沼氣工程安全生產(chǎn)風險及防范淺探
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了沼氣工程安全生產(chǎn)風險及防范淺探范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。
摘要：本文以某大型餐廚（廚余）垃圾處理項目為例，重點分析了沼氣工程的主要安全風險，提出了切實可行的風險防范措施。
關鍵詞：沼氣工程；安全生產(chǎn)風險；防范措施
0引言
中國節(jié)能環(huán)保集團有限公司（簡稱“中國節(jié)能”）多家所屬企業(yè)從事餐廚（廚余）垃圾處理、污泥集中處理、有機廢棄物（酒糟）資源化利用業(yè)務，主要工藝過程中產(chǎn)生大量沼氣作為產(chǎn)品或中間產(chǎn)品，部分項目將沼氣進行提純壓縮后制得生物天然氣。截至2022年3月，中國節(jié)能已建成大型沼氣工程十余個，設計沼氣總產(chǎn)能近40萬Nm3/d。本文以某大型餐廚（廚余）垃圾處理項目為例，重點分析了沼氣工程的主要安全風險，提出了切實可行的風險防范措施，為同類項目安全運營提供一定的參考。
1項目概述
某餐廚（廚余）垃圾處理項目建設規(guī)模為800 t/d，其中餐飲垃圾處理建設規(guī)模為400 t/d，廚余垃圾處理建設規(guī)模為400 t/d，廢棄油脂處理規(guī)模為20 t/d。生產(chǎn)過程中間產(chǎn)品為沼氣，沼氣產(chǎn)量約72 000 m3/d，設4 000 m3的雙膜沼氣柜2個，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫硫凈化后，部分用于廠內鍋爐燃料，剩余部分用于發(fā)電，并設有應急火炬裝置。廢棄油脂經(jīng)離心機分離出粗油脂，送入毛油罐儲存并外售。
2生產(chǎn)工藝中主要安全生產(chǎn)風險
2.1火災、爆炸
沼氣主要成分為CH4（含量50%～80%），還有一定量的CO2、H2S及少量SO2、H2等物質。其特性與天然氣相似?？諝庵腥绾?.6%～20.8%（按體積計）的沼氣時，就會形成爆炸性混合氣體，在下列情況下極易發(fā)生火災、爆炸事故：1）厭氧罐、沼氣輸送管道、沼氣柜、沼氣鍋爐、沼氣發(fā)電機等設備，如因制造、安裝質量差，運行維護不佳，接頭處密封不嚴，受外力損壞等原因發(fā)生沼氣泄漏，在局部空間內積聚，遇明火、高溫、電火花、靜電、雷電或其他點火源，極易發(fā)生火災、爆炸。2）沼氣發(fā)電機、火炬等未設置防回火裝置或裝置損壞，在沼氣或助燃空氣壓力不穩(wěn)定時會產(chǎn)生回火現(xiàn)象，引起沼氣管道、沼氣柜內的沼氣燃燒，發(fā)生火災、爆炸事故。3）粗油脂為可燃液體，預處理設備、油脂暫存箱或毛油罐發(fā)生泄漏，遇點火源將會引發(fā)火災。4）對厭氧罐、沼氣柜、發(fā)電機房、鍋爐房、除臭系統(tǒng)等進行檢修動火作業(yè)時，若未嚴格落實工作許可制度，未按照“先隔離、通風，再檢測，后作業(yè)”的要求落實防火安全措施，違規(guī)動火作業(yè)，極易導致火災、爆炸事故。近年來行業(yè)內發(fā)生的厭氧罐爆炸事故，大多屬于此類。5）秸稈沼氣工程的秸稈粉碎或儲存過程中，若以適當濃度懸浮于空氣中形成秸稈粉塵云，達到爆炸極限，遇火即可爆炸。秸稈粉塵爆炸極限為40 ～80 mg/m3，起火點為430 ～5 700 mg/m3。
2.2中毒、窒息
