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HAZOP分析在危廢焚燒工藝中的應用

  • 發布時間:2019年07月22日
  • 作者:上海天漢環境資源有限公司 周衛
  • 來源:摘自2019年第19期《中國化工貿易》雜志
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  近年來,政府加大了對危險廢物產生及處置單位執法監管力度,在2018年5月,國家生態環境部印發《關于堅決遏制固體廢物非法轉移和傾倒進一步加強危險廢物全過程監管的通知》,在全國范圍內開展了危廢專項整治工作,進一步釋放了危廢處置需求。在這樣的背景下,許多企業(甚至一些行業外的企業)紛紛投入到危廢處置行業。但是目前我國絕大多數危廢處置企業處置規模較低、工藝落后,安全管理水平也參差不齊,缺少必要工藝安全分析,造成業內事故頻發。僅2019年上半年,就發生了多起由于危廢處置不當導致的火災爆炸事故。

  危險廢物是一類特殊的廢物,具有易燃易爆、放射性、腐蝕、反應性有毒有害等特征,極具危險性如不加以規范處置,會對人類和環境造成極大的傷害,因此危廢處置按照"減量化、資源化、無害化、"的原則來減少對環境的污染。目前回轉窯焚燒工藝廣泛應用于危險廢物處置,在工藝工程設計方面,早在2005年國家就出臺了《危險廢物集中焚燒處置工程建設技術要求》(HJT176—2005),但是由于危廢物料來源的復雜性和不確定性,操作不當極易造成回轉窯頻繁故障、煙氣排放超標,甚至發生火災事故。對此現象,HAZOP分析的應用可以幫助企業有效避免此類事故。

  HAZOP分析

  HAZOP分析識別出工藝操作過程中具有潛在危險的偏差,進一步完善工藝工程設計,提高工藝裝置的可操作性。HAZOP分析過程中通過各專業人員進行“頭腦風暴”討論并對所有工藝參數的偏差都進行分析 ,根據偏差導致的后果嚴重程度、風險等級提出相應的改進措施。

  通過HAZOP分析“污染”和“火災/爆炸”偏差中,識別出在工藝操作過程,最大的風險來至危廢物料的本身,如危廢中硫、氯含量過高,在回轉窯內焚燒后會產生大量的氯氣等酸性氣體,導致設備腐蝕,而且氯含量過高容易生成二噁英;危廢中金屬成分過高,煙氣處理系統中的活性炭無法將其全部吸附就會導致煙氣排放重金屬含量超標;危廢中含有低熔點鹽類的廢料時,進入回轉窯內焚燒容易變成熔融態,進入窯尾后粘結在耐火材料上,影響回轉窯的生產負荷和焚燒設施的使用壽命;危廢中同時也混雜著大量易然易爆品、低閃點物料,如溶劑等,遇高溫或火種極易發生火災。

  HAZOP分析中通過各專業人員“頭腦風暴”討論分析,制定了相應的改進措施,如要求公司相關部門研究制定“三級配伍”的方式及配伍的工作流程,在此基礎上分析檢測物料的熱值、水分、鹵素(氟、氯、溴、碘等)含量、硫化物含量、金屬鹽含量等信息制定專項處置方案;在工藝設備方面:單螺桿、雙螺桿進料系統增加蒸汽滅火裝置,并在單螺桿進料系統上方加裝防火板保護上方的軟管和工藝線路,同時將二氧化碳滅火裝置引入雙螺桿進料系統。有效的控制低閃點物料在進料操作時發生火災事故。見表1


引導詞


偏差


原因


后果


已有的防護措施

風險


建議措施

風險

S

L0

R0

S

L0

R0

污染

進料有污染,S、Cl、F、P、重金屬、PH值

危廢物料中S、Cl等高;

煙氣超標,設備腐蝕

1、進料標準、SOP
2、煙氣在線監測
3、特殊物料并在邊門試投

4

4

16

1、制定“三級配伍”的工作流程,
2、分析檢測物料的熱值、水分、鹵素(氟、氯、溴、碘等)含量、硫化物含量指標
3、金屬鹽含量等信息制定專項處置方案;

4

3

12

 

低熔點鹽類的危廢

入料中含有低熔點鹽類的廢料

入料中含有低熔點鹽類的廢料時,灰渣很容易變成熔融態,這些灰渣接近窯尾時,燃燒溫度較低,熔融的灰渣容易粘結在耐火材料上。

1、化驗后對含有低熔點鹽類的廢料摻合方可入爐
2、觀察出渣情況,降低危廢中含有低熔點鹽類的危廢的進料量

4

4

16

在回轉窯窯尾安裝除渣裝置,對于已經結焦的物質采用高溫融化使其熔化后從濕渣機處排除。

4

3

12

火災/爆炸(粉塵、可燃氣)

