2022年6月16日18时50分许,兰州新区某公司污水处理车间发生爆炸,经过救援人员24小时不间断搜寻,截至6月17日18时30分,事故现场搜救工作基本结束。发生爆炸事故的地方为滨农科技有限公司污水处理污泥干燥车间,事故共造成6人遇难,8人受伤。
污泥干化为什么会爆炸?
在污泥热干化过程中,存在着严重的自燃与粉尘爆炸的危险。污泥在全干状态下(含固率大于80%)一般呈微细颗粒状,粒径较小,同时由于污泥之间、污泥与干燥器之间、污泥与介质之间的摩擦、碰撞,使得干化环境中可能产生大量粒径低于150μm的粉尘。这种高有机质含量的粉尘,在一定的氧气、温度和点燃能量条件下可能发生燃烧和爆炸,即所谓的粉尘爆炸。
污泥干化事故风险特性
污泥干化工艺中粉尘爆炸特性主要包括粉尘浓度、含氧量、点燃能量、含湿量4个参数。
1、粉尘浓度
发生粉尘爆炸必须达到一定的浓度,该浓度被称为该有机质的“粉尘爆炸浓度下限”。粉尘细度没有统一的规定,考虑其危险性,一般以150μm以下的粉尘颗粒作为判断标准。
粉尘的细度是不均一的,污泥干化产品粒度分布变化范围极广。根据有关粉体的研究,在粗粉(>150μm)中掺入5%~10%的细粉,就足以使有机粉尘混合物成为可爆炸的混合物,且爆炸组分可出现最大的爆炸压力。混合比大大影响爆炸强度,只有当可燃粉尘的粒度均大于400μm时,即使有强点燃源也不能使粉尘发生爆炸。一般认为有机质粉尘爆炸浓度下限在20~60g/m³,市政污泥的取值大约在40~60g/m³。
2、含氧量
氧气作为助燃气体,是形成危险状况的基本要素之一。绝大多数干化工艺因为无法进一步降低粉尘浓度,因此,降低介质含氧量成为避开风险的主要手段。
填注惰性气体是降低介质含氧量的主要方式,目前,主要填注的惰性气体有:氮气、二氧化碳、蒸汽。根据英国HSE公司实验值得到以上三种气体的惰性化效率,如果采用氮气进行惰性化处理,空气质量不能超过18.5%,另外81.5%需惰性气体填充;如果采用水蒸气进行惰性化处理,空气质量允许达到64%,则此时混合湿气体的相对湿度为47.5%。根据实验数据,氮气、二氧化碳、蒸汽进行惰性化处理含氧量的操作值分别为4%、6%、10%。在实际工程运行过程中,为保证操作的安全性、可靠性,需将最低含氧量降低2%,即氮气、二氧化碳、蒸汽进行惰性化处理含氧量分别为2%,4%、8%。
3、点燃能量
污泥干化过程中产生的粉尘发生爆炸需一定的点燃能量。摩擦、静电、炽热颗粒物、机械碰撞等产生的火花均可成为点燃能量的提供点。
干燥温度的高低与点燃能量没有直接的联系。点燃能量是指粉尘环境下瞬间给出的能量,它与粉尘粒径的大小关系密切;而点燃温度是指在粉尘云环境下无点燃源时所需温度或厚度为5mm的粉尘层在一个静态金属热表面上导致燃烧的温度。点燃能量可在20℃的环境中由金属摩擦产生,而污泥的粉尘云点燃温度高达360~550℃,粉尘层的点燃温度约为160~375℃。
较低的能量就可以满足污泥粉尘的点燃,因此只要粉尘浓度和含氧量超标,任何点燃源都可以造成粉尘爆炸的危险。
4、含湿量
当干燥气体的湿度较大时,亲水性粉尘会吸附水分,从而使粉尘难以弥散和着火,传播火焰的速度也会减小。根据有关研究,有机粉尘的湿度超过30%便不易引起爆燃,超过50%是绝对安全的。水分的存在可大大提升粉尘爆炸的浓度下限,也就是提高了干燥介质的最低需氧浓度。