一种新型有机气体防爆安全检测系统

1.本实用新型属于废气处理领域，涉及一种废气净化系统，尤其涉及一种新型有机气体防爆安全检测系统。


背景技术：

2.vocs作为pm
2.5
和o3的重要前体物，已成为改善空气质量的重要制约因素。据统计，医药、石化等重点行业，因有机气体燃爆造成的事故占事故总数的40％以上。vocs处理的安全性已成为制约相关行业发展的重大问题，有机废气处理装置爆炸事故时有发生，现有防爆安全检测系统难以保证完全安全运行。
3.蓄热燃烧及蓄热催化燃烧是vocs治理领域应用最广泛、净化效果最好的技术之一，由于涉及高温燃烧，其安全性一直是vocs治理需要突破的难点，常规做法是确保峰值进气浓度低于25％lel。目前最常用的手段是采用pid、fid、fat、lel等检测仪器监测废气进口浓度，当废气浓度过高时，采用稀释、缓冲等措施避免燃烧爆炸事故的产生。检测vocs浓度的准确性及稳定性至关重要，但vocs废气种类复杂，尤其是医药、化工等行业，vocs组分复杂且浓度波动较大，单一检测原理的仪器对于不同物质响应因子差别较大，检测仪器对于部分物质不响应或对于某些物质响应过高等导致系统误判。检测浓度高于实际浓度，过度稀释会使废气浓度过低，导致燃烧装置无法维持自供热燃烧，需要额外补充大量天然气等化石燃料，能耗较高；检测浓度低于实际浓度则无法保证系统安全性。
4.废气燃烧装置爆炸的本质原因是vocs浓度过高(达到爆炸下限时)，vocs在燃烧室内分解释放大量的热量，导致系统温度及压力急剧上升，进而引起爆炸事故发生。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种新型有机气体防爆安全检测系统及其使用方法，以克服现有技术的缺陷。
6.为实现上述目的，本实用新型提供一种新型有机气体防爆安全检测系统，具有这样的特征：包括进气管路、预燃烧单元、三通阀、废气净化单元和应急处理单元；应急处理单元包括应急排放管路；进气管路与三通阀的进口连接，三通阀的第一出口与废气净化单元连接，三通阀的第二出口与应急排放管路连接；所述预燃烧系统包括预燃进气管路、采样泵和预燃室；预燃室为可加热的压力容器；预燃室的进气口通过预燃进气管路与进气管路连通，按废气流经方向，预燃进气管路与进气管路的连通位置位于三通阀前；采样泵设置在预燃进气管路上。
7.进一步，本实用新型提供一种新型有机气体防爆安全检测系统，还可以具有这样的特征：其中，所述预燃室配有压力传感器和温度传感器。
8.进一步，本实用新型提供一种新型有机气体防爆安全检测系统，还可以具有这样的特征：其中，所述预燃烧系统还包括设置在预燃进气管路上的进气单向阀和预燃单元阻火器。
9.进一步，本实用新型提供一种新型有机气体防爆安全检测系统，还可以具有这样的特征：其中，所述预燃室由外向内依次包括外箱体、保温层和内箱体，保温层和内箱体之间设有电加热器；且预燃室装配有安全阀和爆破片。
10.进一步，本实用新型提供一种新型有机气体防爆安全检测系统，还可以具有这样的特征：其中，所述预燃烧系统还包括与预燃室的出气口连接的预燃排气管路，预燃排气管路上设有排气单向阀。
11.进一步，本实用新型提供一种新型有机气体防爆安全检测系统，还可以具有这样的特征：其中，所述预燃烧系统还包括设置在预燃进气管路上的质量流量计。
12.进一步，本实用新型提供一种新型有机气体防爆安全检测系统，还可以具有这样的特征：其中，所述应急处理单元还包括设置在应急排放管路上的应急风机。
13.进一步，本实用新型提供一种新型有机气体防爆安全检测系统，还可以具有这样的特征：其中，所述废气净化单元包括净化管路、废气处理设备和净化排气管路；废气处理设备的进气口通过净化管路与三通阀的第一出口连通；废气处理设备的出气口通过净化排气管路与应急排放管路连通；废气处理设备为rto设备或rco设备。
14.进一步，本实用新型提供一种新型有机气体防爆安全检测系统，还可以具有这样的特征：其中，所述废气净化单元还包括设置在净化管路上的主风机和净化单元阻火器。
15.进一步，本实用新型提供一种新型有机气体防爆安全检测系统，还可以具有这样的特征：还包括设置在进气管路上的预处理器，按废气流经方向，预处理器位于预燃进气管路前。
16.本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供一种新型有机气体防爆安全检测系统及其使用方法，通过监控vocs焚烧过程温度及压力的变化来判断vocs爆炸的风险。具体的，本实用新型通过抽取一小股废气进行预焚烧，通过监测预燃室内温度及压力的变化，可精准预测废气在废气处理设备(rto设备或rco设备)中是否有燃爆风险，具备本质安全的特点，从根本上避免由于浓度监测浓度偏低带来的燃爆风险。同时也解决了因检测浓度过高带来的能源浪费问题。
