患。

 

 那么,这些设备的爆炸隐患能不能避免呢?其实,只要要VOCs监测时能有效识别成分浓度,再加上设备在设计合理,爆炸这个安全隐患是完全可以杜绝的,在监测的时候,要监测好易燃易爆爆炸气体的成分及浓度,在设计活性炭吸脱附或催化燃烧装置的时候考虑好爆炸下限,就可以解决VOCs治理设备的爆炸问题。

 

要想解决挥发性有机物VOCs的爆炸问题,要先了解什么叫挥发性有机物爆炸界限(explosive limits):爆炸界限又称爆炸范围、燃烧沱围、燃烧界限等。可燃气体与助燃性气体混合时,必须片在一定浓度范围内方燃烧或爆炸,例如甲烷在空气中之爆炸界限约为4.7%-14%,也就是说14%为该界限之最高百分比称爆炸上限(UEL,upper explosiveAimit),4.7%为最低百分比称爆炸下限(LEL,low explosive limit).

 

VOCs混合浓度在爆炸上限以上或爆炸下限以下时,,也就是浓度过高或浓度过低时都不会燃也不会爆炸, 其实原因系因浓度过高或过低时,将造成气体分子与氧分子碰撞机会减少,产生之反应热小于帽失者,无法使燃烧之连锁反应持续进行。

 

爆炸下限数字愈小表示该物质易于爆炸; 还有一个叫危险指数(riskindex):RI=(爆炸上限-爆炸下限)/爆炸下限危险指数(RI)愈高愈危险,此外爆炸上限(UEL)100%,则多数为不稳定物质,可能会产生分解爆炸、聚合爆炸等现象。

 

所以我们在设计VOC处理设备时,要考虑到VOC废气中所含的各种易燃易爆的浓度以及它们的爆炸下限,此外,还有两种情况会影响到它们的爆炸下限。

一是两种以上可燃性气体或蒸气混合存在时,则其爆炸下限(LEL)会改变,计算公式如下:

LEL=100/(第一种气体所占百分比/LEL1+....+n种气体所占百分比/LELn)

 

二是爆炸下限会受气体温度影响,在高温之状态下,气体分子之运动速率增加,且散失热量较小;故在数百度c高温时,爆炸下限将降低,爆炸上限将增高;例如甲烷在500'C时爆炸下限比20'C时减少2.3%,上限则增加2%温度每升高100c,爆炸下限降低8%

 

为了确保挥发性有机物(VOCs)排放与处理的安全环境,排气风管内的挥发性有机物(VOCs)的浓度不能够超过25%爆炸下限(LEL);但是,若是挥发性有机物(VOCs)排气风管中有设置爆炸下限传感器(LEL Gas detector hydrocarbonsensor),挥发性有机物(VOCs)的浓度不能够超过50%爆炸下限。

 

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