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污泥低温干化机的运行安全措施有哪些

来源: 广州金凯

在污泥减量填埋、减量焚烧、无害化土地利用,以及其它污泥资源化的实践和摸索中,污泥干化逐步成为能够大规模减量、无害化和资源化处置的有效工艺之一,也是某些污泥处置的预处理方法。

上世纪90年代末,欧洲、北美等国家市政污水处理设施的普及,大量的市政污泥产生,污泥干化厂数量增加,污泥得到了较好的处置。但污泥干化厂的事故时有发生,从污泥的自燃,到设备的爆炸;从个别小型附属设备,到整个干燥生产线;无论安全措施设计得多么复杂、完备,污泥干化厂事故始终没有断绝;究其原因主要是早期人们对干燥污泥的性质认识不足。在污泥热干化过程中,存在着严重的自燃与粉尘爆炸的危险。污泥在全干状态下(含固率大于80%)一般呈微细颗粒状,粒径较小,同时由于污泥之间、污泥与干燥器之间、污泥与介质之间的摩擦、碰撞,使得干化环境中可能产生大量粒径低于150μm的粉尘。这种高有机质含量的粉尘,在一定的氧气、温度和点燃能量条件下可能发生燃烧和爆炸,即所谓的粉尘爆炸。

污泥干化事故风险特性

污泥干化工艺中粉尘爆炸特性主要包括粉尘浓度、含氧量、点燃能量、含湿量4个参数。

粉尘浓度发生粉尘爆炸必须达到一定的浓度,该浓度被称为该有机质的“粉尘爆炸浓度下限”。粉尘细度没有统一的规定,考虑其危险性,一般以150μm以下的粉尘颗粒作为判断标准。粉尘的细度是不均一的,污泥干化产品粒度分布变化范围极广。根据有关粉体的研究,在粗粉(>150μm)中掺入5%~10%的细粉,就足以使有机粉尘混合物成为可爆炸的混合物,且爆炸组分可出现非常大的爆炸压力。混合比大大影响爆炸强度,只有当可燃粉尘的粒度均大于400μm时,即使有强点燃源也不能使粉尘发生爆炸。一般认为有机质粉尘爆炸浓度下限在20~60g/m3,市政污泥的取值大约在40~60g/m3。

含氧量氧气作为助燃气体,是形成危险状况的基本要素之一。绝大多数干化工艺因为无法进一步降低粉尘浓度,因此,降低介质含氧量成为避开风险的主要手段。填注惰性气体是降低介质含氧量的主要方式,目前,主要填注的惰性气体有:氮气、二氧化碳、蒸汽。根据英国HSE公司实验值得到以上三种气体的惰性化效率,如果采用氮气进行惰性化处理,空气质量不能超过18.5%,另外81.5%需惰性气体填充;如果采用水蒸气进行惰性化处理,空气质量允许达到64%,则此时混合湿气体的相对湿度为47.5%。根据实验数据,氮气、二氧化碳、蒸汽进行惰性化处理含氧量的操作值分别为4%、6%、10%。在实际工程运行过程中,为保证操作的安全性、可靠性,需将含氧量降低2%,即氮气、二氧化碳、蒸汽进行惰性化处理含氧量分别为2%,4%、8%。

点燃能量污泥干化过程中产生的粉尘发生爆炸需一定的点燃能量。摩擦、静电、炽热颗粒物、机械碰撞等产生的火花均可成为点燃能量的提供点。干燥温度的高低与点燃能量没有直接的联系。点燃能量是指粉尘环境下瞬间给出的能量,它与粉尘粒径的大小关系密切;而点燃温度是指在粉尘云环境下无点燃源时所需温度或厚度为5mm的粉尘层在一个静态金属热表面上导致燃烧的温度。点燃能量可在20℃的环境中由金属摩擦产生,而污泥的粉尘云点燃温度高达360~550℃,粉尘层的点燃温度约为160~375℃。较低的能量就可以满足污泥粉尘的点燃,因此只要粉尘浓度和含氧量超标,任何点燃源都可以造成粉尘爆炸的危险。

含湿量当干燥气体的湿度较大时,亲水性粉尘会吸附水分,从而使粉尘难以弥散和着火,传播火焰的速度也会减小。根据有关研究,有机粉尘的湿度超过30%便不易引起爆燃,超过50%是绝对安全的。水分的存在可大大提升粉尘爆炸的浓度下限,也就是提高了干燥介质的需氧浓度。

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