燃烧技术是当下处理VOCs的主流技术之一,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。
可燃气体在空气中遇明火火种爆炸的zui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bai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。
常见TVOC的LEL和25%LEL值 | ||
TVOC | LEL (mg/m3) | 25%LEL (mg/m3) |
苯 | 38336 | 9584 |
甲苯 | 41453 | 10363 |
乙酸乙醋 | 79276 | 19819 |
丙酮 | 59386 | 14846 |
正丁醇 | 42441 | 10610 |
苯乙烯 | 46856 | 11714 |
正己烷 | 38769 | 9692 |
乙酸 | 132630 | 33157 |
丁酮 | 50137 | 12534 |
乙醇 | 62180 | 15545 |
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,当可燃气体初始温度提高,相应爆炸下限浓度下降。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。
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wan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(绝热温升指放热反应物wan全转化时所放出的热量可以使物料升高的温度)。
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