前言

今年7月初，生態(tài)環(huán)境部印發(fā)了《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案》。方案中指出了現(xiàn)階段VOCs治理中無組織排放問題突出。有研究表明，我國工業(yè)VOCs排放中無組織排放占比達(dá)60%以上。許多企業(yè)對(duì)此未采取有效的管控措施，收集效率低、逸散問題嚴(yán)重。化工制藥行業(yè)作為此次管控的重點(diǎn)行業(yè)，加強(qiáng)VOCs無組織排放管理、配備有效的廢氣收集系統(tǒng)，是其VOCs治理任務(wù)的重中之重。

拋開《治理方案》不談，我們單從設(shè)計(jì)角度來講，一個(gè)高效的廢氣治理系統(tǒng)中，廢氣收集及輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是整個(gè)系統(tǒng)中極其關(guān)鍵的部分。因?yàn)樗鼜脑搭^上決定了廢氣處理量的大小，而它設(shè)計(jì)的合理與否也同時(shí)決定了廢氣處理的效果如何。因此，無論是制藥企業(yè)還是環(huán)保公司，在設(shè)計(jì)廢氣治理系統(tǒng)時(shí)，都必須對(duì)科學(xué)設(shè)計(jì)有效的廢氣收集系統(tǒng)提起重視。

化工制藥行業(yè)在設(shè)計(jì)廢氣收集及平衡系統(tǒng)管道時(shí)，應(yīng)遵循“應(yīng)收盡收、分質(zhì)收集”的原則，根據(jù)廢氣種類分類收集輸送。以下是對(duì)廢氣收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)的一些分享。

一、建立收集管道平衡系統(tǒng)

建立收集管道的平衡系統(tǒng)，是在進(jìn)入二級(jí)收集系統(tǒng)前，從源頭對(duì)廢氣產(chǎn)生源進(jìn)行治理，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)密閉儲(chǔ)罐類的呼吸氣自平衡，可有效減少大小呼吸的高濃VOCs排放，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

 

平衡系統(tǒng)示例▲

平衡系統(tǒng)中，反應(yīng)釜、儲(chǔ)罐、計(jì)量罐等應(yīng)盡可能采用密閉式，避免有空氣進(jìn)入容器和廢氣管道，降低高濃度廢氣中氧氣含量，有條件能惰性化(充氮)更好。在這一環(huán)節(jié)中，可對(duì)車間儲(chǔ)罐類廢氣源產(chǎn)生點(diǎn)采取以下預(yù)防性治理措施：

車間計(jì)量罐、儲(chǔ)罐等同類或同性質(zhì)排放點(diǎn)，能密閉設(shè)備全部密閉。通過放空管道，組合成相對(duì)密閉的單元平衡系統(tǒng)，并在每個(gè)平衡主管上設(shè)被動(dòng)氣動(dòng)呼出和吸入閥。為避免密閉系統(tǒng)平衡氣的超壓對(duì)儲(chǔ)槽造成影響，可增加配重泄壓閥或重力式呼吸閥。

引入氣封系統(tǒng)（氮?dú)猓ㄟ^壓力控制器及平衡管、被動(dòng)自控閥來控制罐內(nèi)壓力。當(dāng)罐內(nèi)輸出介質(zhì)時(shí)，壓力降低；當(dāng)?shù)陀谝欢ㄖ岛?，壓力控制器反?strong>被動(dòng)吸入閥（為氣動(dòng)閥，主要作用是給儲(chǔ)罐或平衡管補(bǔ)充氮?dú)猓韵卵a(bǔ)氣閥均相同）開啟，補(bǔ)充氮?dú)庵猎O(shè)定壓力后自動(dòng)停止。當(dāng)罐內(nèi)輸入介質(zhì)時(shí)，壓力增高，當(dāng)高于一定值后，壓力控制器反饋被動(dòng)呼出閥開啟，排出高濃VOCs氣體到二級(jí)收集管道，系統(tǒng)壓力低于特定值時(shí)自動(dòng)關(guān)閉廢氣排氣閥,及時(shí)與二級(jí)收集管道斷開隔離，避免大面積事故蔓延，同時(shí)防止收集管路負(fù)壓異常時(shí)罐內(nèi)超負(fù)壓，損壞罐體或吸入空氣。

