常見VOCs燃燒的爆炸下限和絕熱溫升​

常見VOCs燃燒的爆炸下限和絕熱溫升

有機廢氣催化劑圖片

燃燒技術是當前處理VOCs的主流技術，包括催化燃燒、熱力燃燒、蓄熱催化燃燒、蓄熱熱力燃燒、濃縮-（催化）燃燒等。由於(yu) 燃燒技術的基本原理是VOCs在高溫下發生氧化反應，氧化反應其本質就是燃燒反應，燃燒反應是放熱反應。VOCs燃燒過程的放熱量與(yu) VOCs種類和濃度有關(guan) 。此外，從(cong) **考慮，很有必要了解VOCs燃燒的**使用濃度。了解燃燒過程溫升和可燃氣體(ti) 爆炸下限，有利於(yu) 提高催化燃燒技術的**性。下麵通過常見VOCs，對這兩(liang) 方麵做簡單介紹。

一、  VOCs的爆炸（燃燒）下限

可燃氣體(ti) 在空氣中遇明火種爆炸的*低濃度，稱為(wei) 爆炸下限，也稱燃燒下限，簡稱為(wei) "LEL"（Lower Explosion Limited）。空氣中可燃氣體(ti) 濃度達到其爆炸下限值時，我們(men) 稱這個(ge) 場所可燃氣環境爆炸危險度為(wei) ****，即100％LEL。如果可燃氣體(ti) 含量隻達到其爆炸下限的百分之十，這個(ge) 場所此時的可燃氣環境爆炸危險度為(wei) 10％LEL。表1是常見VOCs在標準狀態下爆炸下限值。為(wei) 了確保VOCs燃燒處理過程**，VOCs廢氣的濃度必須控製在相應有機物的爆炸極限的25%以下。

 為(wei) 什麽(me) 可燃氣體(ti) 濃度要控製25%LEL以下呢？首先可燃氣體(ti) 燃燒的爆炸下限濃度與(yu) 可燃氣體(ti) 的初始溫度有關(guan) ，圖1是溫度對正己烷爆炸下限濃度的影響（姚潔等，工業(ye) **與(yu) 環保，2012，38（2）：48）當可燃氣體(ti) 初始溫度提高，爆炸下降濃度下降。當氣體(ti) 溫度達到600K（327 ^oC），爆炸下降濃度為(wei) 室溫的75%，可見提高溫度導致爆炸下限濃度的明顯下降。其二是時間工況中大多數是混合VOCs，混合VOCs也帶來爆炸下限濃度的不確定性。因此，實際工程中要控製在LEL濃度的25%內(nei) 。 

二、VOCs燃燒過程的絕熱溫升

VOCs在燃燒過程是強放熱反應，由於(yu) 放熱使得氣體(ti) 溫度的升高。表2是VOCs 濃度1000mg/m³時完全燃燒的絕熱溫升。如采用催化燃燒技術處理VOCs，在設備和催化正常情況下，催化劑反應前後氣體(ti) 溫度的變化（溫升）反映了VOCs的濃度的變化。如1000mg/m³甲苯完全燃燒的絕熱溫升為(wei) 31.95^oC，如果在實際使用過程中，溫升達到320 ^oC，那麽(me) 甲苯濃度大約達到了10000 mg/m³，已經達到了甲苯的25%LEL值，此時已經非常不**了，要及時降低甲苯濃度。在活性炭濃縮-催化燃燒係統中，在活性炭脫附過程，可以通過催化劑床層的溫升，來檢測VOCs濃度的變化。很多可燃氣體(ti) 濃度報警器就是利用這一原理的。