减污降碳背景下重污染行业有机废气治理设施安全研究★

胡嘉楠

（浙江安防职业技术学院，浙江 温州 325016）

引言

现阶段，工业领域的碳减排碳达峰行动主要集中在产业结构转型升级、低碳能源多元替代、绿色制造体系建设、重污染行业节能改造、数字化改革助力迭代等方向，而风险事故往往就存在于高歌猛进的改革创新势头中。本文是在考虑我国当前历史发展阶段以及重污染企业“量大面广”的特点的基础上提出构建智慧环保体系，通过相关评估体系建立和工程技术创新等举措，来效应对绿色低碳转型过程中可能伴生的风险，防止过度反应，确保安全降碳。

1 有机废气污染治理工程中危险源分析

1.1 吸附法治理工艺

吸附法是利用吸附剂（如活性炭、分子筛等）对废气中各组分选择性吸附的特点，将气态污染物富集再进行后续处理的方法。目前比较成熟的吸附浓缩技术分为两类，一类是采用固定床式活性炭基材料，另一类是最近几年发展起来的分子筛转轮浓缩技术。传统吸附法需频繁更换吸附剂，以及产生大量危险固废等问题。吸附法设施安装是一项系统化工程，如部分大型净化设施需要进行坑基开挖、管道铺设、吊装等多项施工，这样导致会出现施工风险。因此，在进行装置安装过程中需要做好详细规划，根据企业废气处理需求进行充分设计，切勿为了完成废气处理进度进行盲目按照，从而造成施工风险。在运行阶段，装置内会残留大量有毒气体，在另外部分有机废气还具有易燃易爆属性，因此，在装置运行中需要做好残留气体处理工作和防暴措施。在维护阶段，风管开裂、壳体破损都是潜在风险源[1]。

1.2 燃烧法治理工艺（见表1）

表1 燃烧法处理VOCs的运行性能

催化燃烧法是将废气通过催化剂床层，在催化剂作用下使有机废气完全氧化，从而达到去除废气中有害物质的目的。由于催化剂的存在，催化燃烧温度约为300～450℃，能耗远比直接焚烧法低，也较易实现。

因此，燃烧法涉及高温高热过程、且装置内易燃易爆气体的浓度往往较高，容易造成操作人员烫伤等安全事故、一旦浓度过高、温度过高就容易出现爆炸，同时在进行废气脱硫过程中还需要考虑有毒气体的风险因素，如二氧化硫中毒、氨气中毒等。

1.3 其他预处理工艺

现阶段预处理工艺目的是进行大颗粒的捕集处置。除尘装置从种类上主要分为干式除尘（旋风除尘器、多管除尘器、静电除尘器、滤筒除尘器）和湿式除尘等。其中从工作原理上来看旋风除尘器、多管除尘器是根据烟气与污染颗粒物密度不同来进行废气处理工作，通过惯性作用将颗粒物进行有效分离和收集。静电除尘器是通过释放电晕来进行粉尘污染物吸附，然后进行处理，根据污染物不同，对于高温废气处理采用干式除尘器，低温采用湿式除尘器。滤筒除尘器主要是根据滤筒本身的空隙和滤膜进行污染物处理，在粉尘污染物处理中可以将粉尘隔离在滤筒外部，而气体就可以穿过滤膜和空隙，根据废气处理条件可以选择针对性的材质来满足废气处理目的，如在高温条件下可以采用陶瓷材质的滤筒，这样确保滤筒除尘器能发挥出除尘效果。湿式除尘一般是利用洗涤液（一般为水）与含尘气体充分接触，将尘粒洗涤下来而使气体净化的方法，主要为喷淋塔[2-3]。

除尘装置的风险源因为装置高度较高，空间密闭，这样会存在高空作业风险、高空落物风险、有限空间作业风险等。同时在湿式除尘技术使用中控，需要进行相关的防腐作业，大部分防腐材料具有一定的可燃性，需要要注意好控火工作，在废气处理中发生火灾事件层出不重。同时在有限空间内还需要考虑有毒气体的风险因素，如各类有机废气（苯系物、酮类、醛类）中毒等。

2 减污降碳背景下重污染行业有机废气治理安全风险的预防与措施

2.1 重塑治理设施安全理念

重污染行业安全隐患具有多样性的特点，传统的安全隐患整治多着眼于人身安全隐患，如作业隐患、机械设备隐患等，对环境隐患缺乏足够的关注。当前，生态环境恶化问题依然严峻，若不及时缓解这一问题将不仅制约经济的可持续发展，也将严重损害着人民群众的身体健康。因此，立足环境保护视角，重塑治理设施安全理念是当前注重统筹发展与安全背景下重污染行业安全隐患整治的重点内容，相关部门需要发挥出顶层设计作用，突破传统有机废气治理理念的束缚，结合重污染行业的有机废气治理程度制定出全过程、全方位的治理计划，确保有机废气治理的安全性和有序性，即完成政策部门的污染治理和碳排放指标，也切实落实了治理安全，做到协同共治[4]。