1）沼氣泄漏后可在一定范圍內形成高濃度的H2S、SO2等有毒氣體聚集區(qū)域，同時沼氣中的CH4、CO2會降低空氣中的氧含量，人員此時進入沼氣泄漏區(qū)則可能發(fā)生中毒和窒息事故。2）沼氣發(fā)電機在燃料燃燒不充分時產(chǎn)生CO、SO2等有毒氣體。進料車間、脫水車間運行中會產(chǎn)生臭氣，若因煙道或除臭系統(tǒng)密封不嚴、臭氣輸送管道泄漏，車間內通風不暢等造成有毒有害氣體富集，可能導致巡檢人員中毒。3）火炬因沼氣供氣系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定而點火失敗或熄火，供氣系統(tǒng)未自動切斷供氣，沼氣大量排出形成高濃度沼氣區(qū)域，人員進入該區(qū)域可能導致中毒和窒息事故；若遇到點火源還將引起火災、爆炸事故。4）廢棄物儲坑、料倉、破碎機，厭氧罐、沼氣柜、鍋爐爐膛內、排水溝、凝水井及其他窨井，以及污水處理系統(tǒng)中的各類反應池均屬于有限空間，有毒氣體極易在這些部位積聚，若在檢修作業(yè)時安全措施不當，極易發(fā)生中毒窒息事故。
2.3機械傷害、起重傷害、觸電、高處墜落等
沼氣工程按照工藝技術要求，安裝大量傳動、轉動機械設備，起重設施，電氣設備設施及其他設備。厭氧罐、沼氣柜、脫硫設備均設置鋼爬梯及操作平臺。如果機械設備缺少可靠的安全保護裝置，電氣線路、電氣設備絕緣性能或保護失效，安全通道或臨邊安全防護缺失以及違規(guī)作業(yè)等，則發(fā)生機械傷害、起重傷害、觸電、高處墜落等事故的概率將大大增加。
2.4淹溺
污水處理系統(tǒng)中設置多個反應池，以及消防系統(tǒng)中設置消防水池。若這些場所未設置防護欄桿、封蓋或防護設施不符合要求，容易發(fā)生落水淹溺。
2.5噪聲
沼氣處理中各種泵、發(fā)電機、鍋爐運行中會產(chǎn)生較強噪聲，對人體聽覺器官和神經(jīng)系統(tǒng)會產(chǎn)生不同程度傷害，嚴重時會造成職業(yè)性耳聾。
2.6粉塵傷害
秸稈沼氣工程或混合原料沼氣工程中的秸稈粉碎過程中產(chǎn)生大量粉塵，粉塵漂浮會對環(huán)境造成污染，對人體造成傷害。
2.7發(fā)電機事故、鍋爐事故、電氣事故等
沼氣發(fā)電機、沼氣鍋爐、配電設備等如果因產(chǎn)品質量、安裝質量、運維不當、違章操作等原因，會造成發(fā)電機燒缸、拉瓦，鍋爐爆管、爐膛爆炸、缺水、滿水、水擊、結垢、汽水共騰，以及電氣設備火災、短路、惡性誤操作等事故。
3安全風險防范措施
3.1增強安全防范意識
目前，國內餐廚（廚余）垃圾處理、污泥集中處理、有機廢棄物資源化利用等大中型沼氣工程主要由節(jié)能環(huán)保企業(yè)投資和運營。相關企業(yè)要引導廣大干部職工樹立正確的安全意識，組織沼氣生產(chǎn)、維修、監(jiān)測人員參加國家職業(yè)技能培訓，開展沼氣安全教育和宣傳，增強從業(yè)人員的安全素質。
3.2強化本質安全設計
大中型沼氣工程設計和安全管理應依據(jù)現(xiàn)行GB/T 51063—2014《大中型沼氣工程技術規(guī)范》、NY/T 1220《沼氣工程技術規(guī)范》、NY/T 1704—2009《沼氣電站技術規(guī)范》和NY/T 3437—2019《沼氣工程安全管理規(guī)范》等國家和行業(yè)標準，以及本地區(qū)出臺的地方標準規(guī)范，提高沼氣系統(tǒng)的本質安全水平。3.2.1 總平面布置及防火間距。沼氣站內總平面布置應考慮功能分區(qū)明確，使噪聲、可燃氣體、有毒氣體產(chǎn)生源集中布置、集中監(jiān)控和防護，合理規(guī)劃垃圾運輸車行駛路線，火炬應設置在全年主導風向下側，有利于安全生產(chǎn)。