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(shí)，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(dòng)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(diǎn)燃能量時(shí)，發(fā)生瞬時(shí)的燃燒，即燃爆現(xiàn)象?？扇?xì)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?；旌蠚怏w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(kuò)大

2、，爆炸危險(xiǎn)性增加。這是因?yàn)榛旌衔餃囟壬?，其分子?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?；旌蠚怏w中含氧量的增加，爆炸極限范圍擴(kuò)大，尤其爆炸上限提高得更多。（3）壓力。爆炸性混合物初始?jí)毫?duì)爆炸極限影響很大。一般爆炸性混合物初始?jí)毫υ谠鰤旱那闆r下，爆炸極限范圍擴(kuò)大。這是因?yàn)閴毫υ黾?，分子間更為接近，碰撞幾率增加，燃燒反應(yīng)更容易進(jìn)行，爆炸極限范圍擴(kuò)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(dāng)惰性氣體含量增加到某一值時(shí)，混合物不再發(fā)生爆炸。惰性氣體的種類不同對(duì)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(duì)其爆炸上限的影響

3、比對(duì)爆炸下限的影響更為顯著。這是因?yàn)樵诒ㄐ曰旌衔镏?，隨著惰性氣體含量的增加氧的含量相對(duì)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(diǎn)，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(duì)爆炸極限的影響與器壁效應(yīng)相似。燃燒是自由基進(jìn)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(shí)，燃燒才能繼續(xù)進(jìn)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(dāng)管道直徑小到一定程度時(shí)，自由基消失數(shù)大于產(chǎn)生數(shù)，燃燒便不能繼續(xù)進(jìn)行。容器材質(zhì)對(duì)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(huì)產(chǎn)生爆炸。而在銀制器皿中，在一

4、般溫度下才會(huì)發(fā)生反應(yīng)。(6)點(diǎn)燃能源火花能量、熱表面面積、火源與混合物的接觸時(shí)間等，對(duì)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(diǎn)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(diǎn)，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(duì)爆炸的分析還是過于宏觀的話，那么我們可以對(duì)照上述六點(diǎn)爆炸要素說明工藝安全特點(diǎn)，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(diǎn)，特別是針對(duì)石油化工污泥干化時(shí)，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。濕污泥超

5、圓盤干燥機(jī)(370D)污泥量：4.58t/hr干污泥量：0.4t/hr干污泥SDK370超圓盤干化機(jī)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(gè)主要過程：(1)蒸發(fā)過程：物料表面的水分汽化，由于干燥機(jī)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(kuò)散過程：是與汽化密切相關(guān)的的傳質(zhì)過程。當(dāng)物料表面水蒸氣被蒸發(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(jī)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

6、氣擾動(dòng)，水蒸氣不斷從污泥中得到補(bǔ)充，周而復(fù)始，污泥中的水分逐漸被風(fēng)機(jī)帶走。以SDK370型污泥干燥機(jī)為例，經(jīng)過機(jī)械脫水后污泥（含固率15%）輸送至干燥機(jī)內(nèi)，不需要通過返混”工藝直接干化成型，每小時(shí)蒸發(fā)水量3.43t/hr,干燥系統(tǒng)的尾氣回路是為微負(fù)壓，干化回路內(nèi)的工藝氣體溫度低于100°C,通常在95°C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=nRT，估算如下：1.013105PaV=0.8M03/188.314（273+100）V=5831m3上述狀態(tài)方程中，在系統(tǒng)工作運(yùn)行時(shí)，離心風(fēng)機(jī)

7、的將尾氣從干燥機(jī)內(nèi)排除，維持干燥機(jī)腔體內(nèi)的微負(fù)壓，這個(gè)壓力是一個(gè)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(duì)穩(wěn)定值。依據(jù)日本三菱的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，SDK370型號(hào)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(duì)照該狀態(tài)下飽和水蒸氣的密度表，在100°C常壓下，飽和水蒸氣的密度為0.59kg/m3,相對(duì)濕度為63%,含濕量為50%。研究表明，混合氣體的含濕量超過30%就不易起爆，50%就完全是安全的。實(shí)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(diǎn)燃產(chǎn)生的熱量吸

8、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(hù)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(xiǎn)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(xiǎn)的主要乃至唯一手段。國外權(quán)威機(jī)構(gòu)做過類似相關(guān)試驗(yàn)，研究惰性氣體（水蒸氣、氮?dú)?、二氧化碳）?duì)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?dú)狻２穲D給出了最低含氧量百分比。在以水蒸氣為惰性介質(zhì)的超圓盤干化工藝氣體中，經(jīng)過換算LOC在7%左右，有略微波動(dòng)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

9、工藝氣體溫度。溫度和壓力對(duì)可燃性氣體爆炸極限影響較小。最后，爆炸需要在一個(gè)相對(duì)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(jī)引風(fēng)外排，新鮮環(huán)境空氣得以補(bǔ)充，不存在大量可燃?xì)怏w蓄積的情況。綜上，水蒸氣作為一種高效的惰性氣體，多項(xiàng)指標(biāo)（含濕量、含氧量）可以表明要點(diǎn)燃?xì)怏w內(nèi)的有機(jī)氣體所需的能量高，即使干燥機(jī)內(nèi)有機(jī)氣體濃度再高，因?yàn)闊崃勘幌脑诖罅康臍鈶B(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(shí)時(shí)檢測尾氣中的含氧量和可燃?xì)怏w濃度，并配套報(bào)警（2級(jí)）。一級(jí)報(bào)警時(shí)通過邏輯控制系

10、統(tǒng)，調(diào)節(jié)干化強(qiáng)度。二級(jí)報(bào)警時(shí)連鎖蒸汽保護(hù)保護(hù)系統(tǒng)，向干燥機(jī)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(xiǎn)。三.國外（日本、韓國）污泥處理處置項(xiàng)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(xiàng)目，20t/8h，白班間歇運(yùn)行，干化含固率90%，無氮?dú)獗Ｗo(hù)，項(xiàng)目運(yùn)行近20年。彥棠庵粢物（Z）中理埸繇艘颯理霜名穆熟躺聰9-1-1-情京萬通式會(huì)社X亶韓國污泥干化項(xiàng)目，200t/d污泥干化處理項(xiàng)目，全干化90%含固率。現(xiàn)場配套氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)，但從未使用。SDK370D干化機(jī)兩臺(tái)，項(xiàng)目為2003年投運(yùn)，運(yùn)行至今。黃色為氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)，運(yùn)行方介紹，該套系統(tǒng)投運(yùn)后從未使用。90%,無氮

11、氣韓國某餐飲垃圾干化處置項(xiàng)目，干化后物料作為飼料，干化后含固率為保護(hù)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(shí)時(shí)檢測尾氣中的含氧量和可燃?xì)怏w濃度，并配套報(bào)警(2級(jí))。一級(jí)報(bào)警時(shí)通過邏輯控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)干化強(qiáng)度。二級(jí)報(bào)警時(shí)連鎖蒸汽保護(hù)保護(hù)系統(tǒng)，向干燥機(jī)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(xiǎn)。（ 2）干污泥料倉配套引風(fēng)機(jī)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)保持干污泥倉上部長期處于微負(fù)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(xiǎn)。（ 3）在干污泥料倉內(nèi)裝設(shè)可燃?xì)怏w在線監(jiān)測設(shè)備，并與吸風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖。當(dāng)系統(tǒng)處于停運(yùn)狀態(tài)時(shí)，一旦可燃性氣體濃度超過設(shè)定值，自動(dòng)開啟風(fēng)機(jī)進(jìn)行抽風(fēng)，降低料倉