2.2 完善安全管理制度

在传统的重污染行业有机废气治理过程中，有关部门一直强调的生产安全和治理进度，但对治理措施安全并未做出明确的规划，这样导致部分企业为了及时达到废气治理标准和碳排放标准，会进行有机废气盲目质量，从而造成一定的安全隐患。重污染行业废气治理安全由于存在的一定的跨领域性，既需要环保部门的监督，也需要应急管理部门的安全风险把控，由于两部门存在职责交叉领域，但各环节政策不协调、不配套政策“打架”，导致评判结果混论影响政策执行效果，因此有必要建立一套完善的安全管理制度建立涵盖设计、制造、安装、运行、维护、保养到拆除报废的全生命周期安全管理制度，确保整治效果在环境、应急领域取得“双提升”。同时，重污染行业企业也能根据安全管理制度来落实废气治理安全相关作业环境，结合企业的废气处理需要和施工条件，制定出符合自身的安全质量规章制度，如提高废气治理人员的专业素养、设立安全监督员等，实现废气治理的全过程监督和有效防控，对相关风险源做出有效的预警和预案措施，在最大程度上降低治理安全风险等级。

2.3 制定有效的安全管理措施

重污染行业企业需要在应急管理部门、环保部门联合制定的安全管理下，结合企业的实际废气治理需求和工艺技术情况设计出针对性的安全管理措施，借助完善的安全管理制度体系和科学、系统化的处理流程来规避风险源，提高废气处理安全性，其中主要包括：

1）差异化的劳保用品。企业在废气治理中，需要根据治理需求和潜在的风险源匹配对应的劳保用品，处了最基础的安全帽、防护服、劳保鞋、防火服等，也需要根据风险源进行差异化搭配，如在有毒气体处理中，需要增强防毒面具和报警器，避免出现施工人员重度和气体浓度过重引发爆炸、火灾现象，确保施工安全，如在冷却塔作业中，需要对安全绳进行多次检验，确保安全绳的牢固性。

2）加强动火作业管理。在废气治理过程中大部分气体都具可燃性，极易出现火灾风险，火灾还容易依法设备装置的爆炸。火灾可以说是废气治理中出现次数最多的安全事故。因此在废气治理措施安全管理中，首先要做好防火工作，对潜在的火灾风险区域要配比专职安全员，配合施工人员做好火灾防护工作，如在喷淋塔防腐作业时，需要严格禁止动火作业发生，对于涉及供气作业的要及时关闭煤气输送管道，并加管道内残留煤气进行充分排出。此外，专业安全员还需要做好火灾预案，便于更好的降低火灾发生程度，一旦出现风险源能够做到及时处理，降低火灾发生概率。

3）做好质量把控，在废气处理中需要安装大量的治理设备，在设备安装过程中可以通过工程项目质量安全监督体系来降低安全隐患，在相关材料的选择上需要质量把控，确保质量设备和相关零部件符合使用说明书的标准，避免出现在废气治理过程中，因为材料质量问题出现气体泄露、管体承压不够等安全问题。

4）引入先进的管理平台。随着人工智能技术、虚拟仿真技术、大数据技术的发展，信息技术在工程领域得到了广泛的应用，在废气治理安全措施研究中，可以引入先进的管理平台，借助安全智能化管理系统来对废气治理过程中潜在的风险源进行深度挖掘和分析，帮助企业更好地把控风险点，做出对应的防护举措，从而提高废气治理的安全性。如借助4D建模技术对废气治理设备的安装过程、治理过程进行模型分析，通过虚拟仿真来实现治理过程的虚拟演练，让操作人员更好的把控废气治理技术的应用过程，将潜在的风险源和风险区域进行针对性标记，这样可以让废气治理的实际过程更加安全，操作人员能够合理的规避废气治理中风险点。以采用催化还原（SCR）法技术会产生大量的氨气，具有一旦浓度过高就会产生爆炸的风险因素，在安全管理平台中首先会借助虚拟仿真技术让操作人员进行催化还原（SCR）法的实际演练，提高其作业能力。其次会对现场作业进行动态监督，并对操作人员的所在区域的风险等级和作业过程进行风险评估，一旦出现超过预警值，会直接报备专业安全管理员，如出现操作人员作业失误、操作环境发生变化等。

3 重污染行业有机废气治理设施安全中智慧环保体系的构建

3.1 智慧环保体系总体架构

智慧环保体系主要分为智慧感知层、智慧云平台层及云服务层组成，如图1所示。

图1 智能环保体系构架图

智慧感知层：主要分为环境传感器模块、视频监控模块、射频识别模块、红外探测模块，

智慧感知层能够对重污染行业的废气排放情况进行动态预测，在根据设计的参数进行分析，一旦出现温度、氧等参数异常，就会上报到智慧云平台。智慧感知层能够实现重度污染行业废气治理过程的全天候、全方位监测。