二、廢氣的輸送控制

為保證收集效果、安全生產(chǎn)和降低管道維護(hù)成本，一般采用微負(fù)壓輸送。即在集中處理點(diǎn)設(shè)置總風(fēng)機(jī)，直接將各車間廢氣抽送到集中處理裝置，管道系統(tǒng)處于微負(fù)壓狀態(tài)，這樣設(shè)計(jì)有效避免了因管道微泄露而降低收集效果和由此產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)。

如果廢氣產(chǎn)生源數(shù)量眾多且輸送距離較遠(yuǎn)，則可在各廢氣產(chǎn)生源頭按區(qū)域或種類設(shè)置子風(fēng)機(jī)，廢氣總管上通過設(shè)置靜壓箱（管）連接二次接力風(fēng)機(jī)，完成管道系統(tǒng)的輸送。通過管道上風(fēng)閥和壓力傳感器的調(diào)控，將廢氣收集所涉及的大部分區(qū)域設(shè)置成微負(fù)壓狀態(tài)，可有效控制各廢氣源串氣的風(fēng)險(xiǎn)。

布局正壓輸送管道時(shí)，不能穿越密閉的空間。

對(duì)于含塵氣體輸送，必要時(shí)還要安裝火花探測(cè)器。

三、廢氣收集后預(yù)處理設(shè)計(jì)

不同性質(zhì)的廢氣需采用不同方式處理，處理完畢后再并入二級(jí)收集管道，以避免管道的露點(diǎn)腐蝕和對(duì)后期集中處理裝置產(chǎn)生影響。

一般含腐蝕性廢氣，采取就近處理方式，盡量減少到酸堿中和噴淋塔處理裝置的輸送管道。

高濃VOCs氣體輸送，也盡可能采取就近處理方式。高濃廢氣可以按照廢氣濃度的不同采取冷凝、吸收、吸附等方式進(jìn)行處理，避免因長(zhǎng)距離輸送造成安全隱患和爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

管道管路設(shè)計(jì)上應(yīng)將廢氣引導(dǎo)到同一流向，避免氣體回流造成串氣，將造成后續(xù)各類安全、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

四、收集管道中的靜電防控

收集管道容易發(fā)生靜電積聚、發(fā)生爆炸。要避免此類現(xiàn)象的發(fā)生：

首先要對(duì)管道管材的選型進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于普通VOCs廢氣或含高濃VOCs廢氣，可采用不銹鋼等金屬材質(zhì)管道，對(duì)于含腐蝕性廢氣采用抗靜電的玻璃鋼管道，有效防止靜電積聚。玻璃鋼管的表面電阻不得大于1.0×10⁶Ω。

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VOCs廢氣控制在10m/s 以下，對(duì)于含高濃VOCs廢氣則控制在8m/s以下。

第三，管道上各類附屬裝置的選材同樣需要滿足避免靜電聚集的要求，例如風(fēng)機(jī)葉輪和殼體材質(zhì)也必須為導(dǎo)靜電的不銹鋼或抗靜電玻璃鋼材質(zhì)。

最后，整體收集管路需要每年至少開展一次靜電檢測(cè)并做好檢測(cè)記錄。防靜電接地電阻一般要求小于等于100歐。

五、廢氣收集管道施工細(xì)節(jié)

廢氣收集管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)區(qū)域范圍大且廢氣成分復(fù)雜，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)，管道清洗置換工作量大，施工危險(xiǎn)程度增加。為此，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮一些預(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)置切斷用閥門等。

為防止各廢氣相互串聯(lián)，進(jìn)入總管排放口應(yīng)有一定間距設(shè)置，并對(duì)接入廢氣系統(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。

對(duì)于一些處于防雷區(qū)的收集管道，要求單獨(dú)設(shè)立防雷設(shè)施，獨(dú)立的防雷保護(hù)接地電阻應(yīng)小于等于10歐

