VOCs废气燃烧过程温升和爆炸下限

燃烧技术是当下处理VOCs的主流技术,其中包含催化燃烧、热力燃烧、蓄热催化燃烧、蓄热热力燃烧、浓缩催化燃烧等。燃烧技术的基理是VOCs在高温下发生氧化反应,氧化反应的本质就是燃烧反应,是一种放热反应,VOCs在燃烧过程的放热量与VOCs的种类和浓度有关。
因而,从安全方面考虑,VOCs燃烧的安全使用浓度显得尤为重要。了解VOCs燃烧过程的温升和可燃气体爆炸下限,有利于提高RTO、RCO设备技术的安全性能。
1、VOCs的爆炸下限是什么?

可燃气体在空气中遇明火火种爆炸的最低浓度,称之为爆炸下限,亦称燃烧下限,英文名称Lower Explosion Limited,即%LEL。空气中可燃气体浓度达到其爆炸下限值时,这个场所可燃气环境爆炸危险度就达到了百分之百,即100%LEL;如果可燃气体含量只达到其爆炸下限的百分之十,那这个场所此时的可燃气环境爆炸危险度为10%LEL。

下表是常见VOCs在标准状态下爆炸下限值。为了确保VOCs处理设备的安全运行,VOCs废气的浓度必须控制在对应有机物爆炸极限的25%以下。

为什么要控制在25%LEL以下呢?首先,可燃气体的爆炸下限浓度与可燃气体的初始温度有关:以正己烷为例,下图是温度对于正己烷爆炸下限浓度的影响(姚洁等,工业安全与环保,2012,38(2):48),可见当可燃气体初始温度提高,相应爆炸下限浓度下降。

当气体温度达到600K(327°C)时,爆炸下限浓度达到室温的75%,所以提高温度会导致爆炸下限浓度明显下降。而且实际工况中大多数是混合VOCs,混合VOCs的爆炸下限浓度具有不确定性。所以,实际操作中要控制在LEL浓度的25%内。

2、VOCs燃烧过程中的绝热温升

什么是绝热温升?绝热温升指放热反应物完全转化时所放出的热量可以使物料升高的温度。其表达式为:

式中分子为反应热(J/mol)与物料摩尔浓度(mol/L)的乘积;分母为物料平均密度(kg/L)与物料平均比热容(J/kg*K)的乘积。

VOCs的燃烧过程是强放热反应,因放热使得气体温度的升高。下表是几种常见VOCs浓度1000mg/m3时完全燃烧的绝热温升。

如果采用催化燃烧技术处理VOCs,在设备和催化正常的情况下,催化反应前后气体温度的变化(温升)则反映了VOCs的浓度变化。如1000mg/m3甲苯完全燃烧的绝热温升为31.95°C,如在实际使用过程中,温升达到320°C,那就说明甲苯浓度大约达到了10000mg/m3,此时已经非常接近甲苯的25%LEL值,已经是非常不安全了,必须及时降低甲苯浓度。

在活性炭浓缩-催化燃烧系统中,在活性炭脱附过程,可以通过VOCs催化剂床层的温升,来检测VOCs浓度的变化,很多可燃气体浓度报警器就是利用这一原理。

3、VOCs设备的防爆注意点

1、处理装置设计和采用的电器元件必须按照规范要求符合防爆等级

2、设备布置要满足安全距离的要求

3、与气体接触的自动控制阀必须使用气动阀

4、必须选用防爆风机

5、在所有处理系统中必须在适当位置安装符合国家标准的阻火器

6、在处理装置中的敏感部位(超温、超压等)要按照规范设置报警装置及应急处理措施

7、为确保运行安全,必要时可采用连锁设计

8、要考虑现场整体的安全、环境应急预案

完美收官 精彩纷呈

在有关部委、单位和院士专家的支持与帮助下,由中华环保联合会主办,以“打赢蓝天保卫战,深化VOCs污染防治——精准、科学、依法治污”为主题的2020全国挥发性有机物(VOCs)污染防治科技大会暨技术装备博览会已于11月18-20日在石家庄市圆满举办;本次活动得到了部委和地方有关部门、环保系统、科研院所、企业、新闻媒体等社会各界的广泛支持和充分肯定,取得了良好的社会效应。

信息来源:VOCs减排工作站  整理编辑:VOCs前沿
(0)

相关推荐

  • 奇闻:副机缸套漏水换密封令,试运行20分钟曲轴箱爆炸........