智慧云平台：对智慧感知层传输的数据进行深度分析，借助云计算技术、大数据技术、人工智能技术进行有效信息数据的深度挖掘和高效分析处理，并对分析结果进行建模处理，做出对应的预测，形成更加全面、准确、客观的评估报告，在上传至云服务处理，以化工企业废气处理中，智慧云平台根据感知层对钢铁企业废气排放程度的数据进行深度分析，对其中的异常数据进行建模处理，从而找到对应的答案，如做出废气治理装置实效，废气治理不达标等评估结果，让云服务层更快的掌握该企业的废气排放情况。

云服务层：云服务层主要包含了废气治理中的关联机构，云服务层根据智慧云平台上传的评估结果做出对应的解决方案，并分配对应的职能部门，以废气不达标评估结果为例，环境质量监测部门会及时进行实地调查，并做好相关的整治处理工作，对出现安全隐患的结果，由环境应急管理部门进行处理；云服务层实现了环保部门和应急管理部门的有效关联，让质决策更具有智能化。

3.2 智慧环保体系信息化标准构建

智慧环保体系信息化标准建设主要分为环境信息标准化、风险检测标准化两大类，首先在环境信息标准化上，需要对检测区域类的废气污染源进行有效分类，根据相关污染标准制度，设计对应的参数，这样才能确保智慧感知层对该区域类废气的有效监测，确保废气排放符合国家标准，同时也能有效识别污染源，在风险检测标准化上，需要对废气治理过程中潜在的风险源和风险等级进行针对性设计，这样有利于智慧感知层更快的识别风险因素，让环境应急管理部门针对风险隐患及时响应，做出及时处理，降低安全事故的发生程度和发生概率。

3.3 智慧环保体系的具体应用

在具体应用上以下主要从污染源监控管理、环境应急信息管理两个维度分析研究。

3.3.1 污染源监控管理

对污染源做到动态监控、实时监控是降低废气污染的重要举措，通过监控叠加专项整治能够确保重污染行业企业切实做好废气处理工作，在常规的废气检测中主要是通过线下采样、分析、结果评估的处理方式，这种线下模式不仅监测成本高、监测范围窄，还存在监测时效性不强等问题，等发现污染源后已经造成了大量的废气污染，基于智慧环保体系中，监测人员只需要对区域的污染源进行相关参数设计，智慧感知层就可以借助环境传感器、视频监控、红外探测等技术实现动态监测，并且能做到24 h全覆盖，通过智慧云平台对详细的环境信息数据的分析处理工作，能够有效判断出该区域的废气排放情况。此外，如果为了提高监测质量，可以在线下进行环境监测点放置，做到线上线下混合式监测。

3.3.2 环境应急信息管理

随着碳中和、碳达峰战略技术实施，节能减碳成为了社会发展新趋势，对重污染行业来说不仅要高效的解决好废气排放问题，还需要落实好节能减碳方针，这样对重污染行业造成了影响，部分企业在进行废气治理过程中，为了尽快完成相关治理任务，会呈现出粗犷式治理模式，会出现环保装备制造业产品质量良莠不齐、设计安装不严谨、专业技术人员储备不足、整改时限偏紧等问题，特别是匆忙“上阵”，极易出现维护不当、操作不当造成废气治理安全事故，经统计，2017—2021年温州市因废气环保设施引发的事故数量逐年攀升，如不加以控制未来将会成为重大风险隐患，可导致巨大的人身财产损失。

因此如何处理好废气治理中的安全问题至关重要，尽快废气治理企业单方面把控难以起到实质性效果，在本次的智慧环保体系设计有环境应急信息管理功能，旨在通过对相关企业的废气治理风险源进行动态探测，并对潜在的废气治理安全事故做出对应的预案处理，让云服务层的环境应急管理部门能够做到快速响应、及时治理，一方面做到尽可能消除安全事故风险源，另一方面通过科学化的处理方案来降低事故损害程度。环境应急信息管理模块主要由智慧云平台、预警平台、指挥调度平台、应急指挥平台四部分组成，如图2所示。

图2 环境应急信息管理功能模块

智慧感知层根据监测需求进行数据采集，并上传至智慧云平台进行数据处理，将异常数据传输到预警平台，由应急指挥平台根据预警信息做出安全风险预案，再由指挥调度平台进行相关措施实现，同时传递了智慧云平台，再进行二次信息迭代，直至信息数据恢复正常。以除尘装置废气处理为例，当智慧感知层通过动态的监测，发现改企业废气处理中粉尘含量明显上升达到预警值，并未做到有效恢复，则说明除尘设备出现异常，通过层层反馈，最后企业根据指挥调度平台的预警方案进行设备检修、性能检测等操作，对可能出现的设备问题做到及时更换、老旧技术及时更新。

4 结语

减污降碳背景下重污染行业有机废气治理设施安全整治是一项系统化工程，各种风险源都具有一定的突发性和不可控性，通过建立智慧环保体系一方面能够实现污染源的有效检测，也能对相关风险源进行智慧监控，并能做出更快的预案响应，实现多部门的联合处理。