生物製藥廢氣收集係統安全設計與管理

1.生物製藥（yào）廢氣（qì）收（shōu）集係統現狀

隨著生物製藥行業麵臨環保（bǎo）壓力、VOC整治壓力的不斷增大，VOC整治（zhì）要求提高，效率和濃度。廢氣進（jìn）行收集、 匯總後集中處理成為很多製藥企業的選擇。但是隨著RTO、RCO等焚燒裝置的投（tóu）用，有關焚燒裝置起火、爆炸的事故頻（pín）繁發生，其中大部分爆炸發生在廢氣收集管道內（nèi）。

因為焚燒裝置一般投資較高，企業一般不會（huì）配備多套（tào）焚（fén）燒裝置，必然對廢氣進行匯總後收集，生物製藥行業廢氣種類多，成（chéng）分複雜（zá），產生源頭多，這就無形（xíng）中增加了廢氣收集（jí）係統的（de）複雜性，其複雜性甚至超過了（le）大型化工企業（yè）的廢氣收集係統。目前國（guó）內缺乏廢氣收集（jí）係統設計的（de）專（zhuān）業指導規範，大部分企業不得不摸著石頭過（guò）河，因為安全設施不到位（wèi），甚至以事故為代價。為給同行提供參考，本（běn）文結合企（qǐ）業自身實際以及對廢（fèi）氣收集係統的理解提出了廢氣收集係統設計和管理要求，僅供參考。

2.生物製藥廢氣分類

依據生物製藥廢氣分為普通VOC廢氣（甲醇、乙醇、甲苯、丙酮、環己烷等有機廢（fèi）氣（qì））、含腐蝕性VOC廢氣（含有酸性物質有機廢氣）、含氫氣廢氣、無機廢氣、含鹵素廢氣等類別，對於不需要進行焚燒（shāo）處理即可達標的廢氣盡量不要送入焚燒（shāo）係統，例如無機（jī）廢氣、車（chē）間的超低濃度廢氣（qì）等。

3.廢氣收集係（xì）統（tǒng）設計要點

生物製藥行業廢氣管道總體設計思路：根據廢（fèi）氣種類進行分類輸送，進入焚燒係統的廢氣一般可分為含腐蝕性有機廢氣、普通VOC廢氣、含氫氣廢氣三大類，緊急泄放的廢（fèi）氣則可進入火（huǒ）炬係（xì）統。為提高廢氣輸送安全型，一般（bān）采取缺氧狀態下進行VOC廢氣（qì）輸送，嚴格控製氧含量和靜電積聚風險。因（yīn）為目前（qián）國內大部分企業無法實現對各車（chē）間廢氣中（zhōng）VOC的異常（cháng）超量排（pái）放進行有效（xiào）監控，如果不能（néng）有效控製（zhì）管道中氧含量，隻要存在靜電集聚點火，就極易造成廢氣管道係統爆炸（zhà）事故，這（zhè）也是目前國內廢氣管道爆炸事故發生的重要原因，即沒有對廢氣（qì）管道中（zhōng）的氧含量和靜電進行有效控製，在車間源頭出現異常增量排放達到爆炸（zhà）範圍的情況下就導致了事故（gù）的發生。廢氣輸送動力係統可（kě）采用（yòng）文丘裏（lǐ）管或風機。下麵對廢氣收集係統過程的一些設計要點進行舉例。

（1）氧含量控製的設計

要求廢（fèi）氣產生點進入管道係統實現全密閉（bì），禁止將敞口過程的廢氣接人，對於異常檢修狀態（tài）下的廢氣點必須事先隔斷。

（2）靜電控（kòng）製（zhì）的設計

要實現靜電集聚控（kòng）製，首先要選對管材，對於普通VOC廢氣或含氫氣廢氣（qì），可采用不鏽鋼材（cái）質的（de）管道，對於腐蝕性廢氣則采用（yòng）導靜電的玻璃鋼管道，有效（xiào）防止靜電集聚。其次，需要合理設計管徑，將（jiāng）廢氣輸送速（sù）度控製在安全範（fàn）圍。一般普通VOC廢氣控製在10m/s以（yǐ）下，最高不能超（chāo）過10m/s，對（duì）於含氫氣廢氣（qì）則控製在7-8m/s。再次，對（duì）於管道上各類裝置的材質，同樣（yàng）需要（yào）滿足（zú）導靜電要求，例如風機葉輪和殼體材質也（yě）必須為導（dǎo）靜電（diàn）的不鏽鋼或玻璃鋼（gāng）材質，阻火器也必須選用配套的不鏽鋼，禁止采用碳鋼材質，防止生鏽引（yǐn）發的堵塞（sāi）。最後，在施工過程還必須注意對三通、轉角、焊接部位的打（dǎ）磨處理，防止尖（jiān）角的存在。

（3）廢氣輸送動力（lì）係統（tǒng）的設計

因為每個企（qǐ）業規模不（bú）同，動力係（xì）統的設計可以（yǐ）采取不同的方式（shì），如果隻有1-2個生產車間（jiān），則可（kě）以（yǐ）直接通過車間風機，將廢氣輸送到焚燒裝置（zhì），此時管道（dào）係統處於微正壓狀態。也可以通過焚燒爐進氣風機，直接（jiē）將各車間廢氣抽（chōu）拉到焚燒裝置，此時管道係（xì）統處於微負壓狀態。如果車間數量眾多，則可在各廢氣產生源頭按（àn）廠房或種類設置小風機，廢氣總（zǒng）管上設置（zhì）接力風（fēng）機，焚燒爐進口設置引風（fēng）風機實現管道係統的輸（shū）送，此時大部分管道係統處於微負壓狀態，風機出口附近出現微正壓。廢氣總管的接力（lì）風機是否需要設置，還要根據輸送管（guǎn）線長度，各車間廢氣排放壓力等進行綜合考慮。廢氣大部分區域設置成微負壓狀態的原因是為了有效控（kòng）製各廢氣源串氣的風險（xiǎn），將廢氣引導到同一流向。一旦存在串氣，將造（zào）成後續各類安（ān）全、質量風險。

