随着生活水平的提高,生活垃圾随之增多。为维护城市环境,把垃圾污染降到最低,国内建设了大批量的垃圾焚烧发电项目,加快了城镇垃圾处理产业化进程,逐步实现垃圾减量化、资源化、无害化,为建设清洁、卫生、文明的现代化城市奠定了基础。
该类型项目通常以项目所在地附近城镇生活垃圾为燃料,收集大量燃料储存在厂区垃圾坑中,底部将会产生大量渗滤液需要处理。渗滤液处理过程中,会产生一定的沼气,大部分可以回收利用,在事故状态或检修期间,需利用火炬将其安全放散。
1 渗滤液处理工艺流程
渗滤液的处理,一般是在厂内设置渗
滤液处理站,通过主体工艺处理、沼气综合利用等手段将其处理,避免污染环境的同时,提高利用效率。
渗滤液、卸料平台冲洗水等经过初沉池、调节池,进入厌氧反应器,经厌氧发酵产生沼气。沼气收集后进入干式沼气储柜,处理后进入焚烧炉利用,同时设计应急沼气燃烧装置/火炬,在事故状态或机组检修期间,将产生的沼气安全放散。
目前国内已建工程中,对渗滤液处理站中的沼气燃烧装置/火炬设置,有两种方式,第一种是将其单独设置在建、构筑物外侧(Ⅰ型),第二种是设置在建构筑物顶部(Ⅱ型);如下图所示。本文仅对第一种设置形式与周围建、构筑物的间距要求进行探讨。
图1 沼气燃烧装置布置-Ⅰ型
图2 沼气燃烧装置布置-Ⅱ型
2 关于沼气燃烧装置间距的思考
目前生活垃圾焚烧发电类项目,并无针对性的设计规范可以利用,仅有《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》(CJJ 90-2009)、《生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准》(建标142-2010)可做参考,但其关于垃圾焚烧发电的内容较为简括,暂无与沼气燃烧装置相关的内容。
2018年发布的电力行业标准,《火力发电厂总图运输设计规范》(DL/T 5032-2018)扩大了其适用范围,在原有仅适用化石燃料的基础上,明确其也是适用垃圾焚烧发电厂的新建、扩建和改建工程的总图运输设计。但其中对垃圾焚烧发电项目的针对性规定也较简略,关于可燃气体的放散,在第5.7.3条第21款规定“天然气放空管排放口与其他建构筑物的防火间距满足现行国家标准《石油天然气工程设计防火规范》(GB50183)中的有关规定”。
2.1 对《石油天然气工程设计防火规范》GB50183理解
其第4.0.8条规定“火炬和放空管宜位于石油天然气站场生产区最小频率风向的上风侧,且宜布置在站场外地势较高处。火炬和放空管与石油天然气站场的间距;火炬由本规范第5.2.1条确定;放空管放空量等于或小于1.2×104m3/h时,不应小于10m;放空量大于1.2×104m3/h且等于或小于4×104m3/h时,不应小于40m”。
第5.2.1条规定“火炬的防火间距应经辐射热计算确定,对可能携带可燃液体的高架火炬还应满足表5.2.1的规定”(表略)。
《石油天然气工程设计防火规范》适用范围“新建、扩建、改建的陆上油气田工程、管道站场工程和海洋油气田陆上终端工程的防火设计”。对于渗滤液处理站中产生的沼气而言,是否适用呢?
