城市污水处理厂生物气应用安全性分析 3页

环境保护工程器EnvironmentalProtectionEngineering城市污水处理厂生物气应用安全性分析刘超，陈静，陈国栋(石家庄市桥东污水处理厂，河北石家庄050026)摘要：厌氧污泥生物气的应用能够节约能源、降低环境污染，但在其应用过程中可能由于各种因素的共同作用而引发一定的安全隐患。结合石家庄市桥东污水处理厂生物气应用实例．分析了运行中出现的事故隐患成因及危害．有针对性地提m了解决的措施关键词：污水处理厂；生物气；应用：安全性分析中图分类号：X701文献标志码：B文章编号：1009—7767(2013)04—0135—03SafetyAnalysisofBiologicalGasApplicationinUrbanSewageTreatmentPlantLiuChao，ChenJing，ChenGuodong日益尖锐的能源供需矛盾现已成为制约国内经济发展的瓶颈．且常规能源缺口日益增大使开拓新能源、节能及提高能源利用率等多元化渠道成为必经之路。城市污水处理厂污泥厌氧消化所产生的生物气含60％～70％CH。，并且其数量稳定、余热量大，因而对其充分应用可实现节约能源．降低对环境污染以及实现资源循环利用【lI，但在应用中生物气的燃烧特性导致其安全性能较低，笔者结合石家庄市桥东污水处理厂生物气在燃气锅炉中的应用实例。分析了其中存在的事故隐患并提出了防范措施。1工程概况石家庄市桥东污水处理厂污泥液采用中温厌氧消化工艺实现稳定化。反应器为6座卵形消化池，日接收干污泥约200t，降解约50t，每降解1kg干污泥可产生生物气约0．8m3。运行稳定的情况下日生成生物气约4万m3。为实现资源循环利用并降低生物气排放对环境带来的负面影响．T艺设置了如下生物气储存和处理设施：1)2座最大存储压力为3．5kPa．有效容积为5000m3的低压储气罐：2)2套燃烧容量为1000m3／h的气体火焰炬；3)2套热能力为2500kW的燃油和沼气两用热水锅炉：4)3套沼气拖动鼓风机：5)2套VHP-UNITS单元，每单元装置了2454kW耗气量的沼气发电机．均可利用余热回收装置回收沼气机的余热加热消化污泥㈦。运行中为保证反应器内污泥液温度处于最佳范围．系统优先拖动油气两用锅炉．该锅炉为钢板制成、内管型热交换器组成的热水锅炉，可将反应器内产生的高品位能源(沼气)通过在锅炉内燃烧产生低品味能源(高压蒸汽)来作为反应器内污泥液热源，可高效实现能源的阶梯利用，并可提高能源利用率及降低污染物排放量。但是，每当该系统运行一段时间后，燃烧室及炉膛内出现大量灰白色结垢物质．严重影响了锅炉的热交换效率，并为安全运行带来事故隐患。2结垢物成分及成因分析2．1成分分析取定量结垢物，分别采用邻菲哕啉分光光度法测定其中铁含量．重量法测定硫酸盐，火焰原子吸收法测定钙盐．纳氏试剂光度法测定氨氮以及灼烧和水溶性，检测结果见图1。口铁_-2013卑$4期(7一)第31豢辛荭投木135烧■■-髫物■■■■■僻\n器环境保护工程EnvironmentalProtectionEngineerino通过对反应器内生成的生物气成分进行分析，其主要为CH。、CO：及H：S等，具体含量见图2。7060兰50纛40塞，o蛙20100124681014182226303236时间，d图2生物气成分图2．2成因分析气体成分分析数据可知生物气内H§含量较高，通过检测仪检测其体积分数最高值可达6000x10。6，导致H：S含量高的原因为源水中T业废水含量较高，工业废水中硫酸盐和硫化物含量较高．处理过程中大部分进入污泥反应器内，并经过系列反应生成H：S。在生物气应用系统中虽设置了干湿两套脱硫单元。