六、保障管路通暢

廢氣進(jìn)入管道系統(tǒng)，由于溫度和壓力的變化，難免會(huì)存在冷凝甚至產(chǎn)生結(jié)晶的現(xiàn)象，特別是經(jīng)過水洗噴淋處理后的廢氣含有大量飽和水蒸氣，為此排液和保溫系統(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，低溫時(shí)還會(huì)導(dǎo)致一些物料結(jié)晶、冰凍，堵塞而損壞管路。

排液系統(tǒng)包括管道傾斜度、排液口、匯集節(jié)點(diǎn)等，排液口要設(shè)置在管道低位，長(zhǎng)距離輸送時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管路走向情況，合理設(shè)置積液匯集器，及時(shí)引出積液。排液應(yīng)進(jìn)行記錄，包括排液口編號(hào)、液體接收量、排液日期等信息。

對(duì)于需加熱管道采用夾套管、換熱器及伴熱保溫等方式保證輸送暢通，避免堵塞。

七、安全設(shè)施配備要求

為保證收集管道系統(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(cè)儀器。管道系統(tǒng)上可設(shè)置泄爆片、重力式泄爆閥、阻火器、氧含量檢測(cè)儀、LEL濃度檢測(cè)儀等。

 

泄爆片、重力式泄爆閥一般可安裝在風(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。

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)廢氣支管端的廢氣車間。

根據(jù)車間防爆要求和廢氣的特殊性可設(shè)置液封裝置來進(jìn)行隔爆阻火。

工作中需要對(duì)管道進(jìn)行日常巡查，主要通過對(duì)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。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)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(cè)、溫度檢測(cè)、流速檢測(cè)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(duì)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。

八、應(yīng)急系統(tǒng)配置

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)。可在廢氣總管上安裝蒸汽或噴淋水滅火裝置，即當(dāng)管道內(nèi)溫度超過設(shè)定安全值，發(fā)生火災(zāi)或爆炸的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，立即啟動(dòng)應(yīng)急裝置，將蒸汽或噴淋水通入管道內(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(duì)各車間的影響，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，將廢氣排到緊急放空管。

結(jié)語

對(duì)于收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先要明確治理項(xiàng)目的設(shè)計(jì)內(nèi)容和范圍，再者要從生產(chǎn)工藝、污染物成因種類和理化性質(zhì)、位置分布及數(shù)量、排放量及排放強(qiáng)度速率、排放規(guī)律等多方面綜合考慮，制定合理的收集路線及處理方式的設(shè)計(jì)理念。

建立高效、安全、科學(xué)的VOCs廢氣收集系統(tǒng)，是治理VOCs廢氣的關(guān)鍵。

作者簡(jiǎn)介：

王軍琿

廢氣治理專家，高級(jí)工程師，莫蘭斯環(huán)保裝備事業(yè)部副總工程師。

1993年畢業(yè)于包頭機(jī)械技術(shù)學(xué)院，2001年中國藥科大學(xué)藥學(xué)班畢業(yè)，曾任石藥集團(tuán)河北中潤(rùn)制藥有限公司車間主任，河北欽川環(huán)保設(shè)備有限公司總工。

2004年，獨(dú)立開發(fā)了真空泵尾氣排放回收系統(tǒng)，首次將真空泵排放尾氣利用吸收、吸附、回收工藝相結(jié)合應(yīng)用在制藥行業(yè)，并得到了廣泛應(yīng)用。現(xiàn)運(yùn)行廠家有白云山制藥集團(tuán)化學(xué)制藥廠、哈藥集團(tuán)哈藥總廠106車間、國藥集團(tuán)致君藥業(yè)（蘇州）有限公司、國藥集團(tuán)威奇達(dá)藥業(yè)、麗珠集團(tuán)（寧夏）制藥公司、麗珠集團(tuán)新北江藥業(yè)有限公司、廣東藍(lán)寶制藥有限公司，華北制藥華民藥業(yè)，石藥集團(tuán)高科制藥等