17.本实用新型采用预燃烧单元替代废气在线浓度监测仪表，可精准预测进入废气处理设备(rto设备或rco设备)的废气是否有爆炸风险，同时避免了由于在线监测仪表对于不同污染物组分响应因子的差异导致实测浓度远高于实际浓度时带来的能源浪费。现有技术中，浓度检测类仪表为确保系统安全，往往采用25％爆炸下限(lel)作为浓度控制点，而本系统可在高于25％lel低于lel时运行，即废气浓度高于25％爆炸下限低于爆炸下限无燃爆风险时，废气无需进行对冲稀释也可保证系统安全，进一步降低了由对冲稀释降低废气浓度造成的能源浪费。
18.预燃室采用压力容器，设置安全阀和爆破片，可应对预燃气体的多次燃爆，进气单向阀和预燃单元阻火器等可将预燃室与废气进气管路完全隔开，防止已燃爆的废气对主系统的影响。
19.本实用新型具有响应速度快、系统能耗低、本质安全的特点。
附图说明
20.图1是新型有机气体防爆安全检测系统的示意图；
21.图2是预燃室内废气的压力/温度随浓度变化曲线图。
具体实施方式
22.以下结合附图来说明本实用新型的具体实施方式。
23.如图1所示，本实用新型提供一种新型有机气体防爆安全检测系统，包括进气管路1、预燃烧单元、三通阀3、废气净化单元和应急处理单元。
24.进气管路1与三通阀3的进口连接，三通阀3的第一出口与废气净化单元连接，三通阀3的第二出口与应急处理单元连接。
25.废气净化单元包括净化管路41、废气处理设备42和净化排气管路43。废气处理设备42的进气口通过净化管路41与三通阀3的第一出口连通。废气处理设备42的出气口通过净化排气管路43与应急排放管路51连通。废气处理设备42为rto设备或rco设备。
26.在一优选的实施例中，废气净化单元还包括设置在净化管路41上的主风机44和净化单元阻火器45。
27.应急处理单元包括与三通阀3第二出口连接的应急排放管路51，以及设置在应急排放管路51上的应急风机52。
28.预燃烧系统包括预燃进气管路21、采样泵22和预燃室23。预燃室23为可加热的压力容器，由外向内依次包括外箱体、保温层和内箱体，保温层和内箱体之间设有电加热器。预燃室23的进气口通过预燃进气管路21与进气管路1连通，按废气流经方向，预燃进气管路21与进气管路1的连通位置位于三通阀3前。采样泵22设置在预燃进气管路21上。
29.预燃烧系统还包括与预燃室23的出气口连接的预燃排气管路28，预燃排气管路28上设有排气单向阀。
30.预燃室23配有压力传感器24和温度传感器25，检测预燃室23内的压力和温度。
31.废气处理设备42为rto设备时，预燃室23内的温度控制在760～850℃。废气处理设备42为rco设备时，预燃室23内的温度控制在300～450℃。
32.在一优选的实施例中，预燃烧系统还包括设置在预燃进气管路21上的进气单向阀26和预燃单元阻火器27。预燃室23装配有安全阀和爆破片。当压力超过内箱体最高可承受压力的1/4、1/3或1/2(优选的为1/2)时，开启安全阀泄压，同时关闭采样泵22及进气单向阀26，防止废气在预燃室23内燃爆对废气净化单元的冲击。当压力超过内箱体压力的2/3时，爆破片爆破泄压，爆破片可实现快速泄压，进一步提高系统安全性。
33.在一优选的实施例中，预燃烧系统还包括设置在预燃进气管路21上的质量流量计，检测采样流量29。
34.系统还包括设置在进气管路1上的预处理器6，按废气流经方向，预处理器6位于预燃进气管路21前。预处理器6对废气进行过滤等燃烧前的处理。
35.新型有机气体防爆安全检测系统的使用方法为：废气通过进气管路1进入系统，经过三通阀3进入废气净化单元进行处理。在废气进入废气净化单元处理前，采样泵22从废气中抽取固定流量的气流，通过质量流量计控制气量，进入预燃室23内箱体发生燃烧。废气在预燃室23内燃烧，预燃室23内箱体的温度和压力会发生变化，变化幅度与废气中可燃组分的性质和浓度有关。具体的，废气浓度低于爆炸限时，温度压力随废气浓度的变化较小，达到爆炸下限时，温度、压力会发生急剧变化，如图2所示，a点位废气中可燃气体浓度为0，c点
接近可燃气体的爆炸下限点，废气浓度在a到c点之间的b点时，废气净化系统处于相对安全的状态，废气浓度位于d点时，高于爆炸限，废气净化系统有燃爆风险。当预燃室23内的温度和压力发生急剧变化时(压力增加速率超过1～10mpa/s)，应急切换三通阀3，废气通过应急排放管路51安全排放。
36.压力传感器24和温度传感器25与三通阀3、采样泵22及进气单向阀26进行联锁控制，采样、反应及联锁控制响应时间为1～3s，预燃烧单元至三通阀3前的管路长度满足有燃爆风险的废气在进入废气净化单元之前被切换至应急处理单元。
37.当废气组分确定时，通过实验获得不同浓度废气进入预燃室23时的压力变化情况，直接设定低于压力急剧变化前(即c点)的压力值作为应急排放压力，当预燃室23中废气的压力达到应急排放压力时，应急切换三通阀3，使废气通过应急排放管路51安全排放。这种对于确定组分的方式可以减少废气在预燃室23内的燃爆反应，增加预燃室23的使用寿命。