但湿式脱硫单元运行中易发生填料堵塞而严重影响脱硫效果，干式脱硫单元中采用颗粒状多空结构同体．主要成分为Fe：0，，其反应机理为：Fe203·H20+3H2S_2Fe2S3·H20+3H20Fe203·H20+3H2S_2FeS+S+4H20干式脱硫运行一段时间后则脱硫剂活性逐步下降而影响脱硫效果。因而导致部分H：S直接进入锅炉内，大部分H2S燃烧生成S0：和SO，，而生物气和助燃剂空气中所含矿物杂质燃烧产物为灰分，灰分中的Na：O可与高温烟气中的SO，反应生成低熔点的Na：SO。，Na：SO，一旦遇到温度低于其熔点的高温受热面则可进一步吸收S0，并生成焦硫酸钠：Na2S04+S03_Na2S207焦硫酸钠又可与金属受热表面的Fe：0，反应生成熔点更低的硫酸铁纳复盐：3Na2S207+Fe203—÷2Na3Fe(S04)3硫酸铁钠具有很强的腐蚀性，其可直接腐蚀铁质，最终生成四氧化i铁和二氧化硫进入结垢物内．导致结垢物中含有大量铁盐【3I。2Na3Fe(S04)3+9Fe--}3Na2S04+4Fe203+3FeS3FeS+502_Fe304+3S02同时在干式脱硫单元中空气作为脱硫剂的还原剂进入脱硫系统，在锅炉内未经净化的空气作为助燃136辛荭数木2013No．4(Jul．)V01．31气进入锅炉，空气中含有的灰尘等杂质经高温燃烧后则以灰分的形式形成结垢物。3锅炉安全及经济性分析3．1腐蚀锅炉。存在爆炸隐患锅炉燃烧室及炉膛内含有的大量硫酸盐遇到空气中的水蒸气而生成氢离子，其可腐蚀金属并会导致金属过热并导致锅炉强度降低，缩短其使用寿命。3．2降低热效率．浪费燃料结垢物会降低受热面的传热性能，沼气燃烧产生的热量传递给介质水的比例降低．大量热量会被烟气带走而导致热损失情况下，介质要达到所需热量只有采取增大进气量和引风量来强化燃烧，而其结果会导致锅炉的排烟温度升高⋯，同时大量空气的进入会导致灰分及结垢物的增多。3．3增大维护成本结垢物的存在势必影响锅炉的使用及安全性能，因此需定期对其进行清除方可保证其安全经济运行．清除大多采用人T或酸碱溶液，因此会增大投入、提高运行成本。4防治措施4．1强化生物气脱硫效果污泥厌氧消化产生的生物气中所含有的H：S和少量SO：是结垢物中硫酸盐的主要来源，因而要减少硫酸盐的生成最直接的措施是增加脱硫效果，具体措施可采取缩短干式脱硫剂更换周期，同时减少每次的更换比例，改变以往待脱硫效果较差时方全部更换的做法，并应加强检测系统中硫化氢含量及其变化，便于随时掌握其含量及脱硫效果以指导生产。4．2增设空气除尘除湿设施对结垢物的检测结果可知灰分约占60％，其大部分来源于空气，灰尘的主要成分包括漂浮状尘埃、尘虫及其排泄物、纤维、病毒以及化学烟雾等，同时该地区空气湿度较大．因而要减少其对设施的影响则应增设空气除尘及除湿装置。5结语该厂通过增设空气过滤系统及除湿系统对空气进行净化，并通过改变干式脱硫剂更换周期和更换比例等措施得到较好的效果，检测结果显示，进入锅炉前的生物气其硫化氢气体含量大幅度降低，且空气内各类杂质数量大幅降低，生物气的质量得到了良好的改观。(下转第150页)心吨黪CH卜\n器工程材料与设备EngineeringMaterial&Equipment对不同温度条件下乳化沥青冷再生混合料的回弹模量值进行拟合。发现温度一回弹模量与二次曲线具有较高的相关关系。随着温度的升高。回弹模量逐渐减小且减小的速率逐渐变小。对比同一温度下不同RAP掺量的混合料回弹模量值，可以看出在温度低于40℃条件下，添加20％新骨料的冷再生混合料抗压回弹模量明显高于RAP掺量100％的再生混合料，且两种混合料的温度一回弹模量曲线基本平行。在温度高于40℃时，两种混合料的回弹模量值随温度升高逐渐接近。