（4）廢氣管道預留的（de）設計

廢氣管道係統一旦投用，要想進行（háng）改造將麵臨較大的動（dòng）火作業風險，施工難度（dù）大。為此，需要開展一（yī）些預留性施工。例如在各車間（jiān）排放口設置預留口（kǒu），在廢氣進管路前設置切斷用（yòng）閥門，並（bìng）配（pèi）套盲板等。為防止各廢氣（qì）相（xiàng）互串聯，進（jìn）入總管排放口應有最小間距設置，一般（bān）應間隔設置30以上。

(5)排液係統的（de）設計

廢氣進入管道係統，難免會存在（zài）冷凝，特別是（shì）經過水噴淋後的廢氣含有大（dà）量飽和水（shuǐ）蒸氣，為此排液係（xì）統（tǒng）的設計尤其重要，否則可能會引起積液影響廢氣輸送，冬季還會導致冰凍，損壞管路。排液（yè）係統包括管道傾斜度、排液口、清理口等，排液口要設置在（zài）管道低位，要求所有管道低（dī）位都有（yǒu）排液口。

（6）安全（quán）設施配備（bèi）要求

為保證管道係統的安全穩（wěn）定運行，還需要配套各類安全設（shè）施和檢測儀器。管道（dào）係（xì）統（tǒng）上可設置泄（xiè）爆片、阻火器、氧含量檢測儀、LEL濃度檢測（cè）儀。泄爆片一般可安裝在風機或（huò）阻火（huǒ）器附近，泄爆壓力的選擇要高於廢氣管線正常壓力，低於管線耐壓。阻火器一般安裝在（zài）各風機進口、出口，同時（shí）根據保護目標需要，可在廢氣支管與總管匯總前安裝阻火器，以保護廢氣支管端各廢氣車（chē）間。同時因為不同型號、不（bú）同廠家的阻火器壓降差異較大，故需要在設計前首（shǒu）先考慮阻火器壓降。采購（gòu）阻火器時（shí），還要（yào）考慮阻火器的方向性。阻火器一般要（yào）選擇自帶溫度檢測的，便於當管道發生起火時，可通過阻（zǔ）火器上溫度的檢測，發現異常，並通過溫度連鎖報警係統和應急係統。為了實現對管道係統運行狀況的監控，實現安全風險的在線監控，還需要安裝壓力檢測、溫度檢測、流速檢測儀器等，並將上述重要參數集中到統一監控中心進行集中監控，當壓力、溫度、流速超過設定值，即啟動（dòng）報警係統，並對各異常信息按事故/事件進行原因分析和調查處理，防（fáng）止再次（cì）發生。

（7）應急係統設計

因為廢氣輸送係（xì）統的（de）火災爆炸風險較大，故需要設置應急（jí）係（xì）統。可在氫氣總管上安裝蒸汽滅火裝置，即當管道發（fā）生火災或爆炸，管道內溫度超過設定安全值時，立即啟動應急裝置，將蒸汽通人管（guǎn）道內進行滅火。為保護各生產車間安全，防止廢氣總管係統（tǒng）起火對各車問的影（yǐng）響，在（zài）各車間進入廢氣總管前（qián），設置溫度報警，當溫度超過（guò）設定值（zhí），即切斷與總管係統的閥門，將廢氣（qì）排到車間緊急放空管。

4.廢氣管道係統管理（lǐ）要求

(1)進氣體前審（shěn）批（pī）

為了對接人廢氣係統的廢氣種類、排放（fàng）參數、禁忌物等進行確認，防止誤接。

（2）積液的管理

管道積液應及時排放（fàng），冬季和夏季的排液（yè）頻次可略微不同，對每（měi）次排液應進行記（jì）錄，包括排（pái）液口編（biān）號、液體接（jiē）收量、排液日期等信息，對於排液量異常增大的，還需要進行原因分（fèn）析。有條件的企業還可以對積液中的組分、pH進行分析，可監控未（wèi）經（jīng）審批排放的廢氣。當pH低於6時，就需進行原（yuán）因分析。

（3）靜電（diàn）管理

需要每年（nián）至少開展一次靜電檢測；每年檢（jiǎn）修期間，還需要開展靜電接地設施完好性的檢查（chá）。

（4）管道的日常巡（xún）查

管道（dào）泄漏的原因包括焊縫，爆破片破損，法蘭連接密封圈破損，熱脹（zhàng）冷縮導致管道破裂等，因此（cǐ）需要對管道進行（háng）日（rì）常巡查，主要通（tōng）過（guò）對管道跑、冒、滴、漏的巡查及時發現（xiàn）漏點；同時可定期采用氮（dàn）氣進行氣密（mì）性試驗，並保留氣密性試驗的記錄。日常運行過程，則通過對管道中氧（yǎng）含（hán）量的監控，及時發現（xiàn）異（yì）常。

（5）管道監控參數的記錄（lù）和分析

視頻監控、溫度監控、壓力監控、氧含量監控等（děng）數據傳輸到集中24小時值（zhí）控（kòng）中心進（jìn）行監控。其（qí）中（zhōng）總（zǒng）管各段壓力情況須在運行過程中摸索，有相應的（de）數據基礎後再形成（chéng）具體管理要求（qiú）。

（6）明確各類標識

標識包括爆破片的管（guǎn）路色標、排液口標識、阻火（huǒ）器標識等。