沼气工程安全管理

沼气工程安全管理邓良伟0288523637613032872581Email:[e-mail]农业部沼气科学研究所2016年4月1.沼气工程系统组成简介料液沼气预处理单元沼气发酵单元沼液后处理单元沼气净化贮存、输配单元沼气利用单元沼渣沼液利用单元达标水有机肥清洁能源大型工程采用机械格栅，中小型工程采用人工格栅。1.1前(预)处理单元1.1.1格栅在沉砂池、集水池或水泵前必须设置格栅，以防堵塞水泵及其它设备、装置。人工格栅栅条间间隙宽度25~40mm。曝气沉砂池平流式沉砂池（1）低浓度原料沉砂1.1.2沉砂池（2）高浓度原料沉砂1.1.3集水池功能：收集，暂时存放污水。1.1.4调配池功能：污水与固态发酵原料混合，调节水量、浓度、温度等。1.1.5进料装置与设备低浓度原料进料螺杆泵转子泵高浓度原料进料撕裂器切割器切割器固态原料进料1.2沼气生产单元原料进得去，沼渣沼液出得来；备用进出料口。溢流口防虹吸钢混1.2.1沼气发酵装置结构焊接钢结构Lipp钢结构搪瓷钢结构膜结构黑膜沼气池1.2.2沼气发酵搅拌装置(1)升温热源沼气发酵热电联产(CHP)1.2.3沼气发酵装置升温与保温太阳能沼气烧锅炉(2)加热方式罐内循环热水.罐外循环热水.(3)保温泡沫混凝土,膨胀珍珠岩,聚苯泡沫,聚氨酯泡沫1.2.5过压、负压保护装置沼气管道、出料管堵塞进料泵流量过大，产生过压；排泥、出料虹吸产生负压。脱水:重力脱水，气水分离器、凝水器、冷冻干燥1.3沼气净化储存单元1.3.1沼气净化脱硫干法：三氧化二铁;湿法:碳酸钠溶液生物脱硫Fe2O3+3H2S→Fe2S3+3H2O气水分离器化学脱硫器生物脱硫2H2S+O2→2S+2H2OS+O2+2H2O→SO42-+4H+湿式储气柜1.3.2沼气储存产气储气一体化装置双膜储气柜1.4沼气利用单元沼气的热值约为20000－25000KJ/m3，而1kg重的标准煤的热值为29.308MJ。1m3可供３吨卡车行驶2.8km，相当于60瓦～100瓦灯光的沼气灯照明6小时。1m3沼气0.7~0.8kg标准煤0.6-0.7m3天然气1.4m3城市煤气0.55kg柴油沼气烧饭1m3沼气可以煮3人一天的饭菜，或者可以烧开水45公斤。沼气照明1m3沼气可以点一盏亮度相当于60~100瓦电灯8~10小时.沼气沐浴沼气烧锅炉沼气发电1m3沼气可以发电1.25~2.4度。1m3沼气可供3吨卡车行驶2.8km。燃烧火炬螺旋回转滚筒式固液分离机1.5沼渣沼液处理利用单元1.5.1沼渣沼液分离1.5.2沼渣沼液利用丹麦，2003年8月1日开始禁止开放喷洒，全面采用拖管技术。trailinghosetechnique（1）自然处理1.5.3沼液处理单元（2）好氧处理最终出水2.沼气工程存在危险因素安全管理是识别系统中的危险源，采取措施消除和控制系统中的危险源，使系统安全。安全管理必须贯彻预防为主的方针。沼气工程施工过程五大伤害危险：（1）高处坠落（2）触电事故（3）物体打击（4）机械伤害（5）坍塌事故（1）一般受伤滑倒坠落沼气工程运行过程存在7大危险：（2）机械损伤（3）传染病人畜共患病，如：口蹄疫、猪流感、禽流感等。（4）触电（5）窒息空气中的二氧化碳含量一般为0.03%~0.1%，氧气为20.9%。当二氧化碳含量增加到1.74%时，人们的呼吸就会加快、加深，换气量比原来增加1.5倍；二氧化碳含量增加到10.4%时，人的忍受力就不能坚持到30秒以上；二氧化碳含量增加到30%左右，人的呼吸就会受到抑制，以致麻木死亡。沼气窒息性当氧气下降到12%时，人的呼吸就会明显加快；氧气下降到5%时，人就会出现神智模糊的症状；如果人们从新鲜的环境里，突然进入氧气只有4%以下的环境里，40秒钟内就会失去知觉，随之停止呼吸。沼气池内，只有沼气，没有氧气，二氧化碳含量又占沼气的35%左右。所以，在这种情况下，很自然就会使人窒息。（6）中毒防范措施；通风、严禁未采取安全措施入池、防毒面具。