圓盤式污泥干化安全性技術(shù)說明

1、超圓盤污泥干化工藝安全性說明一.爆炸極限理論與分析專業(yè)解釋爆炸性混合氣體與火源接觸，便有原子或自由基生成而成為連鎖反應(yīng)的作用中心。熱以及活化中心引起臨近層爆炸混合氣體起化學(xué)反應(yīng)，這種作用逐漸傳播。同時，火焰也逐層傳播，如果爆炸性氣體濃度處于爆炸極限范圍，則反應(yīng)放出的熱量足以維持化學(xué)反應(yīng)和火焰的持續(xù)傳播，最終導(dǎo)致爆炸的發(fā)生。簡單的說可燃性氣體的動力燃燒成為爆炸，是可燃性氣體在燃燒前按一定比例均勻混合，形成混合氣體，在明火或點燃能量時，發(fā)生瞬時的燃燒，即燃爆現(xiàn)象?？扇細怏w的爆炸極限受諸多因素影響，主要有下列幾種因素：（1）初始溫度。混合氣體的原始溫度越高，則爆炸下限越低，上限提高，爆炸極限范圍擴大

2、，爆炸危險性增加。這是因為混合物溫度升高，其分子內(nèi)能增加，引起燃燒速度加快，從而改變爆炸極限的范圍。（2）含氧量。混合氣體中含氧量的增加，爆炸極限范圍擴大，尤其爆炸上限提高得更多。（3）壓力。爆炸性混合物初始壓力對爆炸極限影響很大。一般爆炸性混合物初始壓力在增壓的情況下，爆炸極限范圍擴大。這是因為壓力增加，分子間更為接近，碰撞幾率增加，燃燒反應(yīng)更容易進行，爆炸極限范圍擴大。（4）惰性介質(zhì) 爆炸性混合物中惰性氣體含量增加，其爆炸極限范圍縮小。當惰性氣體含量增加到某一值時，混合物不再發(fā)生爆炸。惰性氣體的種類不同對爆炸極限的影響亦不相同。在一般情況下，爆炸性混合物中惰性氣體含量增加，對其爆炸上限的影

3、響比對爆炸下限的影響更為顯著。這是因為在爆炸性混合物中，隨著惰性氣體含量的增加氧的含量相對減少，而在爆炸上限濃度下氧的含量本來已經(jīng)很小，故惰性氣體含量稍微增加一點，即產(chǎn)生很大影響，使爆炸上限劇烈下降。（5）容器容器大小對爆炸極限的影響與器壁效應(yīng)相似。燃燒是自由基進行一系列連鎖反應(yīng)的結(jié)果。只有自由基的產(chǎn)生數(shù)大于消失數(shù)時，燃燒才能繼續(xù)進行。隨著管道直徑的減小，自由基與器壁碰撞的幾率增加，有礙于新自由基的產(chǎn)生。當管道直徑小到一定程度時，自由基消失數(shù)大于產(chǎn)生數(shù)，燃燒便不能繼續(xù)進行。容器材質(zhì)對爆炸極限也有很大影響。如氫和氟在玻璃器皿中混合，即使在液態(tài)空氣溫度下，置于黑暗中也會產(chǎn)生爆炸。而在銀制器皿中，在

4、一般溫度下才會發(fā)生反應(yīng)。（6）點燃能源火花能量、熱表面面積、火源與混合物的接觸時間等，對爆炸極限均有影響。綜上，爆炸是可燃性氣體一系列連鎖反應(yīng)的結(jié)果，在特定空間內(nèi)的燃爆需要具備一定的條件要素。以上六點主要要素之間也是相互影響，相互聯(lián)系。例如溫度、含氧量、壓力能提高爆炸極限范圍，而惰性介質(zhì)的含量稍微增加一點，也大大降低燃燒的可能性。二.超圓盤污泥干化工藝安全性說明如果對爆炸的分析還是過于宏觀的話，那么我們可以對照上述六點爆炸要素說明工藝安全特點，在正常工況和最不利工況下分別討論分析圓盤干化工藝的安全特點，特別是針對石油化工污泥干化時，為什么超圓盤污泥干化工藝是國際最安全可靠的干化工藝之一。質(zhì)量：