主要設施的防火間距應滿足現(xiàn)行GB/T 51063—2014《大中型沼氣工程技術規(guī)范》中表4.1.5、表4.1.8，GB 50016—2014《建筑設計防火規(guī)范（2018年版）》表3.4.3和GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范（2020年版）》等有關標準規(guī)范的規(guī)定。3.2.2 爆炸危險區(qū)域安全。大中型沼氣工程應根據(jù)現(xiàn)行GB/T 51063—2014的規(guī)定，對爆炸危險區(qū)域等級和范圍進行劃分。1）厭氧消化器外部罐壁上半部外4.5 m以內，至器頂最高點以上7.5 m內的范圍內，爆炸危險區(qū)域等級為2區(qū)。2）膜式沼氣柜的內外膜之間爆炸危險區(qū)域等級設為1區(qū)，外膜最大直徑外4.5 m以內，至柜頂以上7.5 m的范圍設為2區(qū)。在爆炸危險類別為2區(qū)的區(qū)域內所有電氣設備應按照現(xiàn)行GB 50058—2014《爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》要求，選用保護級別不低于ExIIAT1（CH4）Gb型。3.2.3 可燃氣體和有毒氣體檢測系統(tǒng)。大中型沼氣工程應依據(jù)現(xiàn)行GBZ/T 223—2009《工作場所有毒氣體檢測報警裝置設置規(guī)范》、GB/T 50493—2019《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準》等標準規(guī)范，在易發(fā)生氣體泄漏和積聚釋放源周圍設置可燃氣體和有毒氣體監(jiān)測儀表及配套報警控制器。本項目固定式可燃氣體和有毒氣體檢測儀表設置見表1。同時，在可能產(chǎn)生可燃氣體和有毒氣體的地點，應設置安全標志牌。進入上述區(qū)域的從業(yè)人員應攜帶便攜式“四合一”氣體檢測儀（H2S、O2、CO、可燃氣體），隨時檢測氣體的濃度。3.2.4 通風、排風系統(tǒng)。根據(jù)各工藝段產(chǎn)生的有毒有害氣體種類，沼氣工程中地下或半地下建筑物及其他有爆炸危險的封閉建筑物應設置機械排風系統(tǒng)，其通風能力按工作期間換氣次數(shù)為10次/h，非工作期間3次/h計算。事故排風與平時通風風機合用，平時開啟一臺運行滿足通風要求，事故排風兩臺同步開啟運行。3.2.5 自動控制系統(tǒng)。沼氣工程應采用自動控制系統(tǒng)來完成生產(chǎn)過程監(jiān)控。厭氧罐、沼氣柜、凈化脫硫設施、沼氣管道等重要裝置現(xiàn)場中遠傳儀表采集的工藝參數(shù)直接送至集中控制室，實時監(jiān)控各項工藝參數(shù)，調節(jié)生產(chǎn)過程，實現(xiàn)裝置本質安全。3.2.6 消防設計大中型沼氣工程應按照現(xiàn)行GB 50016—2014《建筑設計防火規(guī)范（2018年版）》、GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》、GB 50116—2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》、GB 50140—2005《建筑滅火器配置設計規(guī)范》等標準規(guī)范，設置室內、外消防系統(tǒng)。秸稈粉碎車間、沼氣柜等區(qū)域可考慮增加自動滅火系統(tǒng)。3.2.7 噪聲控制。大中型沼氣工程應按照現(xiàn)行GBZ 1—2010《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》、GB 50040—2020《動力機器基礎設計標準》等標準規(guī)范進行防噪聲、防振動設計，對動荷載較大的機器設備，采取隔振、減振措施，將噪聲較大的設備及工序分區(qū)布置，采用隔離、屏蔽的方法降噪。
