2022年，国务院安委办、生态环境部、应急管理部印发通知，部署进一步加强环保设备设施安全生产工作，文件中提到：“要紧盯具有脱硫脱硝、挥发性有机物回收、污水处理、粉尘治理、蓄热式焚烧炉5类重点环保设备设施的企业，指导督促企业按照相关法律法规和技术标准规范要求，开展环保设备设施安全风险辨识评估和隐患排查治理，落实安全生产各项责任措施。”
而在日常生产管理中，人们更多会关注工艺设备设施及原辅材料的安全管理，却常常忽略环保设备的安全管理问题。很大一部分原因是管理人员对其风险认知不足，很多专业人员都认为VOCs都是ppm级别的，这种浓度级别没有什么风险，和空气差不多，所以很多时候都是按照空气进行设计和安装的，不曾考虑其在特殊情况下的浓度变化。
Part.1
事故案例及分析
01
事故案例
事故①：某公司采用塑料PP材质的废气缓冲罐（利旧，内有活性炭，未识别到变更风险）发生爆炸事故。爆炸导致缓冲罐整体被炸碎，部分碎片飞至周边路面。冲击波导致冷却塔塔体剥离脱落、碱洗塔碱液管路泄漏；所幸当时周边没有行人通过，未造成人员伤害。
事故现场图
事故②：某公司2车间楼顶的活性炭吸附罐（废气预处理）发生着火，所幸发现及时，未造成严重蔓延，消防队前来将大火扑灭。
事故③：某公司1车间楼顶的活性炭吸附罐（废气预处理）发生着火，因车间人员及时发现火情，火势在初期被扑灭。
02
为什么会自燃、爆炸？
活性炭是一种经特殊处理的炭，其表面的微孔直径大多在2～50nm之间，具有巨大的表面积，每克活性炭的表面积为500~1500m2，正是基于这一点，在有机废气处理时使用颗粒活性炭，让气流通过活性炭层进行吸附，进而降低有机废气的浓度。吸附过程是放热过程，有机废气在活性炭中除了有物理吸附现象外，活性炭本身以及吸附的有机物还会与氧气发生缓慢氧化，其较大的比表面积也会加剧这一氧化的过程。此外当废气中含有一些不相容的化学物质时，其不相容反应在活性炭的催化下也会加速。这些都是放热的过程，同样会引起活性炭的热积聚风险。
结合事故发生时的现场调查、生产情况、以往异常情况分析，推测这几起活性炭吸附罐着火和爆炸的直接原因是：在气温较高的情况下，工况复杂的废气经过活性炭处理（吸附）过程中发热（物理和化学）。由于活性炭长时间未更换，灰分较高，床层散热较差，不利于对流散热。致使热量在床层中积聚，在其中形成局部热点。导致其温度达到活性炭的自燃点或混合有机物气体的闪点。同时部分空气进入废气中与可燃物形成爆炸性混合气体，最终导致了事故的发生。
Part.2
活性炭吸附箱的安全风险
活性炭吸附箱的火灾并非简单的“引燃”过程，而是一个典型的自热—积聚—自燃过程，其核心是“氧化热积聚”。
原理：当活性炭吸附大量有机溶剂（尤其是酮类、酯类、不饱和烃等）后，这些有机物在炭表面并非静止不动，而是在常温下与孔隙中残留的氧气发生缓慢的氧化反应。该反应放热。
危险循环：如果热量不能及时散发（由于活性炭本身是优良的隔热体），炭床局部温度会缓慢上升。通常情况下温度越高，化学反应活性越高，从而产生更多热量，形成恶性循环。
风险倍增条件：
高浓度废气：吸附了大量反应活性高的有机物。
高湿度环境：水蒸气凝结放热，并可能促进水解等副反应。
含酮类物质：如丙酮、丁酮，其化学性质不稳定，更易氧化放热。
气流停滞：停机时，热量无法被气流带走，极易在箱体中部积聚。
颗粒粉尘：活性炭粉尘具有更大比表面积，氧化速率更快。
火灾隐患在出现明火前数小时甚至数天就已开始酝酿。我们的安全体系，必须能探测到这个“酝酿期”。
Part.3
活性炭吸附装置的安全设计
对于有机废气净化装置的安全设计，可参考GB 20101-2025《涂装有机废气净化装置安全技术要求》。
在进气端设置阻火器，可阻隔来自进气端的火焰，避免内部火灾爆炸事故影响活性炭箱，防止事故扩大。排气端防回火装置：在风机与吸附箱之间设置单向阀或水封装置，防止外部火源逆向引燃箱内气体。
吸附类净化装置（如活性炭吸附装置）受气源洁净程度影响较大，因此，应在入口前设置处理装置，去除颗粒物等杂质，避免堵塞；去除酸碱等性质的污染物，避免破坏吸附材料。
为及时发现活性炭箱阻塞情况。应设置压力表、安全泄压装置。
吸附时应控制好吸附层温度，吸附层温升过高、过快时存在着火爆炸风险。因此，应设置温度监控与联锁控制 - 多点温度传感：在活性炭层内部均匀布置数个温度传感器，测温点之间距离应不大于1m、测温点与设备外壁之间距离应不大于 0.6 m，并能实时传输数据至远端。
应设置自动降温装置，当吸附温度超过65℃时，应发出第一级报警信号，自动开启降温装置。
当温度超过80℃时，净化装置应立即发出第二级报警信号，自动开启灭火装置。
对于有机废气净化装置，其配套风机应选用防爆型，还应做好其本体、管道等的静电接地工作。
● 总结
活性炭吸附设备，本是企业践行环保责任、治理有机废气的“好帮手”，却因认知不足、管理缺失，沦为暗藏风险的“定时炸弹”。上述三起事故的万幸，是未造成人员伤亡，但侥幸不会一直存在。
环保达标是底线，安全生产是红线。唯有将环保与安全同步推进，规范管理每一台环保设备，才能真正实现企业绿色、安全、可持续发展，既守护好生态环境，也守护好生产安全。
文字来源丨集团安环中心
事故案例丨政府公开资料
图片来源丨AI生成或事故案例附图