5、6.86t/hr體積：9284m3溫度：100c壓力：微負壓質(zhì)量：3.43t/hr體積：2850m3溫度：常溫壓力： 載氣 尾氣 超圓盤干燥機（370d）濕污泥污泥量：4.58t/hr含水率：85%干污泥量：0.4t/hr含水率：40% 干污泥 sdk370超圓盤干化機污泥干化物料平衡見上圖：正常工況下從污泥熱干化過程中可以看出，干燥的是為了去除水分，不同于污泥熱解（高溫高壓），水分的去除要經(jīng)歷兩個主要過程：（1）蒸發(fā)過程：物料表面的水分汽化，由于干燥機內(nèi)污泥表面的水蒸氣壓高于干燥介質(zhì)（氣體）中的水蒸氣分壓，水分從物料表面移入干燥介質(zhì)。（2）擴散過程：是與汽化密切相關(guān)的的傳質(zhì)過程。當物料表面水

6、蒸氣被蒸發(fā)后，形成物料表面濕度低于物料內(nèi)部濕度。污泥與熱源的間壁接觸過程中，水分不斷釋放到干燥機腔體內(nèi)，逐漸趨于水蒸汽的飽和狀態(tài)，隨著環(huán)境空氣的載入，飽和狀態(tài)不斷被環(huán)境空氣擾動，水蒸氣不斷從污泥中得到補充，周而復(fù)始，污泥中的水分逐漸被風(fēng)機帶走。以sdk370型污泥干燥機為例，經(jīng)過機械脫水后污泥（含固率15%）輸送至干燥機內(nèi)，不需要通過“返混”工藝直接干化成型，每小時蒸發(fā)水量3.43t/hr，干燥系統(tǒng)的尾氣回路是為微負壓，干化回路內(nèi)的工藝氣體溫度低于100c，通常在95c左右，工藝氣體溫度越低，環(huán)境空氣（載氣量）增多。常溫常壓下氣體性質(zhì)十分接近理想氣體。按照理想氣體狀態(tài)方程(克拉伯龍方程1）pv

7、=nrt，估算如下： 1.013105pav=0.8103/188.314(273+100) v=5831m3上述狀態(tài)方程中，在系統(tǒng)工作運行時，離心風(fēng)機的將尾氣從干燥機內(nèi)排除，維持干燥機腔體內(nèi)的微負壓，這個壓力是一個穩(wěn)定值，也是可在線監(jiān)測的，因而環(huán)境空氣的載氣量也是相對穩(wěn)定值。依據(jù)日本三菱的運行經(jīng)驗，sdk370型號的載氣量約在2850m3/hr，尾氣排放體積約為3433m3/hr。在此狀態(tài)下，工藝氣體的濕度密度約為0.37kg/m3，對照該狀態(tài)下飽和水蒸氣的密度表，在100c常壓下，飽和水蒸氣的密度為0.59kg/m3，相對濕度為63%，含濕量為50%。研究表明，混合氣體的含濕量超過30%就

8、不易起爆，50%就完全是安全的。實際上，在干化過程中，污泥中的水分膨脹了1700倍，工藝氣體中的大量存在的水蒸汽將可燃性氣體點燃產(chǎn)生的熱量吸附過來，從而杜絕了爆炸的可能性。 因此，僅從水蒸氣惰性氣體保護的角度上來看，超圓盤污泥干化工藝便是安全可靠的。從含氧量方面來看，氧氣作為助燃空氣，是形成危險狀況的基本要素之一，絕大多數(shù)的干化工藝無法降低含氧量，降低含氧量是避開風(fēng)險的主要乃至唯一手段。國外權(quán)威機構(gòu)做過類似相關(guān)試驗，研究惰性氣體（水蒸氣、氮氣、二氧化碳）對粉塵的爆炸極限影響。研究表明，三種惰性氣體的效率依次排列為水蒸氣、二氧化碳、氮氣。下圖給出了最低含氧量百分比。 在以水蒸氣為惰性介質(zhì)的超圓盤

