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某建材購銷站沼氣爆炸隱患治理

文檔作者：成愛民文檔來源：鹽城華泰注冊安全工程師事務所有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年08月13日
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某建材購銷站沼氣爆炸隱患治理
成愛民(鹽城華泰注冊安全工程師事務所有限公司224000)
摘要：由于垃圾填埋場中的生活垃圾中含有大量的有機物，
它們大多數(shù)可以被微生物厭氧消化、降解。產(chǎn)生大量的垃圾填埋
沼氣體，其主要成分為CH。和co，，以及其他一些微量成分如
N2、H2S、H2、NH3、co和揮發(fā)性有機氣體等，其中CH4、H2s、H2、
NH，、co等具有易燃易爆等危險特性，本文根據(jù)某建材購銷站利
用已封場的垃圾填埋場堆放砂石建材的現(xiàn)狀進行分析．通過有害
因素分析，隱患排查，采取針對性的安全措施，排除沼氣爆炸隱
患，以實現(xiàn)安全經(jīng)營的目的。
關鍵詞：垃圾填埋場利用：沼氣爆炸：隱患治理
大豐市某建材購銷站租賃16．3畝已封場13年的垃圾填埋
場堆放砂石建材，從事砂石建材及碼頭裝卸經(jīng)營。由于該垃圾填
埋場填埋平均厚度不超過3m，填埋的垃圾總量不超過100萬噸，
規(guī)模較小，當時沒有采取沼氣有效地排放，存在沼氣爆炸的事故
風險，因此行業(yè)主管部門未能發(fā)放相關經(jīng)營許可證件，企業(yè)不能
正常經(jīng)營。為此該企業(yè)委托我單位進行隱患治理，本人承擔項目
組的負責人，提出治理方案，實現(xiàn)沼氣的安全排放，排除沼氣爆炸
的事故風險，并通過專家組的驗收，得到了上級主管部門的認可，
最終該企業(yè)順利地辦理了相關經(jīng)營許可證照。
一、治理項日基本情況
該垃圾填埋場垃圾處理量為80t／d，填埋平均厚度不超過
3m，填埋期為1995年一2000年底，截止2000年底封場，整個填
埋場實際填埋面積約220畝，填埋的垃圾總量不超過100萬噸。
2011年1月1日，某建材購銷站租賃垃圾填埋場封場后16．3畝
的場地用于砂石等建筑材料堆放，該企業(yè)租賃的垃圾場采用厚度
達1米的淤泥進行封場，該地塊填埋的垃圾總量不超過5萬噸，
填埋場封場至今已近13年。
二、垃圾填埋場沼氣火災、爆炸的原因分析
沼氣爆炸必須具備三個條件：甲烷濃度達到爆炸極限，一般
在5．3％～15％之間，最強烈的爆炸發(fā)生在甲烷濃度為9．5％左
右。其次是甲烷引火溫度，甲烷的引燃溫度為538℃。明火、電氣
火花、吸煙甚至撞擊磨擦產(chǎn)生的火花等，都可以引燃甲烷。甲烷濃
度不同，引火溫度也有所差異，在濃度6．58％時最易引燃。第三是
氧氣濃度，沼氣爆炸界限與氧氣濃度有密切關系，氧氣濃度增加，
爆炸極限范圍擴大，尤其是上限提高得更快，當氧氣濃度降低時，
沼氣爆炸下限緩慢增高，上限則迅速下降，氧氣濃度降低到12％，
甲烷混合氣體即失去爆炸性，遇火也不爆炸。沼氣爆炸影響因素
實質上是爆炸極限的影響因素。爆炸極限不是一個固定值，它隨
各種因素而變化。
沼氣與空氣的混合物原始溫度越高，則爆炸極限范圍越大。
趨勢是爆炸下限降低而爆炸上限增高。原因是系統(tǒng)溫度升高其分
子內(nèi)能增加，使原來不燃的混合物變?yōu)榭扇伎杀到y(tǒng)。因而溫度
升高使爆炸危險性增大。
沼氣的原始壓力對爆炸極限影響也很大。趨勢是壓力增大，
爆炸極限范圍擴大，尤其是爆炸上限顯著提高。原因是系統(tǒng)壓力
增高，使得分子間距離小，分子與分子的碰撞幾率增大，使得燃燒