    前二天看到一个有点离奇的案例,在此整理分享下: 某船一台六缸四冲程筒形柴油发电机,由于缸套水封圈漏水,拉出缸套更换水封圈,装复后运行不到20min发现曲轴箱透气孔中有大量烟气外冲: 立即启动另一台,在 ...

  • 【知识传递】VOCs废气燃烧过程温升和爆炸下限

    燃烧技术是当下处理VOCs的主流技术,其中包含催化燃烧.热力燃烧.蓄热催化燃烧.蓄热热力燃烧.浓缩催化燃烧等.燃烧技术的基理是VOCs在高温下发生氧化反应,氧化反应的本质就是燃烧反应,是一种放热反应, ...

  • VOCs的爆炸下限与绝热温升

    文章导读 燃烧技术是当下处理VOCs的主流技术,其中包含催化燃烧.热力燃烧.蓄热催化燃烧.蓄热热力燃烧.浓缩催化燃烧等.燃烧技术的基理是VOCs在高温下发生氧化反应,氧化反应的本质就是燃烧反应,是一种 ...

  • 温故知新 | VOCs的爆炸下限与绝热温升,值的收藏~

    整理编辑 | 北极星VOCs在线公众号(bjx-vocs) 燃烧技术是当下处理VOCs的主流技术,其中包含催化燃烧.热力燃烧.蓄热催化燃烧.蓄热热力燃烧.浓缩催化燃烧等.燃烧技术的基理是VOCs在高温 ...

  • 你知道vocs废气治理工艺及方案吗?

    你知道vocs废气治理工艺及方案吗?粤盛湖远 随着工业化程度的不断提高,VOCs废气处理日趋严苛.当前,VOCs废气处理基本技术是回收技术,治理的基本思路是对排放的VOCs进行吸收.过滤.分离,然后进 ...

  • 关于VOCs废气治理设施不正常运行适用法条的探讨

    关于VOCs废气治理设施不正常运行适用法条的探讨 作者 | 林盘园 作者单位:福建省泉州市安溪生态环境局.本文仅代表作者个人观点. 笔者曾于"环境法律探讨"微信公众号上看到刘晓霞律 ...

  • 犹豫……VOCs废气治理设备到底“要不要上”?

    <中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议>中明确提出了"强化多污染物协同控制和区域协同治理,加强细颗粒物和臭氧协同控制."而VOC ...

  • 国内工业VOCs废气治理的现状及发展

    摘要: 2021-2027年中国VOCs废气治理市场深度调查研究与发展前景分析报告认为,  我国社会经济的快速发展,工业化程度大大增加,一方面给我国带来了巨大的经济效益,另一方面也造成了大气的污染.V ...

  • 通用设备、机械制造行业VOCs废气收集关注这6点

    导读 通用设备.机械制造行业(大型钢构.造船厂钢构/海工配件等)VOCs 排放主要在调漆.涂装和干燥等工段,从车间功能来看,集中在喷漆房(包括底漆.面漆.清漆).调漆房.干燥房.为减少无组织排放,最大 ...

  • vocs废气处理设备厂家

    对于一般污染源,可只考虑非甲烷总烃的监测,监测设备费用较低,每台约需要10万元~20万元左右;但对于苯系物等特殊污染源,监测设备的投入较高,每台可能需要30万元~100万元左右.考虑到VOCs污染源的 ...