生物製藥廢氣收集係統安全設計與管理

1.生物製藥廢氣收集係統現狀

隨著生物製藥行業麵（miàn）臨環保壓力、VOC整治壓力的（de）不斷增大，VOC整治要求提高，效率和濃度。廢氣進行收集、 匯總後集中處理成為很（hěn）多製藥企業的選擇。但是隨（suí）著RTO、RCO等焚燒裝置的投用，有（yǒu）關焚燒裝置起火、爆炸的事故頻繁發生，其中大部分爆炸發生在（zài）廢氣收（shōu）集管道（dào）內。

因為焚燒裝置（zhì）一般投資較高，企業一般（bān）不（bú）會配備多套焚燒裝置，必然對廢氣（qì）進行匯總後收集，生物製（zhì）藥行（háng）業廢氣種類多，成分複雜，產生源頭（tóu）多，這（zhè）就無形中增加了廢氣收集係統的複雜性（xìng），其複雜性甚至超過了大型化（huà）工企業的廢氣收集係統。目前國內缺乏廢氣收集係統（tǒng）設計的（de）專（zhuān）業指導規範，大部分企業不得不摸著石頭過河，因為安全設施不（bú）到位，甚至以事故為代價。為給（gěi）同行提供參（cān）考，本文結合企業自身實際以及對廢氣收集係統的理解提出了廢（fèi）氣收集係統設（shè）計和管理要求，僅供參考（kǎo）。

2.生（shēng）物製藥廢氣分類（lèi）

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

3.廢氣收（shōu）集係統設計要點

生物製（zhì）藥行業廢氣管（guǎn）道總（zǒng）體設計思路：根據廢氣種類進行（háng）分類輸送，進入焚燒係統的廢氣一般可分為含腐蝕性（xìng）有機廢氣、普（pǔ）通VOC廢氣、含氫氣廢氣三大類，緊（jǐn）急泄放的廢氣則可進入火炬係統。為提高廢氣輸送（sòng）安全（quán）型，一般采取缺氧狀態下進行VOC廢氣輸（shū）送，嚴格控製氧含（hán）量和靜電積聚風險。因為目前國內大部分企業無法（fǎ）實現對各（gè）車間廢氣中VOC的（de）異（yì）常超量排放進行有效監控，如果不能有（yǒu）效控製（zhì）管（guǎn）道中氧含量，隻要存在靜電集聚（jù）點火，就極易造成（chéng）廢氣管（guǎn）道係統爆炸事故，這也是目（mù）前國內（nèi）廢氣管道爆（bào）炸事故發生的（de）重要原因，即沒有對廢氣管道中的氧含（hán）量和靜電進行有效控製，在車間源頭出現（xiàn）異常增量排放達到爆炸範圍（wéi）的情況下就導（dǎo）致了（le）事故的發生。廢氣輸送動力係統可采用文丘裏管或（huò）風機。下麵對廢氣收集係統過程的一些設計要（yào）點進行舉例。

（1）氧含量控製的設計

要求廢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（cháng）檢修狀態下的廢氣點必須事先隔斷。

（2）靜電控製的設計

要實現靜電集聚控製，首先要選對管材，對於普通VOC廢氣或含氫氣廢（fèi）氣，可采用不鏽鋼材質的管道，對於腐蝕性（xìng）廢氣則采用導靜電的玻璃鋼（gāng）管道（dào），有效防止（zhǐ）靜電集聚。其次，需要合理設計管（guǎn）徑，將廢氣輸送速度控（kòng）製在安全範圍。一般普通VOC廢氣控製在10m/s以下，最高不能超過10m/s，對於含氫氣廢氣則（zé）控製在7-8m/s。再次，對於管道上各類裝置（zhì）的材質，同樣需要滿（mǎn）足導靜電要求，例如風機葉輪和殼體材（cái）質（zhì）也必須為導靜電的不鏽鋼或玻璃（lí）鋼材質，阻火器也必須選用配套的不（bú）鏽鋼，禁止采用碳鋼材質，防止生鏽引發的堵塞。最後，在施工過程還必須注意對（duì）三通（tōng）、轉角、焊接部位的打磨處理，防止尖角的存在。

（3）廢氣輸送動力係統的設計

因（yīn）為每個企業規模不同，動力係統的設計可以采（cǎi）取不同（tóng）的方式，如果隻有1-2個生產車間，則（zé）可以直接通過車間風機（jī），將（jiāng）廢氣輸送到焚燒裝置，此時管道係統（tǒng）處於（yú）微正壓狀態。也可以通（tōng）過焚燒爐進氣風機，直接將各車（chē）間廢氣抽拉到焚燒裝置，此時（shí）管道係統處於（yú）微負壓狀（zhuàng）態。如果車間數量眾多，則可在各廢氣產生源頭按廠房或種類設置（zhì）小風機，廢氣總管上（shàng）設置接力風機，焚（fén）燒爐進口設置（zhì）引風風機實現（xiàn）管道係統的輸送，此時大部分管道係統處於微負（fù）壓狀態（tài），風機（jī）出口附（fù）近出現微正（zhèng）壓。廢氣總管的接力風機是否需要設置，還要根據輸送管線長度，各車間廢氣排放壓力（lì）等（děng）進行綜合考慮。廢氣大部分區域設置成（chéng）微（wēi）負壓（yā）狀態的原因是為了有效控製各廢氣源串氣的風險（xiǎn），將廢氣引導到（dào）同（tóng）一流向。一旦存在串氣，將造成後續各（gè）類安全、質（zhì）量風險。

