摘要

文章首先闡述了廢氣收集系統(tǒng)現(xiàn)狀和化學(xué)制藥廢氣的分類方法，然后提出了廢氣收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以滿足安全輸送和應(yīng)急處置的要求，最后明確了廢氣收集系統(tǒng)的管理要點(diǎn)，將本質(zhì)安全和日常管理相結(jié)合，有效控制廢氣收集系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

化學(xué)制藥廢氣收集系統(tǒng)現(xiàn)狀

隨著化學(xué)制藥行業(yè)面臨環(huán)保壓力、VOC整治壓力的不斷增大，VOC整治要求提高，效率和濃度。廢氣進(jìn)行收集、總后集中處理成為很多制藥企業(yè)的選擇。但是隨著RTO、RCO等焚燒裝置的投用，有關(guān)焚燒裝置起火、爆炸的事故頻繁發(fā)生，其中大部分爆炸發(fā)生在廢氣收集管道內(nèi)。

因?yàn)榉贌b置一般投資較高，企業(yè)一般不會(huì)配備多套焚燒裝置，必然對廢氣進(jìn)行匯總后收集，化學(xué)制藥行業(yè)廢氣種類多，成分復(fù)雜，產(chǎn)生源頭多，這就無形中增加了廢氣收集系統(tǒng)的復(fù)雜性，其復(fù)雜性甚至超過了大型化工企業(yè)的廢氣系統(tǒng)。目前國內(nèi)缺乏廢氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的專業(yè)指導(dǎo)規(guī)范，大部分企業(yè)不得不摸著石頭過河，因?yàn)榘踩O(shè)施不到位，甚至以事故為代價(jià)。為給同行提供參考，筆者結(jié)合企業(yè)自身實(shí)際以及對收集系統(tǒng)的理解提出了廢氣收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)和管理要求，供同行參考。

化學(xué)制藥廢氣分類

根據(jù)如表1所示的廢氣分類，對于不需要進(jìn)行焚燒處理即可達(dá)標(biāo)的廢氣盡量不要送入焚燒系統(tǒng)，例如無機(jī)廢氣、房問的超低濃度廢氣等。

化學(xué)制藥行業(yè)廢氣管道總體設(shè)計(jì)思路：根據(jù)廢氣種類進(jìn)行分類輸送，進(jìn)入焚燒系統(tǒng)的廢氣一般可分為含腐蝕性有機(jī)廢氣、普通VOC廢氣、含氫氣廢氣三大類，緊急泄放的廢氣則可進(jìn)入火炬系統(tǒng)。為提高廢氣輸送安全型，一般采取缺氧狀態(tài)下進(jìn)行VOC廢氣輸送，嚴(yán)格控制氧含量和靜電積聚風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)槟壳皣鴥?nèi)大部分企業(yè)無法實(shí)現(xiàn)對各車問廢氣中VOC的異常超量排放進(jìn)行有效監(jiān)控，如果不能有效控制管道中氧含量，只要存在靜電集聚點(diǎn)火，就極易造成廢氣管道系統(tǒng)爆炸事故，這也是目前國內(nèi)廢氣管道爆炸事故發(fā)生的重要原因，即沒有對廢氣管道中的氧含量和靜電進(jìn)行有效控制，在車問源頭出現(xiàn)異常增量排放達(dá)到爆炸范圍的情況下就導(dǎo)致了事故的發(fā)生。廢氣輸送動(dòng)力系統(tǒng)可采用文丘里管或風(fēng)機(jī)。下面就對廢氣收集系統(tǒng)過程的一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行舉例：

(1)氧含量控制的設(shè)計(jì)。要求廢氣產(chǎn)生點(diǎn)進(jìn)入管道系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全密閉，禁止將敞口過程的廢氣接人，對于異常檢修狀態(tài)下的廢氣點(diǎn)必須事先隔斷。