的最初反應以及反應的進行更為容易。
若沼氣中所含惰性氣體的百分數(shù)增加，則爆炸極限范圍縮
小，若惰性氣體的百分數(shù)提高到某一數(shù)值，可使沼氣不爆炸。
另外，垃圾中還可能帶有啞炮、發(fā)令紙等易燃易爆物質，這些
物質如果受到摩擦、擠壓，可能自燃，積聚熱量發(fā)生爆炸。如果砂
石場作業(yè)人員在場內(nèi)吸煙、砂石場內(nèi)電氣不防爆、生活用火、山
火、燃放鞭炮、施工人員使用鐵器工具碰撞產(chǎn)生火花、雷擊等均可
形成點火源，引燃垃圾沼氣或垃圾中的易燃易爆物質。垃圾場發(fā)
生火災爆炸事故，將傷害到砂石場的作業(yè)人員，以及其他人員。垃
圾爆炸可分為物理爆炸和化學爆炸兩種。
1．物理爆炸的危險性
首先，物理爆炸是由于甲烷在垃圾層中大量積聚，形成了強
大的能量，當積聚的壓力大干覆蓋層壓力時，在瞬間將垃圾以迅
猛速度突出，發(fā)生減壓的膨脹。發(fā)生物理爆炸事故，除垃圾產(chǎn)生甲
烷是必要條件外，填埋的厚度、覆蓋層的厚度和層數(shù)，以及覆蓋層
的透氣性都是影響爆炸的因素。如果垃圾層上面不進行覆蓋，一
般情況下由于垃圾的透氣性較好，甲烷的遷移會垂直向上進入大
氣中(見圖卜1)，在垃圾層中不會積累大量甲烷，其氣體壓力不
足以將垃圾層頂起。如果垃圾上覆蓋土層或填埋深度增加，透氣
性受到影響，垃圾中容易積累甲烷而增加爆炸的危險性。見圖
1—2)。
其次，即使填埋條件都相同，但在一些特定條件下，也會大大
影響爆炸的危險性。比如，我國城市生活垃圾中灰土比例較高，在
連續(xù)陰雨天，上面的垃圾層會變得非常泥濘，其透氣系數(shù)急劇降
低，而垃圾在高溫和濕潤條件下的產(chǎn)氣速率又變得很大，這時就
可能發(fā)生垃圾爆炸。在寒冷的冬天，由于覆蓋層結冰，透氣性變得
很低，而垃圾層中的溫度還沒有降到產(chǎn)氣終止溫度之下，這時也
可能發(fā)生垃圾物理爆炸。
最后，垃圾填埋場封場后未按照相關標準或規(guī)范要求進行管
理，未經(jīng)過相關檢驗檢測驗收合格后交付，違章使用，對垃圾填埋
場地表進行硬化，透氣系數(shù)急劇降低，有可能發(fā)生垃圾物理爆炸。
2．化學爆炸的危險性
①對排放的沼氣未進行定期濃度檢測，沼氣遇引火源有可能
導致火災、爆炸事故。
②因排放的沼氣與空氣形成爆炸性混和物，遇引火源有可能
導致火災、爆炸事故。
③因排放的沼氣排放管排放口高度低于2m，沼氣沿地面排
放至非防爆區(qū)域，遇引火源有可能導致火災、爆炸事故。
④因排放的沼氣排放管排放口高度低于2m，沼氣在堆場低
洼處積聚，遇引火源有可能導致火災、爆炸事故。
⑤排放的沼氣已達到爆炸極限，未采取相應的安全措施，遇
引火源有可能導致火災、爆炸事故。
⑥因排放的沼氣與空氣形成爆炸性混和物，輸變電線路距散
發(fā)易燃、易爆氣體場所的安全距離不足，有可能導致火災、爆炸事
故。
⑦操作人員在進行沼氣排放時，未采取防火措施，有可能導
致火災、爆炸事故。
⑧因施工動土，金屬工具與垃圾中的金屬碰撞產(chǎn)生火花，引
發(fā)爆炸事故。
⑨檢修時，未能執(zhí)行安全動火制度，違章動火，排放的沼氣有
2014年1月化善髫醒I 27
萬方數(shù)據(jù)
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圖1 l 沒有覆蓋層的甲烷遷移示意圖
圖卜2有覆蓋層的甲烷遷移示意圖
圖2 1 某建材購銷站被動導排氣井分布圖
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可能發(fā)生火災、爆炸事故。
⑩外來人員未及時進行安全告知，在沼氣排放區(qū)內(nèi)吸煙，有
可能導致火災、爆炸事故。