（4）廢氣管道預留的設計

廢氣（qì）管道係統一旦（dàn）投用，要（yào）想進行改造將麵臨（lín）較大的動火作業風險，施工難度（dù）大。為此（cǐ），需要開展一些預留性施工。例如在各車間排（pái）放口設置預留口，在廢氣進管路前設置切斷用閥門，並配套盲（máng）板等。為防止各廢氣相互串聯，進入（rù）總管排放口應有最小間距設置（zhì），一般應（yīng）間隔設置30以（yǐ）上。

(5)排液係統的（de）設（shè）計

廢氣進（jìn）入管（guǎn）道係（xì）統，難免會存在冷凝，特別（bié）是（shì）經過水噴淋後的廢氣含有（yǒu）大量飽和水蒸氣，為此排液係統的設計尤其重要，否則可能會引起積液影響廢氣輸（shū）送，冬季還會導致冰凍（dòng），損壞管路。排液係統包括管道傾（qīng）斜度、排液口、清理口等，排液（yè）口要（yào）設置在管道低位，要求所有管道低位都有排液口。

（6）安全設施配備要求

為保證（zhèng）管道係統的安全穩（wěn）定運行，還需（xū）要配套各類安全設施（shī）和檢測儀器。管道係統上可設置泄爆片、阻火器、氧含量檢測儀、LEL濃度（dù）檢測儀。泄爆片一（yī）般可安裝在風機或阻火器附近，泄爆壓力的選擇（zé）要高於廢氣（qì）管線正常壓（yā）力，低於管（guǎn）線耐壓。阻火器一般安（ān）裝在各風機進口、出口，同時根據保護目標需要，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間。同時因為不同型號、不同廠家（jiā）的阻火器壓降差異較大，故需要在設計前首先考慮阻火器壓降。采購阻火器時，還要考慮阻火器的方向性（xìng）。阻火器（qì）一般要選擇自帶溫度檢測的，便於當（dāng）管道發（fā）生起火時，可通過阻火器上溫度的檢測，發現異常，並通過溫度（dù）連鎖（suǒ）報警係（xì）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（zài）線監控，還需要安（ān）裝壓力（lì）檢測、溫度檢測、流速檢測儀器等，並（bìng）將上述重要參數集中到統一監控中心（xīn）進行集中監控，當壓力、溫度、流速超過設定（dìng）值，即啟動（dòng）報警係統，並對（duì）各異常信（xìn）息按事故/事件進（jìn）行原因分析和調查處理，防止再次發生。

（7）應急係統設（shè）計

因為廢氣輸送係統的火災爆炸風險較大，故需（xū）要設置應急係統。可在氫氣總（zǒng）管上安裝蒸汽滅火裝置，即當管道發生火災或爆炸，管道（dào）內溫度超過設定安全值時（shí），立即啟（qǐ）動應急裝置，將蒸（zhēng）汽通人管道內（nèi）進（jìn）行滅火。為保護各生產（chǎn）車（chē）間安全，防止廢氣（qì）總管（guǎn）係統起火對各車問的影（yǐng）響，在各車間進入廢氣總管前，設置溫度（dù）報警，當溫度超（chāo）過（guò）設（shè）定值，即切斷與（yǔ）總管係統的閥門（mén），將廢氣（qì）排到車間緊急放空管。

4.廢氣管道係（xì）統管理要求

(1)進氣體前審批

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

（2）積液的管理

管道（dào）積液應及時排放，冬季和夏季的排液頻次可略微不（bú）同，對每次排液應進行記錄，包括排（pái）液口編號（hào）、液體接收量、排（pái）液日期等信（xìn）息，對於排液（yè）量異常增大的，還需要進（jìn）行原因分析。有（yǒu）條件的企業還可以對積（jī）液中的組分、pH進行分析（xī），可監控未經審批排放的廢氣。當pH低於6時，就需進（jìn）行原因分析。

（3）靜電管理

需（xū）要每年（nián）至（zhì）少開展一次靜電檢測；每年檢修期間，還需要（yào）開展（zhǎn）靜電接地設施完好（hǎo）性的檢查。

（4）管道的（de）日常巡查

管道泄漏的原因包括焊縫，爆破片破損，法蘭連（lián）接密封圈破損，熱脹冷縮導致管道破裂等，因此需要對管道（dào）進行日常巡查，主要通過對管道跑、冒、滴、漏的巡查（chá）及時發現漏點；同時可定期采（cǎi）用氮氣進行氣密性試驗，並（bìng）保留氣密性試驗的記錄。日常運行過程（chéng），則通過對管道中氧含量的監控，及時發（fā）現異常。

（5）管道監（jiān）控參數的記錄和分析

視頻（pín）監控、溫度監控、壓力監控、氧（yǎng）含量監控等數據傳輸到集中24小時值控中心進行監控。其中總管各段壓力情（qíng）況須在運行過程中摸索，有相應（yīng）的數據基礎後再形成具體管理要求。

（6）明確各類（lèi）標識

標識（shí）包括爆破片的管路色標、排液口（kǒu）標識、阻（zǔ）火器標識等。