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HAZOP分析在危废焚烧工艺中的应用

  • 发布时间:2019年07月22日
  • 作者:上海天汉环境资源有限公司 周卫
  • 来源:摘自2019年第19期《中国化工贸易》杂志
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  近年来,政府加大了对危险废物产生及处置单位执法监管力度,在2018年5月,国家生态环境部印发《关于坚决遏制固体废物非法转移和倾倒进一步加强危险废物全过程监管的通知》,在全国范围内开展了危废专项整治工作,进一步释放了危废处置需求。在这样的背景下,许多企业(甚至一些行业外的企业)纷纷投入到危废处置行业。但是目前我国绝大多数危废处置企业处置规模较低、工艺落后,安全管理水平也参差不齐,缺少必要工艺安全分析,造成业内事故频发。仅2019年上半年,就发生了多起由于危废处置不当导致的火灾爆炸事故。

  危险废物是一类特殊的废物,具有易燃易爆、放射性、腐蚀、反应性有毒有害等特征,极具危险性如不加以规范处置,会对人类和环境造成极大的伤害,因此危废处置按照"减量化、资源化、无害化、"的原则来减少对环境的污染。目前回转窑焚烧工艺广泛应用于危险废物处置,在工艺工程设计方面,早在2005年国家就出台了《危险废物集中焚烧处置工程建设技术要求》(HJT176—2005),但是由于危废物料来源的复杂性和不确定性,操作不当极易造成回转窑频繁故障、烟气排放超标,甚至发生火灾事故。对此现象,HAZOP分析的应用可以帮助企业有效避免此类事故。

  HAZOP分析

  HAZOP分析识别出工艺操作过程中具有潜在危险的偏差,进一步完善工艺工程设计,提高工艺装置的可操作性。HAZOP分析过程中通过各专业人员进行“头脑风暴”讨论并对所有工艺参数的偏差都进行分析 ,根据偏差导致的后果严重程度、风险等级提出相应的改进措施。

  通过HAZOP分析“污染”和“火灾/爆炸”偏差中,识别出在工艺操作过程,最大的风险来至危废物料的本身,如危废中硫、氯含量过高,在回转窑内焚烧后会产生大量的氯气等酸性气体,导致设备腐蚀,而且氯含量过高容易生成二噁英;危废中金属成分过高,烟气处理系统中的活性炭无法将其全部吸附就会导致烟气排放重金属含量超标;危废中含有低熔点盐类的废料时,进入回转窑内焚烧容易变成熔融态,进入窑尾后粘结在耐火材料上,影响回转窑的生产负荷和焚烧设施的使用寿命;危废中同时也混杂着大量易然易爆品、低闪点物料,如溶剂等,遇高温或火种极易发生火灾。

  HAZOP分析中通过各专业人员“头脑风暴”讨论分析,制定了相应的改进措施,如要求公司相关部门研究制定“三级配伍”的方式及配伍的工作流程,在此基础上分析检测物料的热值、水分、卤素(氟、氯、溴、碘等)含量、硫化物含量、金属盐含量等信息制定专项处置方案;在工艺设备方面:单螺杆、双螺杆进料系统增加蒸汽灭火装置,并在单螺杆进料系统上方加装防火板保护上方的软管和工艺线路,同时将二氧化碳灭火装置引入双螺杆进料系统。有效的控制低闪点物料在进料操作时发生火灾事故。见表1


引导词


偏差


原因


后果


已有的防护措施

风险


建议措施

风险

S

L0

R0

S

L0

R0

污染

进料有污染,S、Cl、F、P、重金属、PH值

危废物料中S、Cl等高;

烟气超标,设备腐蚀

1、进料标准、SOP
2、烟气在线监测
3、特殊物料并在边门试投

4

4

16

1、制定“三级配伍”的工作流程,
2、分析检测物料的热值、水分、卤素(氟、氯、溴、碘等)含量、硫化物含量指标
3、金属盐含量等信息制定专项处置方案;

4

3

12

 

低熔点盐类的危废

入料中含有低熔点盐类的废料

入料中含有低熔点盐类的废料时,灰渣很容易变成熔融态,这些灰渣接近窑尾时,燃烧温度较低,熔融的灰渣容易粘结在耐火材料上。

1、化验后对含有低熔点盐类的废料掺合方可入炉
2、观察出渣情况,降低危废中含有低熔点盐类的危废的进料量

4

4

16

在回转窑窑尾安装除渣装置,对于已经结焦的物质采用高温融化使其熔化后从湿渣机处排除。

4

3

12

火灾/爆炸(粉尘、可燃气)