天然气是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物。主要由气态低分子烃和非烃气体混合组成。主要由甲烷(85%)和少量乙烷(9%)等组成;当天然气在封闭环境里聚集的情况下,达到一定的比例时,就会触发威力巨大的爆炸。
沼气是有机物质在厌氧条件下,经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体,由50%-80%甲烷、20%-40%二氧化碳等气体组成。
二者相比,天然气的甲烷含量更高,沼气相对较少,沼气抗爆性能较好。其次,渗滤液处理站中产生的沼气量相对较少,以某已建项目2×500t/d炉排垃圾焚烧锅炉,配1×25MW容量机组为例,其配置渗滤液处理站产生的沼气量仅为300m3/h;而《石油天然气工程设计防火规范》中所列最小放空量1.2×104m3/h;适用范围相差较大,针对性较弱。
因此笔者认为,对于垃圾焚烧项目中的渗滤液处理站所配置的沼气燃烧装置 /放空管而言,《石油天然气工程设计防火规范》的适用性稍弱,仅能做为设计参考。通过查阅资料,发现《大中型沼气工程技术规范》,其适用性更强。
2.2 GB/T51063-2014《大中型沼气工程技术规范》相关规定
本规范适用范围“采用厌氧消化工艺处理农业有机废弃物、工业高浓度有机废水、工业有机废渣、污泥,以供气为主且沼气产量不小于500m3/d,新建、扩建和改建的沼气工程的设计、施工安装、验收及运行维护”。
其第4.1.8条第2款:火炬或放散口与站外建(构)筑物的防火间距应符合现行国家标准《城镇燃气设计规范》GB 50028的有关规定;
第3款:火炬或放散口与站内主要设施的防火间距应符合表4.1.8的规定;
第4款:封闭式火炬与站内主要设施的防火间距应按表4.1.8的规定减少50%。
表4.1.8火炬或放散口与站内主要设施的防火间距
2.3 小结
综上所述,我们知道除了沼气与天然气的性质略有差异之外,《石油天然气工程设计防火规范》中对放散(空)管的规定,只是按放空量的大小对火炬和放空管与石油天然气站场的间距划分了10m和40m两种类型,若按此执行,沼气燃烧装置与周围的建构筑间距只需满足不小于10m的间距即可,取值范围大,难以界定。
而在电厂项目的设计中,厂内设有主厂房、煤场、泵房、配电间、仓库、办公楼等生产辅助设施,不同的建构筑物的防火等级不同,对应的防火间距也不同,《石油天然气工程设计防火规范》中没有针对性的条款,在电站项目中适用性不强。反观《大中型沼气工程技术规范》,其内容与渗滤液处理站的沼气燃烧装置的设置更为贴切,各种类型的建构筑物间距也对应不同,更适用于电站项目。
3 工程实例
某已建项目建设2×500t/d炉排焚烧锅炉,配1×25MW机组及辅助设施,配套垃圾渗滤液设计处理量为300m3/d,生活污水等废水最大连续处理水量50m3/d。产生的沼气量约7182m3/d。渗滤液处理站设置了1座生化池及综合处理车间、组合池、调节池、事故池、厌氧罐、储气柜及沼气燃烧装置等。
图3 沼气燃烧装置关系图
沼气燃烧装置与循环水排水处理站13.6m,距离东侧道路6m,生化池及综合处理车间15.9m,距离南侧围墙6m;结合第2章节所述,封闭式火炬应按上表折减50%,均符合规范要求。
4 结论
目前电力行业内的规范对此类项目中所设沼气燃烧装置暂无界定,虽有天然气放散管的相关规范可以参考,但其与沼气在性质、放散量上均有差异,针对性较弱。
《大中型沼气工程技术规范》很好的弥补了这一空缺。笔者认为在工程设计中,应在满足前者规范的基础上,参考《石油天然气工程设计防火规范》相关内容,如通过工艺专业配合,计算火炬的辐射热以确定防火间距。如此以保证在类似项目的总平面规划布置中保证布置安全、合理,满足验收要求,为项目顺利投产奠定良好基础。
参考文献:
[1] 生活垃圾焚烧处理工程技术规范:CJJ 90-2009
[2] 火力发电厂总图运输设计规范:DL/T 5032-2018
[3] 石油天然气工程设计防火规范:GB50183-2004
[4] 大中型沼气工程技术规范:GB/T51063-2014
[5] 城镇燃气设计规范:GB 50028-2006(2020年版)