低溫等離子體技術是近年發(fā)展起來的廢氣處理新技術，其工作原理為采用高壓電極對氣體的放電擊穿氣體，產生包括電子、各種離子、原子和自由基在內的混合體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短的時間內發(fā)生分解，以達到降解污染物的目的。
由于該技術原理簡單，設計安裝門檻較低，同時相比活性炭吸附工藝，產廢量小，一度作為新型處理技術大力推廣，目前廣泛應用于多種行業(yè)的廢氣治理。但是該技術基于高壓放電原理，對涉及產生易燃易爆物質的行業(yè)具有極大風險。
下面看幾個事故案例：
事故案例一：2017年6月20日，天津某樹脂有限公司在安裝調試環(huán)保設備過程中，發(fā)生一起爆炸事故，造成環(huán)保設備安裝調試人員2人當場死亡、2人受傷。
事故直接原因分析
合成樹脂生產廢氣的排放環(huán)節(jié)主要有:
①原料投加及投料孔(處)若密閉性不好，原料投加過程將會發(fā)生逸漏，逸漏出來的物質無組織揮發(fā)、擴散;
②聚合反應過程中未參與反應的原料和有機溶劑將以廢氣形式排出反應釜，未參與反應的原料以及有機溶劑將從廢氣排放口處排出，有組織揮發(fā)、擴散;
③產品及中間產品卸放時，若密閉性不好，或卸放過程自動化水平不高，將會發(fā)生逸漏，逸漏出來的物質無組織揮發(fā)、擴散;
④原料和有機溶劑儲存過程中發(fā)生泄漏，以及原料和溶劑儲罐發(fā)生大、小呼吸排氣，作無組織揮發(fā)和擴散。由此可見未聚合的物料、溶劑的不凝氣及樹脂粉塵均可能引起爆炸。
該樹脂有限公司使用的低溫等離子體廢氣處理設備，屬于電暈放電，其原理是當氣體擊穿后絕緣破壞，其內阻降低，放電迅速越過自持電流區(qū)后便立即出現(xiàn)電極間電壓減小的現(xiàn)象，并同時在電極周圍產生昏暗輝光。
電暈放電電壓降比輝光放電大(kV數量級)，但放電電流較小(μA數量級)，往往發(fā)生在電極間電場分布不勻均的條件下，這是因為電極曲率半徑很小時，電場的不均勻性把主要的電離過程局限于局部電場很高的電極附近，放電劇烈，聲音較大，放電局部能量較高(高于廢氣的點火能)，但分布不均勻。
該樹脂有限公司的低溫等離子體廢氣處理設備是在設備調試過程中出現(xiàn)的爆炸事故，可推測事故的經過有兩種可能：
一是低溫等離子體廢氣處理設備在調試過程中設備正常運行時風機突然引入了超過爆炸下限有機物廢氣或含粉塵廢氣，且電暈放電的能量達到此廢氣的*小點火能，未能對入口廢氣濃度進行實時快速有效監(jiān)測，設備瞬間起火爆炸；
二是低溫等離子體設備在調試過程中，時而通電運行，時而斷電調試，但每次通電運行前并未用空氣或惰性氣體對設備內存留的有機廢氣或高粉塵廢氣進行置換，電暈放電的能量達到滯留在低溫等離子體廢氣處理設備內的有機廢氣或含粉塵廢氣的*小點火能，從而導致爆炸事故的發(fā)生。
事故間接原因分析
從事故調查結論可以看出，低溫等離子體廢氣處理設備未采取濃度高高聯(lián)鎖，當入口廢氣濃度達到爆炸下限時，設備尚可啟動運行。從事故現(xiàn)場照片可以看出，低溫等離子體廢氣處理設備為常壓設備，在爆炸后頂蓋完全掀起，側門全部頂開，設備本體不能承受內部有機氣體或粉塵爆炸的超壓，發(fā)生爆炸時設備本體嚴重破壞，傷及旁邊正在調試的工作人員，導致2人當場死亡、2人受傷。
事故案例二：
2018年3月，某化工廠在生產石油樹脂產品的結片造粒時未閃蒸出的高沸點溶劑和樹脂中的低分子聚合物被風機抽入VOCs廢氣處理設施后發(fā)生著火爆炸，事故未造成人員傷亡，設備損壞嚴重。
事故直接原因分析
該化工廠是一家以生產石油化工深加工產品為主業(yè)的企業(yè)，主要從事改性石油樹脂、分散劑、餾分稀釋劑等產品的生產與銷售，高沸點溶劑組分主要有甲基苯乙烯和芳烴。其VOCs廢氣處理設施采用的低溫等離子體設備，屬于介質阻擋放電，又稱無聲放電，其原理是在氣壓為104～106Pa、介質包裹的正負電極之間施加頻率從50Hz至數MHz數量級的高壓電，氣體被擊穿，在介質之間形成微通道放電，即通過放電間隙的電流由大量快脈沖電流細絲組成，在空間和時間上均為隨機分布。
介質阻擋放電原理圖
該化工廠的低溫等離子體廢氣處理設備是在運行過程中出現(xiàn)的爆炸事故，可推測事故的經過有兩種可能:
一是介質阻擋放電設備容易在高壓電接入端產生沿面放電和爬電，局部過熱而起火，進而將反應器內高濃度廢氣引爆；
二是苯乙烯、苯、甲苯、二甲苯等高沸點芳烴類化合物在低溫等離子體的作用下發(fā)生脫氫反應形成焦油，容易粘附在電極外層的阻擋介質上，積累到一定程度，會改變電極阻擋介質之間的介電常數，放電將反復發(fā)生在介電常數較小的地方，從而造成局部過熱引起焦油燃燒，進而將反應器內高濃度廢氣引爆。
事故間接原因分析
廢氣進入低溫等離子體反應器前雖設有靜電除油設備，去除效率難以保證，進入低溫等離子體設備前并沒有實現(xiàn)有效預處理；
低溫等離子體反應器入口雖設有光電離式(PID)總烴在線分析儀，但廢氣成分中有樹脂的低聚物和高沸點溶劑揮發(fā)氣，粘性較大，容易導致分析儀探頭堵死，難以實現(xiàn)對廢氣濃度實時準確測定。
建議和措施
1、在高壓電傳輸方面，要防止爬電和沿面放電。
2、在低溫等離子體裝置運行操作方面，如若處理的廢氣含苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等高沸點VOCs時，需要定期清洗粘附在電極上的焦油，清洗周期依據處理廢氣的濃度而定，一般不超過6個月。
3、在線監(jiān)測含膠粒、粉塵的VOCs氣體濃度時必須對廢氣進行過濾，并定期更換濾芯、反吹管路、校準監(jiān)測探頭。
4、在低溫等離子體設備聯(lián)鎖方面，應設置入口總烴濃度高低報警和高高聯(lián)鎖等措施。
5、在低溫等離子體裝置運行操作方面，放電之前必須對反應器內的氣體用空氣或惰性氣體置換足夠時間，待反應器內氣體濃度低于爆炸下限的25%時方可啟動。
6、在運行過程中必須對入口廢氣總烴濃度或粉塵濃度進行在線監(jiān)測，當進入反應器的氣體濃度達到爆炸下限的25%時必須進行配風稀釋。
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