助燃风管

1、爆炸性粉尘浓度过高

操作波动导致风管回火,造成风管内粉尘爆炸

1、风管吸入口过滤器;                       
2、控制粉尘类物料入坑;

3、按照SOP控制焚烧炉正压     

5

4

20

1、储坑喷水降尘
2、安装风管清理孔,风管定期清理

5

3

15

 

双螺杆进料

低闪点物料进料

双螺杆发生自燃现象并出现大量浓烟,导致单螺杆物料也引燃、泄爆口盖子打开、火焰串出


1、低闪点物料拌料标准
2、低闪点物料进坑后抓斗再次拌和制定标准流程

5

4

20


1、单螺杆、双螺杆进料系统增加蒸汽灭火装置,
2、在单螺杆上方的软管、线路加装防火板,
3、将二氧化碳灭火装置引入双螺杆进料系统

5

3

15

 

边门进料

1、极其粘稠物料分装困难
2、计划部试烧物料

翻入推槽后盖子砸坏、包装损坏引起物料漏发生着火。

1、物料包装要求SOP
2、边门区域配备灭火器放置现场
3、每2小时对推头底部清理
4、有摄像头监控

5

4

20


边门增加蒸汽灭火系统,并在边门控制柜上进行操作

5

3

15

  针对低熔点盐类的废料在回转窑内焚烧时出现低熔盐结焦,可以观察湿渣机出渣的情况,调整回转窑的燃烧温度,降低低熔点盐类的危废的进料量。通过HAZOP讨论分析,认为需要确保回转窑焚烧线长周期安全运行,需要提高熔焦效率,因此决定在回转窑窑尾安装除渣装置(见图1),对于回转窑尾部的焦进行高温在线融焦使其熔化后排入湿渣机内。

  

 

 

  危废回转窑操作过程回转窑的压力、温度是主要控制参数,通过“仪表”偏差的HAZOP讨论分析,发现由于危废回转窑和二燃室的工况比较恶劣,仪表故障比较多,直接影响危废回转窑焚烧的安全运行。例如针对热电偶保护套管容易损坏,窑尾温度高采用S型热电偶的温度计。同时在回转窑焚烧系统安装温度测点增加至窑头2个,窑尾3个,二燃室6个。增加回转窑焚烧系统高温联锁保护,当窑尾温度TE3120A和TE3120B同时超过1300℃时,联锁进料系统并打开急排。见表2


引导词


偏差


原因


后果


已有的防护措施

风险


建议措施

风险

S

L0

R0

S

L0

R0

仪表

回转窑温度计

窑内温度计显示高

窑头热电偶保护套管容易损坏,影响正常监测,导致回转窑系统超温

1、窑头、窑尾、二燃室温度报警
2、TE3120高温联锁联锁进料系统并打开而然是急排。
3、手持式测温仪对回转窑本体测温

5

4

20

1、窑尾热电偶选用S型热电偶。K型热电偶量程低,容易高温引起损坏;
2、温度监控增加至窑头2个,窑尾3个,二燃室6个。
3、窑尾温度TE3120A和TE3120B同时>1300℃时,联锁进料系统并打开急排。

5

3

15

 

回转窑压力表

烟尘易堵塞导压管道

压力变送器失真,影响正常生产

1、在线清理

5

3

15

1、建议导压管增加反吹管线

5

3

15

 

回转窑进料流量计

液废进料成分复杂、不稳定,含杂质多、粘度大、易结晶成分

流量计堵塞,影响正常生产

1、清理过滤器
2、管线压力开关报警

5

3

15

 

 

 

  

       总结

  采用HAZOP分析工具,分析识别出了回转窑焚烧工艺系统设计上的不足,可能导致偏差的原因及可能造成的风险和后果的大小,相关专业人员讨论后提出了前端“三级配伍”的方式进行配伍工作流程;危险物料负面清单;固废顶门和边门进料标准;液废进料标准;进料系统增加自动消防设施;进一步完善了检测仪表选型;在回转窑窑尾安装除渣装置,实现不停车在线清焦;增加转窑焚烧系统温度保护联锁和紧急停车系统等安全措施,确保回转窑焚烧线在危废物料来源复杂和不确定的情况下,能够长周期安全可靠运行。

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