(11)現(xiàn)場辦公室每天未定期打開門窗通風，沼氣等可燃氣體有
可能導致火災、爆炸事故。
㈣未制訂沼氣爆炸事故應急救援措施，一旦發(fā)生爆炸事故有
可能使事故后果擴大。
三、治理方案
為了進一步提高砂石等建材堆放場和碼頭經(jīng)營的本質安全
性，該購銷站消除沼氣爆炸的事故隱患，計劃在砂石堆放場的中
央，按照邊長45m的正方形，在正方形每個頂點處設置1個沼氣
被動導排導氣井，共設置4個沼氣被動導排導氣井，具體布置見
圖2—1。采用鉆孔法設置導排導氣井，鉆孔深度為垃圾填埋厚度
的1m一1．5m(根據(jù)覆土層厚度變化現(xiàn)場確定)，導排導氣井直徑
(中)600lⅡ】m，垂直度偏差不大于1％；導排導氣井中心多孔管采用
高密度聚乙烯等高強度耐腐蝕的管材，管內(nèi)徑為100Ir皿，采用長
條形孔，在保證多孔管強度的前提下，多孔管開孔率大于2％，排
放管的排放口高于地面2m以上，當導排導氣井水位過高時，采
用防爆型的抽水設備進行降水。具體見下圖2—2。
四、驗收評估
1．由于該垃圾填埋場填埋的垃圾總量不超過100萬噸且填
埋厚度不超過10m，根據(jù)(洼活垃圾填埋場填埋氣體收集處理及
利用工程技術規(guī)7酚(CJJ 133—2009)的要求，該企業(yè)填埋垃圾產(chǎn)
生的填埋氣可以采取被動導排導氣方式排除沼氣，符合規(guī)范要
求。
2．在砂石堆放場的中央，按照邊長45m的正方形，在正方形
每個頂點處設置1個沼氣被動導排導氣井，共設置4個沼氣被動
導排導氣井，被動導排導氣井設置符合(性活垃圾填埋場填埋氣
體收集處理及利用工程技術規(guī)7酚(CJJ 133—2009)30—50m的要
求。
3．填埋氣實現(xiàn)高空排放，被動導排氣排放管的排放口高于地
面2m以上，減少可燃氣體積聚，有效地防止爆炸事故的發(fā)生，符
合((生活垃圾填埋場填埋氣體收集處理及利用工程技術規(guī)渤
(CJJ 133—2009)的要求。
4．被動導排氣排放管北側距10KV高壓線35m橫向布置，
東側距10KV高壓線30m，安全間距均符合妁棗筑設計防火規(guī)7酚
(GB50016—2006)的要求。
5．在中午，氣溫較高時，使用精度為1％的便攜式可燃氣體濃
度檢測儀現(xiàn)場檢測，甲烷濃度為0。
6．該企業(yè)所在地填埋場封場年限已達13年，設置四個被動
導排導氣井，并定期進行檢測甲烷、二氧化碳濃度，且將排放氣控
制在：甲烷濃度<1％，二氧化碳<1．5％，對照(性活垃圾填埋場穩(wěn)
定化場地利用技術要球澇(GB／T25179—2010)表l，符合“封場年
限、堆體中填埋氣”指標，達到“高度利用(一般倉儲或工業(yè)廠房)”
的利用方式，“封場年限、堆體中填埋氣”指標符合標準要求。
7．導氣井降水所用抽水設備選用防爆型的，能夠有效地防止
沼氣爆炸事故的發(fā)生。
最后專家組一致同意該治理方案，達到了預想目標，排除沼
氣爆炸隱患，實現(xiàn)安全經(jīng)營的目的。
結語
通過該項目的隱患治理，我們提供了切實可行的解決方案，
排除沼氣爆炸風險，為企業(yè)解決了困擾多年的難題，挽回二百多
萬元的損失，企業(yè)順利地辦理了相關經(jīng)營許可證照，實現(xiàn)了依法、
安全經(jīng)營。
參考文獻：
f1】李玉俊，何群，趙春梅。垃圾填埋場沼氣爆炸原因分析及
防護m．環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng)，2007—12一19．
[2]盧政。沼氣爆炸極限影響因素探析[J]．中國沼氣，2004，
(4)：32—35．

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