沼气中硫化氢是一种有毒气体，其毒剂量如下：50~100微升/升暴露60分钟以上会致人残疾500~700微升/升暴露30~60分钟会致人重疾600~1000微升/升30分钟内会致人死亡2000微升/升，立即致人死亡未经过脱硫的沼气中硫化氢含量一般为200~500微升/升，有时高达1000微升/升。如果沼气池里又含磷的发酵原料，还会产生剧毒的磷化三氢气体，这种气体会使人立即死亡。沼气毒性2015-06-09大连金州新区海滨路体育公园附近，一家施工单位的4名工人，在进行井下作业时，发生沼气中毒事故，三人死亡，一人重伤。2013年02月22日阳东县塘坪镇宁光村委会一猪场发生一起沼气意外中毒事件，3名工人因沼气中毒，经抢救无效死亡。2011年08月10日，四川乐山市井研县蓝雁畜牧科技有限公司种猪场发生一起沼气中毒事故，导致6名人员沼气中毒，其中3人经抢救无效后死亡2013年05月09日四川安县秀水镇方林村8社一村民下沼气池中毒，随后赶来的两名施救人员未采取防护措施，进入沼气池救人相继中毒，最终导致3人死亡2009年07月27日兵团农六师103团4连发生下水池中毒事件，一名职工在疏通自家下水池时被有害气体毒倒，另外3人下池营救也先后中毒，造成4人死亡。（7）火灾、爆炸当空气中甲烷含量在5%~15%范围内时，遇明火或700C以上的热源即发生爆炸。当甲烷与2倍以上的氧气混合时，遇明火或其燃点以上的热源时，即开始燃烧，并引起火灾。沼气火灾、爆炸危险特性参数CH450%CO250%CH460%CO240%CH470%CO230%热值(KJ/m3)179372152425111理论空气量(m3/m3)4.765.716.67爆炸极限上限(%)26.124.4420.13爆炸极限下限(%)9.528.87.0理论烟气量(m3/m3)6.7637.9149.067火焰传播速度(m/s)0.1520.1980.243理论燃烧温度1807.2-1943.5C表2-1不同组分沼气的燃烧特性参数2013年05月29日温州龙湾区蒲州街道上庄南路一厂区发生沼气爆炸，正在电焊施工的工人李某在爆炸中受伤，被送到医院经抢救无效死亡。2014年2月20日，武汉汉口长丰大道古田二路十字路口地下突发爆炸。经初步判断，地下箱涵沼气积聚引发此次爆炸。2014年2月22日，在深圳罗湖区两男孩玩鞭炮引发化粪池沼气爆炸，一男孩失足落井坠亡，一男孩则被炸伤。2014年3月14日，甘肃省礼县盐官镇新集村养殖场沼气池爆炸，造成143头生猪受伤，45头生猪死亡。2014年7月29日，黑龙江省肇东市一小区物业公司维修人员在地沟中使用电焊时起火，随后发生爆炸。初步怀疑系附近马葫芦内沼气混入地沟中，遇明火发生爆炸。2013-12-05上海江桥垃圾发电厂发生沼气爆炸，造成1人死亡。教训事例：2015-06-07邯郸一村民家沼气爆炸起火一家三口被烧伤2015-10-2410南大环保服务泰兴有限公司一EGSB罐顶施工，设备未正式投入使用罐内残留沼气发生爆炸，4人死亡，1人重伤。2015-08-22一养鸡场内沼气罐发生爆炸。当时有工人在沼气罐上面焊电焊，突然爆炸，2死1伤。GB50016-2006《建筑设计防火规范》GB/T51063-2014《大中型沼气工程技术规范》GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范》GB12801-1991生产过程安全卫生要求总则3.沼气工程安全设计3.1安全设计依据3.2站址选择（1）尽量靠近发酵原料的产地，沼气用于民用的沼气工程应根据用气区域分布特点合理选择站址，沼气用于发电上网的沼气工程应靠近输供电线路，还应方便沼渣沼液利用。（2）在居民区或厂（场）区主导风向的下风侧，并应远离居民区，且应满足安全生产和卫生防疫的要求。根据《石油天然气工程防火设计规范》（GB50183）的规定，对于储存总量大于或等于30000m3时，储气罐周边500m不得有居住区、公共福利设施。村镇、城镇范围以外的公路规划红线两侧应划定隔离带，宽度为：国道、快速公路两侧各50米，主要公路两侧各20米，次要公路及以下等级公路两侧各10米。