总结15cC和20℃条件下回弹模量值，推荐乳化沥青冷再生的回弹模量范围如表8所示。表8推荐回弹模量范围RAP掺量，％回弹模量傩Pa15℃20℃从表8可以看出两种级配冷再生混合料15℃和20℃抗压回弹模量值与《公路沥青路面设计规范》中给出的热拌细粒式沥青混凝土在这2个温度下的回弹模量值基本相当。4结语1)以最大干密度所对应的流体总含量作为最佳拌和流体用量，确定最佳乳化沥青用量时，保持最佳流体含量不变，变化乳化沥青用量．并以最佳流体含量与乳化沥青含量之差作为拌和用水量，操作简便易行。综合考虑干、湿劈裂强度指标确定最佳乳化沥青用量，且通过此方法得到了较高的干湿劈裂强度值。2)以配合比设计结果为依据．两种RAP掺量的乳化沥青冷再生混合料在最佳水泥和乳化沥青用量的条件下具有良好的抗拉性能和水稳定性能。3)两种RAP掺量的乳化沥青冷再生混合料均具有较高的15℃和20℃抗压回弹模量，与热拌细粒式沥青混凝土基本相当，乳化沥青冷再生混合料力学性能完全满足下面层要求。4)两种RAP掺量的混合料温度一回弹模量关系与二次曲线有较高的相关性，随着温度升高二者的模量均减小，且减小速率逐渐降低。温度低于40℃时，同一温度下．添加20％新骨料的冷再生混合料抗压回弹模量明显高于RAP掺量100％的再生混合料，在温度高于40cC时．两种混合料的模量值随温度升高逐渐接近。三谚舞参考文献：[1]王宣懿．沥青路面大中修工程结构转换及适用性研究[D]．西安：长安大学，2011：67—72．『21交通部公路科学研究院．JTGF41—2008公路沥青路面再生技术规范[S】．北京：人民交通出版社，2008：11—12．[3]王海峰．乳化沥青混合料冷再生技术研究[D】．长沙：长沙理工大学．2008：42．【4】交通运输部公路科学研究院．JTGE20—2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程【S]．北京：人民交通出版社，2011．[5]中交公路规划设计院．ⅡGD50—2006公路沥青路面设计规范『S1．北京：人民交通出版社，2006．收稿日期：2013—03—05作者简介：王之怡，女，学士，长安大学在读硕士研究生，主要研究方向为沥青路面冷再生技术。(上接第136页)参考文献：【1]潘志勇，刘宇，曹仕兴，等．污水处理过程中的沼气回收试验[J】．能源技术，2009(10)：276—279．[2】李维，杨向平，李建军，等．高碑店污水处理厂沼气热电联供情况介绍【J]．给水排水，2003，29(12)：17—20．【3】岑可法，樊建人．锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理与计算[M】．北京：科学出版社，1994：162-163．[4]王钢，王欣，刘伟，等．沼气脱硫技术研究[J]．化学工程师，2008(1)：42—44．收稿日期：2013—02—20作者简介：刘超，男，工程师，学士，主要从事水污染的治理工作。成都：地铁2号线东延线6个车站主体结构完工2013年6月17日，地铁2号线东延线龙泉西站完成主体结构施工，至此，2号线东延线全线3个地下站、3个高架站，共6个车站均已完成主体结构施工。预计该线将于2013年年底通车，届时市民从龙泉乘坐地铁到天府广场仅需25rain。地铁2号线东延线始于一期工程终点成都行政学院站，止于龙泉东站。沿老成渝公路北侧向东行一段后穿过绕城高速，至老成渝公路北侧规划的龙工北路向东敷设至怡和新城，穿过怡和新城拐向龙西路，到达位于龙泉音乐广场的龙泉东站终点站。全长11．116km，其中高架段长6．49km，地下段长4．626km。150啼荭故木2013No．4(Jul．)V01．31