熄灭技能是当下处置VOCs的主流技能,此中包括催化熄灭、热力熄灭、蓄热催化熄灭、蓄热热力熄灭、稀释催化熄灭等。熄灭技能的基理是VOCs在低温下产生氧化反响,氧化反响的实质便是熄灭反响,是一种放热反响,VOCs在熄灭历程的放热量与VOCs的品种和浓度有关。
因此,从宁静方面思索,VOCs熄灭的宁静利用浓度显得尤为紧张。理解VOCs熄灭历程的温升和可燃气体爆炸上限,有利于进步RTO、RCO设置装备摆设技能的宁静功能。
1、VOCs的爆炸上限是什么?
可燃气体在氛围中遇明火火种爆炸的最低浓度,称之为爆炸上限,亦称熄灭上限,英文称号Lower Explosion Limited,即%LEL。氛围中可燃气体浓度到达其爆炸上限值时,这个场合可燃气情况爆炸伤害度就到达了百分之百,即100%LEL;假如可燃气体含量只到达其爆炸上限的百分之十,那这个场合此时的可燃气情况爆炸伤害度为10%LEL。
下表是罕见VOCs在尺度形态下爆炸上限值。为了确保VOCs处置设置装备摆设的宁静运转,VOCs废气的浓度必需控制在对应无机物爆炸极限的25%以下。
为什么要控制在25%LEL以下呢?起首,可燃气体的爆炸上限浓度与可燃气体的初始温度有关:以正己烷为例,下图是温度关于正己烷爆炸上限浓度的影响(姚洁等,产业宁静与环保,2012,38(2):48),可见当可燃气体初始温度进步,响应爆炸上限浓度降落。
当气体温度到达600K(327°C)时,爆炸上限浓度到达室温的75%,以是进步温度会招致爆炸上限浓度分明降落。并且实践工况中大少数是混淆VOCs,混淆VOCs的爆炸上限浓度具有不确定性。以是,实践操纵中要控制在LEL浓度的25%内。
2、VOCs熄灭历程中的绝热温升
什么是绝热温升?绝热温升指放热反响物完全转化时所放出的热量可以使物料降低的温度。其表达式为:
式中分子为反响热(J/mol)与物料摩尔浓度(mol/L)的乘积;分母为物料均匀密度(kg/L)与物料均匀比热容(J/kg*K)的乘积。
VOCs的熄灭历程是强放热反响,因放热使得气体温度的降低。下表是几种罕见VOCs浓度1000mg/m3时完全熄灭的绝热温升。
假如接纳催化熄灭技能处置VOCs,在设置装备摆设和催化正常的状况下,催化反响前后气体温度的变革(温升)则反应了VOCs的浓度变革。如1000mg/m3甲苯完全熄灭的绝热温升为31.95°C,如在实践利用历程中,温升到达320°C,那就阐明甲苯浓度约莫到达了10000mg/m3,此时曾经十分靠近甲苯的25%LEL值,曾经黑白常不宁静了,必需实时低落甲苯浓度。
在活性炭稀释-催化熄灭体系中,在活性炭脱附历程,可以经过VOCs催化剂床层的温升,来检测VOCs浓度的变革,许多可燃气体浓度报警器便是使用这一原理。
3、VOCs设置装备摆设的防爆留意点
1)、处置安装设计和接纳的电器元件必需依照标准要求切合防爆品级
2)、设置装备摆设部署要满意宁静间隔的要求
3)、与气体打仗的主动控制阀必需利用气动阀
4)、必需选用防爆风机
5)、在一切处置体系中必需在得当地位安置切合国度尺度的阻兵器
6)、在处置安装中的敏感部位(超温、超压等)要依照标准设置报警安装及应急处置步伐
7)、为确保运转宁静,须要时可接纳连锁设计
8)、要思索现场全体的宁静、情况应急预案
4、VOCs的爆炸上限根本观点及求解案例
无机废气大多为易燃易爆物质,被处置的VOCs混淆气的爆炸性题目更是方案设计不行或缺的局部。
起首,分享几个根本观点。①闪点是指可燃气体挥收回的蒸气和氛围的混淆物与火源打仗可以闪燃的最高温度。闪点越低,引生机灾变乱的伤害性越大。如罕见的VOCs类汽油、苯、酒精等闪点在28℃以下,容易引生机灾变乱。②爆炸极限也称爆炸浓度极限,是指可燃物质(可燃气体、蒸气和粉尘)与氛围(或氧气)必需在肯定的浓度范畴内匀称混淆,构成预混气,遇着火源才会产生爆炸,这个浓度范畴。
比方罕见的VOC:苯,其与氛围混淆的爆炸极限为1.5%~9.5%,前后两个数字辨别称为爆炸上限和爆炸下限,这两者偶然亦称为着火上限和着火下限。在低于爆炸上限时不爆炸也不着火;在高于爆炸下限时不会爆炸,但能熄灭。这是由于前者的可燃物浓度不敷,过量氛围的冷却作用,制止了火焰的伸张;尔后者则是氛围不敷,招致火焰不克不及伸张的缘故。罕见物质的爆炸极限如下,仅供参考:
附:混淆气体的爆炸极限盘算(仅供参考)
公式为:Lm=1/(Y1/L1+Y2/L2+Y3/L3),式中:
Lm——混淆VOCs爆炸极限(%);
Y1、Y2、Y3——混淆物中构成(%);
L1、L2、L3——混淆气体各组份响应的爆炸极限(%)。
比方:一自然气构成如下:甲烷80%(L下=5.0%)、乙烷15%(L下=3.22%)、丙烷4%(L下=2.37%)、丁烷1%(L下=1.86%)
求该自然气的爆炸上限。解:Lm=1/(80/5+15/3.22+4/2.37+1/1.86)= 4.369%