9、干化工藝氣體中，經(jīng)過換算loc在7%左右，有略微波動的特征，但也低于可燃性物爆炸范圍。 此外，在超圓盤干化工藝氣體中，系統(tǒng)為常壓，溫度為低于100工藝氣體溫度。溫度和壓力對可燃性氣體爆炸極限影響較小。 最后，爆炸需要在一個相對密閉的環(huán)境容器內(nèi)，而在正常工況下，大量的氣體被風(fēng)機引風(fēng)外排，新鮮環(huán)境空氣得以補充，不存在大量可燃氣體蓄積的情況。 綜上，水蒸氣作為一種高效的惰性氣體，多項指標（含濕量、含氧量）可以表明要點燃氣體內(nèi)的有機氣體所需的能量高，即使干燥機內(nèi)有機氣體濃度再高，因為熱量被消耗在大量的氣態(tài)水環(huán)境中，也印證了為什么超圓盤干化工藝可以徹底回避污泥“半干化”的安全問題。在非正常工況下（緊急工

10、況下）為確保系統(tǒng)工藝安全，在冷凝換熱器出口管道設(shè)置在線氣體探測設(shè)備，實時檢測尾氣中的含氧量和可燃氣體濃度，并配套報警（2級）。一級報警時通過邏輯控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)干化強度。二級報警時連鎖蒸汽保護保護系統(tǒng)，向干燥機內(nèi)噴入水蒸汽，規(guī)避可能存在的可燃性氣體爆炸風(fēng)險。三.國外（日本、韓國）污泥處理處置項目的安全性下面簡單介紹日本、韓國污泥干化處置的安全性。日本千葉縣城市污泥干化項目，20t/8h，白班間歇運行，干化含固率90%，無氮氣保護，項目運行近20年。 韓國污泥干化項目，200t/d污泥干化處理項目，全干化90%含固率?，F(xiàn)場配套氮氣保護系統(tǒng)，但從未使用。sdk370d干化機兩臺，項目為2003年投運

11、，運行至今。黃色為氮氣保護系統(tǒng)，運行方介紹，該套系統(tǒng)投運后從未使用。 韓國某餐飲垃圾干化處置項目，干化后物料作為飼料，干化后含固率為90%，無氮氣保護系統(tǒng)。 四.安全措施-技術(shù)協(xié)議部分安全措施：（1）為確保系統(tǒng)工藝安全，在冷凝換熱器出口管道設(shè)置在線氣體探測設(shè)備，實時檢測尾氣中的含氧量和可燃氣體濃度，并配套報警（2級）。一級報警時通過邏輯控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)干化強度。二級報警時連鎖蒸汽保護保護系統(tǒng)，向干燥機內(nèi)噴入水蒸汽，規(guī)避可能存在的可燃性氣體爆炸風(fēng)險。（2）干污泥料倉配套引風(fēng)機，系統(tǒng)運行時保持干污泥倉上部長期處于微負壓狀態(tài)，并抽走懸浮于干污泥料倉上部的粉塵，降低可燃性氣體濃度，規(guī)避風(fēng)險。（3）在干污泥料倉內(nèi)裝設(shè)可燃氣體在線監(jiān)測設(shè)備，并與吸風(fēng)機聯(lián)鎖。當系統(tǒng)處于停運狀態(tài)時，一旦可燃性氣體濃度超過設(shè)定值，自動開啟風(fēng)機進行抽風(fēng)