燃烧技术是目前处理VOCs的主流技术，包括催化燃烧、热力燃烧、蓄热式催化燃烧、蓄热式热力燃烧、浓缩催化燃烧等。燃烧技术的基本原理是VOCs在高温下发生氧化反应。 氧化反应的本质是燃烧反应，是放热反应。 VOCs在燃烧过程中释放的热量与VOCs的种类和浓度有关。

因此，从安全角度考虑，VOCs燃烧的安全使用浓度显得尤为重要。 了解VOCs燃烧过程中的温升和可燃气体爆炸下限，有助于提高RTO和RCO设备技术的安全性能。

1、VOCs的爆炸下限是多少？

空气中遇到明火时可燃气体的浓度称为爆炸下限，也称为燃烧下限。 英文名称为Lower Limited，即%LEL。 当空气中可燃气体浓度达到其爆炸下，该场所可燃气体环境的爆炸危险性达到99%，即99%LEL； 可燃气体环境的爆炸危险为10%LEL。

下表为标准条件下常见VOCs的爆炸下限。 为了保证VOCs处理设备的安全运行，VOCs废气浓度必须控制在相应有机物爆炸极限的25%以下。

为什么要控制在25%LEL以下？ 首先，可燃气体的爆炸下限浓度与可燃气体的初始温度有关：以正己烷为例，下图显示了温度对正己烷爆炸下限浓度的影响（姚杰等，工业安全与环境保护，2012，38(2)：48)，可以看出，当可燃气体初始温度升高时，相应的爆炸下限浓度降低。

当气体温度达到600K（327℃）时，爆炸下限浓度达到室温的75%，因此升高温度会导致爆炸下限浓度显着降低。 而且实际工况大多是混合VOCs，混合VOCs爆炸下限浓度不确定。 因此，在实际操作中，浓度应控制在LEL的25%以内。

2、VOCs燃烧过程绝热温升

什么是绝热温升？ 绝热温升是指放热反应物转化时放出的热量能够使材料升高的温度。 其表达式为：

式中，分子为反应热（J/mol）与物料摩尔浓度（mol/L）的乘积； 分母为物料平均密度（kg/L）与物料平均比热容（J/kg*K）的乘积。

VOCs的燃烧过程是一个强烈的放热反应，由于放热导致气体温度升高。 下表为几种常见VOC在浓度为1000mg/m3时燃烧的绝热温升。

如果采用催化燃烧技术处理VOCs，在设备和催化正常的情况下，催化反应前后气体温度（温升）的变化反映了VOCs浓度的变化。 例如1000mg/m3甲苯燃烧绝热温升为31.95℃。 如果实际使用过程中温升达到320℃，则说明甲苯浓度已达到10000mg/m3左右，非常接近甲苯的25%。 %LEL值已经很不安全，必须及时降低甲苯浓度。

在活性炭浓缩-催化燃烧系统中，活性炭脱附过程中，VOCs催化剂床层的温升可以用来检测VOCs浓度的变化。 许多可燃气体浓度报警器都采用这一原理。

3、VOCs设备防爆注意事项

1、处理装置所用的设计和电气元件必须符合规范规定的防爆等级。

2、设备布置必须满足安全距离要求

3、与气体接触的自控阀门必须采用气动阀门

4、必须使用防爆风机

5、所有处理系统的适当位置必须安装符合国家标准的阻火器。

6、处理装置敏感部位（超温、超压等）必须按照规范设置报警装置和应急处理措施。

7、为确保操作安全，必要时可采用链条设计。

8、考虑现场整体安全和环境应急预案

4、VOCs爆炸下限的基本概念及解决案例

大多数有机废气都是易燃易爆物质，所处理的VOCs混合物的爆炸性是设计中的一部分。