(2)靜電控制的設(shè)計(jì)。要實(shí)現(xiàn)靜電集聚控制，首先要選對管材，對于普通VOC廢氣或含氫氣廢氣，可采用不銹鋼材質(zhì)的管道，對于腐蝕性廢氣則采用導(dǎo)靜電的玻璃鋼管道，有效防止靜電集聚。其次，需要合理設(shè)計(jì)管徑，將廢氣輸送速度控制在安全范圍。一般普通VOC廢氣控制在10m/s以下，最高不能超過10m/s，對于含氫氣廢氣則控制在7～8m/s。再次，對于管道上各類裝置的材質(zhì)，同樣需要滿足導(dǎo)靜電要求，例如風(fēng)機(jī)葉輪和殼體材質(zhì)也必須為導(dǎo)靜電的不銹鋼或玻璃鋼材質(zhì)，阻火器也必須選用配套的不銹鋼，禁止采用碳鋼材質(zhì)，防止生銹引發(fā)的堵塞。最后，在施工過程還必須注意對三通、轉(zhuǎn)角、焊接部位的打磨處理，防止尖角的存在。

(3)廢氣輸送動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。因?yàn)槊總€(gè)企業(yè)規(guī)模不同，動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以采取不同的方式，如果只有1～2個(gè)生產(chǎn)車間，則可以直接通過車間風(fēng)機(jī)，將廢氣輸送到焚燒裝置，此時(shí)管道系統(tǒng)處于微正壓狀態(tài)。也可以通過焚燒爐進(jìn)氣風(fēng)機(jī)，直接將各車間廢氣抽拉到焚燒裝置，此時(shí)管道系統(tǒng)處于微負(fù)壓狀態(tài)。如果車間數(shù)量眾多，則可在各廢氣產(chǎn)生源頭按廠房或種類設(shè)置小風(fēng)機(jī)，廢氣總管上設(shè)置接力風(fēng)機(jī)，焚燒爐進(jìn)口設(shè)置引風(fēng)風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)管道系統(tǒng)的輸送，此時(shí)大部分管道系統(tǒng)處于微負(fù)壓狀態(tài)，風(fēng)機(jī)出口附近出現(xiàn)微正壓。廢氣總管的接力風(fēng)機(jī)是否需要設(shè)置，還要根據(jù)輸送管線長度，各車間廢氣排放壓力等進(jìn)行綜合考慮。廢氣大部分區(qū)域設(shè)置成微負(fù)壓狀態(tài)的原因是為了有效控制各廢氣源串氣的風(fēng)險(xiǎn)，將廢氣引導(dǎo)到同一流向。一旦存在串氣，將造成后續(xù)各類安全、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

(4)廢氣管道預(yù)留的設(shè)計(jì)。廢氣管道系統(tǒng)一旦投用，要想進(jìn)行改造將面臨較大的動(dòng)火作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，施工難度大。為此，需要開展一些預(yù)留性施工。例如在各車間排放口設(shè)置預(yù)留口，在廢氣進(jìn)管路前設(shè)置切斷用閥門，并配套盲板等。為防止各廢氣相互串聯(lián)，進(jìn)入總管排放口應(yīng)有最小間距設(shè)置，一般應(yīng)間隔設(shè)置30以上。

(5)排液系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。廢氣進(jìn)入管道系統(tǒng)，難免會(huì)存在冷凝，特別是經(jīng)過水噴淋后的廢氣含有大量飽和水蒸氣，為此排液系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尤其重要，否則可能會(huì)引起積液影響廢氣輸送，冬季還會(huì)導(dǎo)致冰凍，損壞管路。排液系統(tǒng)包括管道傾斜度、排液口、清理口等，排液口要設(shè)置在管道低位，要求所有管道低位都有排液口。