隔离带内不得新建、改建、扩建建筑物。沼气工程的建筑高度一般不大于24米，当沼气工程在宽度不大于24米的道路两侧新建、改建时，其后退道路规划红线的距离为3米；在宽度大于24米的道路两侧新建、改建时，其后退道路规划红线的距离为5米。河道规划蓝线两侧新建、扩建沼气工程，退让河道蓝线距离不得小于6米。《铁路运输安全保护条例》（中华人民共和国国务院令第430号，2004年）第十七条任何单位和个人不得在铁路线路两侧距路堤坡脚、路堑坡顶、铁路桥梁外侧200米范围内，或者铁路车站及周围200米范围内，及铁路隧道上方中心线两侧各200米范围内，建造、设立生产、加工、储存和销售易燃、易爆或者放射性物品等危险物品的场所、仓库。但是，根据国家有关规定设立的为铁路运输工具补充燃料的设施及办理危险货物运输的除外。《公路安全保护条例》（中华人民共和国国务院令第593号，2011年）第十八条除按照国家有关规定设立的为车辆补充燃料的场所、设施外，禁止在下列范围内设立生产、储存、销售易燃、易爆、剧毒、放射性等危险物品的场所、设施：（一）公路用地外缘起向外100米；（二）公路渡口和中型以上公路桥梁周围200米；（三）公路隧道上方和洞口外100米。根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2006），可燃、助燃气体储罐与厂外铁路线中心线的防火间距应大于25米，与厂外道路路边应大于15米。但是《公路安全保护条例》、《铁路运输安全保护条例》有更高的要求。《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）使用或生产“爆炸下限小于10%的气体”时，其火灾危险性类别为甲类。沼气的爆炸极限为5%~15%，因此沼气站内的主体工程沼气发酵罐、储气柜等设施的火灾危险性类别为甲类。在规划选址时，如遇架空电力线，上述设施与架空电力线的最近水平距离不应小于电杆（塔）高度的1.5倍。（3）有较好的工程地质条件，宜选择在岩土坚实、抗渗性能良好的天然地基上，并应劈开山洪、滑坡等不良地质的影响。（4）宜具有给排水、供电条件，对外交通方便。（5）不应选择在架空电力线跨越的区域。3.3站内设施及管道安全间距主要设施总容积V≤1000V1000净化间、沼气增压机房≧10≧12锅炉房≧15≧20发电机房、值班室、配电间、化验室、维修间等辅助生产用房≧12≧15粉碎间≧20≧25泵房≧10≧12管理及生活设施用房≧18≧20站内道路（路边）主要道路≧10次要道路≧5表3.3-1湿式气柜或膜式气柜与站内主要设施的防火距离(m)（1）储气柜与站内主要设施的防火间距4.1.6干式气柜与站内主要设施的防火距离应比4.1.5的规定增加25%。《大中型沼气工程技术规范》（GB/T51063-2014）4.1.5主要设施防火距离厌氧消化器组≧20湿式气柜或模式气柜总容积V（m³）V≤1000≧201000≧25干式气柜总容积V（m³）V≤1000≧251000≧32净化间、沼气增压机房≧20锅炉房≧20发电机房、值班室、配电间、化验室、维修间等辅助生产用房≧25粉碎间≧30泵房≧20管理及生活设施用房≧25秸秆堆料场≧30站内道路（路边）≧2表3.3-2火炬或放散口与站内主要设施的防火距离(m)GB/T51063-2014规范4.1.8（2）火炬或放散口与站内主要设施的防火间距主要设施防火距离厌氧消化器组≧20湿式气柜或模式气柜总容积V（m³）V≤1000≧201000≧25干式气柜总容积V（m³）V≤1000≧251000≧32净化间、沼气增压机房、泵房、锅炉房、辅助生产用房、管理及生活设施用房等站内建（构）筑物≧15站内道路（路边）主要道路≧10次要道路≧5表3.3-3秸秆堆料场与站内主要设施的防火距离(m)（GB/T51063-2014）规范4.1.9（3）秸秆堆料场与站内主要设施的防火间距厌氧消化器应分组布置，厌氧消化器之间及厌氧消化器与站内其他设