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HAZOP分析在危廢焚燒工藝中的應用

發(fā)布時(shí)間：2019年07月22日
作者：上海天漢環(huán)境資源有限公司周衛
來(lái)源：摘自2019年第19期《中國化工貿易》雜志
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　　近年來(lái)，政府加大了對危險廢物產(chǎn)生及處置單位執法監管力度，在2018年5月，國家生態(tài)環(huán)境部印發(fā)《關(guān)于堅決遏制固體廢物非法轉移和傾倒進(jìn)一步加強危險廢物全過(guò)程監管的通知》，在全國范圍內開(kāi)展了危廢專(zhuān)項整治工作，進(jìn)一步釋放了危廢處置需求。在這樣的背景下，許多企業(yè)(甚至一些行業(yè)外的企業(yè))紛紛投入到危廢處置行業(yè)。但是目前我國絕大多數危廢處置企業(yè)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(yè)內事故頻發(fā)。僅2019年上半年，就發(fā)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(lèi)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(huì )對人類(lèi)和環(huán)境造成極大的傷害，因此危廢處置按照"減量化、資源化、無(wú)害化、"的原則來(lái)減少對環(huán)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(shù)要求》(HJT176—2005)，但是由于危廢物料來(lái)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(fā)生火災事故。對此現象，HAZOP分析的應用可以幫助企業(yè)有效避免此類(lèi)事故。

　　HAZOP分析

　　HAZOP分析識別出工藝操作過(guò)程中具有潛在危險的偏差，進(jìn)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(guò)程中通過(guò)各專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行“頭腦風(fēng)暴”討論并對所有工藝參數的偏差都進(jìn)行分析，根據偏差導致的后果嚴重程度、風(fēng)險等級提出相應的改進(jìn)措施。

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

　　HAZOP分析中通過(guò)各專(zhuān)業(yè)人員“頭腦風(fēng)暴”討論分析，制定了相應的改進(jìn)措施，如要求公司相關(guān)部門(mén)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(zhuān)項處置方案;在工藝設備方面：?jiǎn)温輻U、雙螺桿進(jìn)料系統增加蒸汽滅火裝置，并在單螺桿進(jìn)料系統上方加裝防火板保護上方的軟管和工藝線(xiàn)路，同時(shí)將二氧化碳滅火裝置引入雙螺桿進(jìn)料系統。有效的控制低閃點(diǎn)物料在進(jìn)料操作時(shí)發(fā)生火災事故。見(jiàn)表1

引導詞	偏差	原因	后果	已有的防護措施	風(fēng)險			建議措施	風(fēng)險
引導詞	偏差	原因	后果	已有的防護措施	S	L₀	R₀	建議措施	S	L₀	R₀
污染	進(jìn)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(jìn)料標準、SOP 2、煙氣在線(xiàn)監測 3、特殊物料并在邊門(mén)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(zhuān)項處置方案；	4	3	12
	低熔點(diǎn)鹽類(lèi)的危廢	入料中含有低熔點(diǎn)鹽類(lèi)的廢料	入料中含有低熔點(diǎn)鹽類(lèi)的廢料時(shí)，灰渣很容易變成熔融態(tài)，這些灰渣接近窯尾時(shí)，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(diǎn)鹽類(lèi)的廢料摻合方可入爐 2、觀(guān)察出渣情況，降低危廢中含有低熔點(diǎn)鹽類(lèi)的危廢的進(jìn)料量	4	4	16	在回轉窯窯尾安裝除渣裝置，對于已經(jīng)結焦的物質(zhì)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(fēng)管	1、爆炸性粉塵濃度過(guò)高	操作波動(dòng)導致風(fēng)管回火，造成風(fēng)管內粉塵爆炸	1、風(fēng)管吸入口過(guò)濾器； 2、控制粉塵類(lèi)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(fēng)管清理孔，風(fēng)管定期清理	5	3	15
	雙螺桿進(jìn)料	低閃點(diǎn)物料進(jìn)料	雙螺桿發(fā)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(kāi)、火焰串出	1、低閃點(diǎn)物料拌料標準 2、低閃點(diǎn)物料進(jìn)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(jìn)料系統增加蒸汽滅火裝置， 2、在單螺桿上方的軟管、線(xiàn)路加裝防火板， 3、將二氧化碳滅火裝置引入雙螺桿進(jìn)料系統	5	3	15
	邊門(mén)進(jìn)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(fā)生著(zhù)火。	1、物料包裝要求SOP 2、邊門(mén)區域配備滅火器放置現場(chǎng) 3、每2小時(shí)對推頭底部清理 4、有攝像頭監控	5	4	20	，邊門(mén)增加蒸汽滅火系統，并在邊門(mén)控制柜上進(jìn)行操作	5	3	15

　　針對低熔點(diǎn)鹽類(lèi)的廢料在回轉窯內焚燒時(shí)出現低熔鹽結焦，可以觀(guān)察濕渣機出渣的情況，調整回轉窯的燃燒溫度，降低低熔點(diǎn)鹽類(lèi)的危廢的進(jìn)料量。通過(guò)HAZOP討論分析，認為需要確?；剞D窯焚燒線(xiàn)長(cháng)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(jiàn)圖1)，對于回轉窯尾部的焦進(jìn)行高溫在線(xiàn)融焦使其熔化后排入濕渣機內。

　　危廢回轉窯操作過(guò)程回轉窯的壓力、溫度是主要控制參數，通過(guò)“儀表”偏差的HAZOP討論分析，發(fā)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(shí)在回轉窯焚燒系統安裝溫度測點(diǎn)增加至窯頭2個(gè)，窯尾3個(gè)，二燃室6個(gè)。增加回轉窯焚燒系統高溫聯(lián)鎖保護，當窯尾溫度TE3120A和TE3120B同時(shí)超過(guò)1300℃時(shí)，聯(lián)鎖進(jìn)料系統并打開(kāi)急排。見(jiàn)表2

引導詞	偏差	原因	后果	已有的防護措施	風(fēng)險			建議措施	風(fēng)險
引導詞	偏差	原因	后果	已有的防護措施	S	L₀	R₀	建議措施	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(lián)鎖聯(lián)鎖進(jìn)料系統并打開(kāi)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(gè)，窯尾3個(gè)，二燃室6個(gè)。 3、窯尾溫度TE3120A和TE3120B同時(shí)>1300℃時(shí)，聯(lián)鎖進(jìn)料系統并打開(kāi)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(chǎn)	1、在線(xiàn)清理	5	3	15	1、建議導壓管增加反吹管線(xiàn)	5	3	15
	回轉窯進(jìn)料流量計	液廢進(jìn)料成分復雜、不穩定，含雜質(zhì)多、粘度大、易結晶成分	流量計堵塞，影響正常生產(chǎn)	1、清理過(guò)濾器 2、管線(xiàn)壓力開(kāi)關(guān)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(fēng)險和后果的大小，相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員討論后提出了前端“三級配伍”的方式進(jìn)行配伍工作流程;危險物料負面清單;固廢頂門(mén)和邊門(mén)進(jìn)料標準;液廢進(jìn)料標準;進(jìn)料系統增加自動(dòng)消防設施;進(jìn)一步完善了檢測儀表選型;在回轉窯窯尾安裝除渣裝置，實(shí)現不停車(chē)在線(xiàn)清焦;增加轉窯焚燒系統溫度保護聯(lián)鎖和緊急停車(chē)系統等安全措施，確?；剞D窯焚燒線(xiàn)在危廢物料來(lái)源復雜和不確定的情況下，能夠長(cháng)周期安全可靠運行。