助燃風管

1、爆炸性粉塵濃度過高

操作波動導致風管回火,造成風管內粉塵爆炸

1、風管吸入口過濾器;                       
2、控制粉塵類物料入坑;

3、按照SOP控制焚燒爐正壓     

5

4

20

1、儲坑噴水降塵
2、安裝風管清理孔,風管定期清理

5

3

15

 

雙螺桿進料

低閃點物料進料

雙螺桿發生自燃現象并出現大量濃煙,導致單螺桿物料也引燃、泄爆口蓋子打開、火焰串出


1、低閃點物料拌料標準
2、低閃點物料進坑后抓斗再次拌和制定標準流程

5

4

20


1、單螺桿、雙螺桿進料系統增加蒸汽滅火裝置,
2、在單螺桿上方的軟管、線路加裝防火板,
3、將二氧化碳滅火裝置引入雙螺桿進料系統

5

3

15

 

邊門進料

1、極其粘稠物料分裝困難
2、計劃部試燒物料

翻入推槽后蓋子砸壞、包裝損壞引起物料漏發生著火。

1、物料包裝要求SOP
2、邊門區域配備滅火器放置現場
3、每2小時對推頭底部清理
4、有攝像頭監控

5

4

20


邊門增加蒸汽滅火系統,并在邊門控制柜上進行操作

5

3

15

  針對低熔點鹽類的廢料在回轉窯內焚燒時出現低熔鹽結焦,可以觀察濕渣機出渣的情況,調整回轉窯的燃燒溫度,降低低熔點鹽類的危廢的進料量。通過HAZOP討論分析,認為需要確保回轉窯焚燒線長周期安全運行,需要提高熔焦效率,因此決定在回轉窯窯尾安裝除渣裝置(見圖1),對于回轉窯尾部的焦進行高溫在線融焦使其熔化后排入濕渣機內。

  

 

 

  危廢回轉窯操作過程回轉窯的壓力、溫度是主要控制參數,通過“儀表”偏差的HAZOP討論分析,發現由于危廢回轉窯和二燃室的工況比較惡劣,儀表故障比較多,直接影響危廢回轉窯焚燒的安全運行。例如針對熱電偶保護套管容易損壞,窯尾溫度高采用S型熱電偶的溫度計。同時在回轉窯焚燒系統安裝溫度測點增加至窯頭2個,窯尾3個,二燃室6個。增加回轉窯焚燒系統高溫聯鎖保護,當窯尾溫度TE3120A和TE3120B同時超過1300℃時,聯鎖進料系統并打開急排。見表2


引導詞


偏差


原因


后果


已有的防護措施

風險


建議措施

風險

S

L0

R0

S

L0

R0

儀表

回轉窯溫度計

窯內溫度計顯示高

窯頭熱電偶保護套管容易損壞,影響正常監測,導致回轉窯系統超溫

1、窯頭、窯尾、二燃室溫度報警
2、TE3120高溫聯鎖聯鎖進料系統并打開而然是急排。
3、手持式測溫儀對回轉窯本體測溫

5

4

20

1、窯尾熱電偶選用S型熱電偶。K型熱電偶量程低,容易高溫引起損壞;
2、溫度監控增加至窯頭2個,窯尾3個,二燃室6個。
3、窯尾溫度TE3120A和TE3120B同時>1300℃時,聯鎖進料系統并打開急排。

5

3

15

 

回轉窯壓力表

煙塵易堵塞導壓管道

壓力變送器失真,影響正常生產

1、在線清理

5

3

15

1、建議導壓管增加反吹管線

5

3

15

 

回轉窯進料流量計

液廢進料成分復雜、不穩定,含雜質多、粘度大、易結晶成分

流量計堵塞,影響正常生產

1、清理過濾器
2、管線壓力開關報警

5

3

15

 

 

 

  

       總結

  采用HAZOP分析工具,分析識別出了回轉窯焚燒工藝系統設計上的不足,可能導致偏差的原因及可能造成的風險和后果的大小,相關專業人員討論后提出了前端“三級配伍”的方式進行配伍工作流程;危險物料負面清單;固廢頂門和邊門進料標準;液廢進料標準;進料系統增加自動消防設施;進一步完善了檢測儀表選型;在回轉窯窯尾安裝除渣裝置,實現不停車在線清焦;增加轉窯焚燒系統溫度保護聯鎖和緊急停車系統等安全措施,確保回轉窯焚燒線在危廢物料來源復雜和不確定的情況下,能夠長周期安全可靠運行。

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責任編輯 :Munro (易 安 網 版 權 所 有 ,未 經 授 權 禁 止 使 用 ,不 能 轉 載 ! )

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