(6)安全設(shè)施配備要求。為保證管道系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還需要配套各類安全設(shè)施和檢測儀器。管道系統(tǒng)上可設(shè)置泄爆片、阻火器、氧含量檢測儀、LEL濃度檢測儀。泄爆片一般可安裝在風(fēng)機(jī)或阻火器附近，泄爆壓力的選擇要高于廢氣管線正常壓力，低于管線耐壓。阻火器一般安裝在各風(fēng)機(jī)進(jìn)口、出口，同時(shí)根據(jù)保護(hù)目標(biāo)需要，可在廢氣支管與總管匯總前安裝阻火器，以保護(hù)廢氣支管端各廢氣車間。同時(shí)因?yàn)椴煌吞?、不同廠家的阻火器壓降差異較大，故需要在設(shè)計(jì)前首先考慮阻火器壓降。采購阻火器時(shí)，還要考慮阻火器的方向性。阻火器一般要選擇自帶溫度檢測的，便于當(dāng)管道發(fā)生起火時(shí)，可通過阻火器上溫度的檢測，發(fā)現(xiàn)異常，并通過溫度連鎖報(bào)警系統(tǒng)和應(yīng)急系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)對管道系統(tǒng)運(yùn)行狀況的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)的在線監(jiān)控，還需要安裝壓力檢測、溫度檢測、流速檢測儀器等，并將上述重要參數(shù)集中到統(tǒng)一監(jiān)控中心進(jìn)行集中監(jiān)控，當(dāng)壓力、溫度、流速超過設(shè)定值，即啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，并對各異常信息按事故／事件進(jìn)行原因分析和調(diào)查處理，防止再次發(fā)生。

(7)應(yīng)急系統(tǒng)設(shè)計(jì)。因?yàn)閺U氣輸送系統(tǒng)的火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)較大，故需要設(shè)置應(yīng)急系統(tǒng)?？稍跉錃饪偣苌习惭b蒸汽滅火裝置，即當(dāng)管道發(fā)生火災(zāi)或爆炸，管道內(nèi)溫度超過設(shè)定安全值時(shí)，立即啟動(dòng)應(yīng)急裝置，將蒸汽通人管道內(nèi)進(jìn)行滅火。為保護(hù)各生產(chǎn)車間安全，防止廢氣總管系統(tǒng)起火對各車問的影響，在各車間進(jìn)入廢氣總管前，設(shè)置溫度報(bào)警，當(dāng)溫度超過設(shè)定值，即切斷與總管系統(tǒng)的閥門，將廢氣排到車問緊急放空管。

廢氣管道系統(tǒng)管理要求

(1)進(jìn)氣體前審批。目的是為了對接人廢氣系統(tǒng)的廢氣種類、排放參數(shù)、禁忌物等進(jìn)行確認(rèn)，防止誤接。

(2)積液的管理。管道積液應(yīng)及時(shí)排放，冬季和夏季的排液頻次可略微不同，對每次排液應(yīng)進(jìn)行記錄，包括排液口編號、液體接收量、排液日期等信息，對于排液量異常增大的，還需要進(jìn)行原因分析。有條件的企業(yè)還可以對積液中的組分、pH進(jìn)行分析，可監(jiān)控未經(jīng)審批排放的廢氣。當(dāng)pH低于6時(shí)，就需進(jìn)行原因分析。

(3)靜電管理。需要每年至少開展一次靜電檢測；每年檢修期間，還需要開展靜電接地設(shè)施完好性的檢查。

(4)管道的日常巡查。管道泄漏的原因包括焊縫，爆破片破損，法蘭連接密封圈破損，熱脹冷縮導(dǎo)致管道破裂等，因此需要對管道進(jìn)行日常巡查，主要通過對管道跑、冒、滴、漏的巡查及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)；同時(shí)可定期采用氮?dú)膺M(jìn)行氣密性試驗(yàn)，并保留氣密性試驗(yàn)的記錄。日常運(yùn)行過程，則通過對管道中氧含量的監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常。

(5)管道監(jiān)控參數(shù)的記錄和分析。視頻監(jiān)控、溫度監(jiān)控、壓力監(jiān)控、氧含量監(jiān)控等數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊?4小時(shí)值控中心進(jìn)行監(jiān)控。其中總管各段壓力情況須在運(yùn)行過程中摸索，有相應(yīng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)后再形成具體管理要求。

(6)明確各類標(biāo)識：包括爆破片的管路色標(biāo)、排液口標(biāo)識、阻火器標(biāo)識等。

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