廢氣處理設備設施安全事故案例分析（三）：活性炭吸附脫附處理事故案例

工業廢氣種類繁多，主要包括有機廢氣、燃料廢氣、粉塵廢氣、酸霧廢氣、油煙等。工業廢氣根據其排風量、溫度、濃度及本身化學物理性質，其治理方法各不相同，有機廢氣采用活性炭纖有機廢氣凈化器、催化燃燒、RTO、低溫低離子、光催化氧化等；酸堿廢氣采用酸堿中和方法，酸堿廢氣凈化塔；硅烷廢氣一般采用不銹鋼硅烷燃燒塔處理；惡臭廢氣處理一般采用生物除臭以及光催化氧化或者活性炭吸附等。

以VOCs治理為例，目前常見的VOCs末端治理工藝有蓄熱式燃燒(RTO)、催化燃燒(RCO)、直接燃燒(TO)、活性炭吸附脫附、低溫等離子等。但VOCs廢氣成分復雜，通常為多種易燃易爆的混合有機氣體，前期的技術工藝選擇不到位或這些裝置的投入使用不加以專業管理和控制，往往會帶來新的安全隱患。比如低溫等離子裝置電暈放電著火問題；RTO裝置爆炸問題；活性炭裝置自燃以及危廢處理問題。

3、活性炭處理技術及案例活性炭吸附脫附處理事故案例

活性炭是一種經特殊處理的炭，活性炭表面的微孔直徑大多在2～50nm之間，有巨大的表面積，每克活性炭的表面積為500~1500m2，正是基于這一點，在有機廢氣處理時使用顆粒活性炭，讓氣流通過活性炭層進行吸附，進而降低有機廢氣的濃度。吸附過程是放熱過程，有機廢氣在活性炭中除了有物理吸附現象外，活性炭本身以及吸附的有機物還會與氧氣發生緩慢氧化，其較大的比表面積會也會加劇這一氧化的過程。此外當廢氣中含有一些不相容的化學物質時，其不相容反應在活性炭的催化下也會加速。這些都是放熱的過程，同樣會引起活性炭的熱積聚風險。

在工業廢氣處理的過程中，因為活性炭吸附工藝比較單一，所以會造成活性炭飽和的速度比較快，處理的效果也不夠穩定。因此，在工業中大多情況下還會采取其他處理工藝相組合的方法，例如旋流板塔+UV光解+活性炭吸附、水噴淋+干式過濾器+活性炭吸附+催化燃燒等。

Smisek和Cerry研究了應用含有再生裝置的活性碳吸附床著火狀況，當含有酮類，醛類或相近化合物時。研究發現在吸附設備發生著火的狀況大多是由于生產狀況安排停機或機械故障關閉后發生。停機一段時間后，吸附系統重新啟動時發生著火狀況，調查者把這種著火狀況歸于活性碳自發的氧化反應，當系統沒有在完全冷卻的狀態下停機，或者由于未關閉死的閥門扔滲入少量空氣進到活性碳床，這些氣流卻足以引起氧化反應所需。而且由于氧化導致的熱量散發較慢，在活性碳床的某個局部位置可能會引起活性碳的自燃。

事故案例

事故①：某公司塑料PP材質的廢氣緩沖罐(利舊，內有活性炭，未識別到變更風險)發生爆炸事故。爆炸導致緩沖罐整體被炸碎，部分碎片飛至周邊路面。沖擊波導致冷卻塔塔體剝離脫落、堿洗塔堿液管路泄漏；所幸當時周邊沒有行人通過，未造成人員傷害。

事故②：某公司2車間樓頂的活性炭吸附罐(廢氣預處理)發生著火。所幸發現及時，未造成嚴重的蔓延，消防隊前來將大火撲滅。

事故③：某公司1車間樓頂活性炭吸附罐(廢氣預處理)發生著火。因車間人員及時發現火情，火勢在初期被撲滅。

結合事故發生時的現場調查、生產情況、以往異常情況分析，推測這幾起活性炭吸附罐著火和爆炸的直接原因：氣溫較高的情況下，工況復雜的廢氣經過活性炭處理(吸附)過程中發熱(物理和化學)。由于活性炭長時間未更換，灰分較高，床層散熱較差，不利于對流散熱。致使熱量在床層中積聚，在其中形成局部熱點。導致其溫度達到活性炭的自燃點或溫度達到了混合有機物氣體的閃點。同時部分空氣進入廢氣中與可燃物形成爆炸性混合氣體，*終導致了事故的發生。

安全建議

針對活性炭自燃的情況，為了防范活性炭火災事故，首要考慮對活性炭進行升級替換，比如采用沸石轉輪吸咐材料，沸石轉輪等吸咐材料屬于無機材料，天然的不燃性；設計階段，活性炭廢氣處理法設計前期輸入條件要準確確認，對于含有酮類、醛類等有機物組分時需要特別注意；盡量避免采用活性炭廢氣處理法。活性炭廢氣處理法廢氣處理設備的自控程序要完善，建議采用HAZOP分析法進行風險點及預防措施的分析。具體有以下幾點措施可以參考：

①確保有機廢氣的預處理裝置滿足生產負荷，所有的廢氣組分必須經過有效的預處理，不相容的廢氣應單獨預處理后再排入吸附罐中吸附處理；

②活性炭選材：使用點火溫度高，灰分低的活性炭作為吸附材料；

③條件允許的話對吸附裝置進行降溫；定期檢查處理裝置、廢氣管路是否有不完整漏風的情況，要保證管路不漏氣，定期更換活性炭；

⑤吸附處理裝置前的廢氣管路安裝管路阻火器(阻爆轟型)；管路上(分段)安裝泄爆片，廢氣緩沖罐上安裝泄爆板，泄爆板要有固定裝置；

⑥吸附裝置內安裝噴淋滅火裝置，用來撲滅初期火災；

⑦在吸附床層安裝溫度探頭，監測活性炭層的溫度發現異常時及時處置；

⑧應急反應與人員培訓。培訓人員發生火災時的應急處置能力，要能及時撲滅吸附處理裝置的火災，防止火災蔓延。