3.3加強工程建設管理
將沼氣提純壓縮可制得生物天然氣，該類建設項目需嚴格按照現(xiàn)行《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》《危險化學品安全管理條例》《危險化學品建設項目安全監(jiān)督管理辦法》《國家安全監(jiān)管總局關于公布首批重點監(jiān)管的危險化學品名錄的通知》（安監(jiān)總管三〔2011〕95號）、《國家安全監(jiān)管總局辦公廳關于印發(fā)公布首批重點監(jiān)管的危險化學品安全措施和應急處置原則的通知》（安監(jiān)總廳管三〔2011〕142號）以及《國家安全監(jiān)管總局關于公布第二批重點監(jiān)管危險化學品名錄的通知》（安監(jiān)總管三〔2013〕12號）等法規(guī)、標準規(guī)定的要求進行設計和建設。
3.4規(guī)范安全運營維護
3.4.1 加強安全生產(chǎn)和專業(yè)技術人員配備。大中型沼氣工程火災爆炸、中毒窒息等事故風險突出，危險程度高，應按照現(xiàn)行NY/T 3437—2019《沼氣工程安全管理規(guī)范》的規(guī)定設置安全生產(chǎn)管理機構，配備專職安全生產(chǎn)管理人員，任用具有沼氣工程安全知識和管理經(jīng)驗的人員從事安全操作與管理。同時，廠區(qū)內設備系統(tǒng)較為復雜，自動化水平較高，檢測報警、連鎖、防爆電氣等關鍵設備點多面廣，應適當增加專業(yè)技術管理、維護人員的數(shù)量，保障設備系統(tǒng)正常運行。3.4.2 強化設備巡檢維護，消除跑冒滴漏。1）在工程設計和建造階段，嚴格控制設備及其安裝質量，消除和減少泄漏的可能性。2）加強設備保護，嚴防車輛行駛時或其他外力撞擊管線、管架橋及其他設備。3）提高巡檢質量，確保及時發(fā)現(xiàn)跑冒滴漏。對厭氧罐、沼氣柜、凈化脫硫設施、輸配管線等易泄漏部位和重點設備要加密巡檢頻次，實施特巡特護，避免跑冒滴漏出現(xiàn)或擴大。4）嚴格按照運行檢修規(guī)程進行設備維保和檢修，保持設備完好。對已經(jīng)出現(xiàn)的漏點，要掛漏點牌，建立整改臺賬，實行銷號處理，及時消除泄漏源。3.4.3 嚴抓消防管理，嚴控動火作業(yè)。1） 劃分防火重點部位。要對全廠進行火災風險辨識，按照風險程度劃分防火重點部位，張貼“防火重點部位”牌，明確屬地責任人。防火重點部位至少應包括厭氧罐、沼氣柜、鍋爐房、發(fā)電機房、消防水泵房等區(qū)域。2）控制點火源。應對可能產(chǎn)生點火源的部位和設施進行嚴格管理。做好電氣設備系統(tǒng)的維護，消除電氣火花；加強防爆設備、防靜電設施的檢維修，定期進行檢測試驗，確保其滿足安全要求。3） 嚴控動火作業(yè)。應按照現(xiàn)行GB 30871—2022《危險化學品企業(yè)特殊作業(yè)安全規(guī)范》等標準規(guī)范制定動火作業(yè)安全制度規(guī)程，對動火實行分級管控，明確各級動火作業(yè)審批程序和安全措施、技術措施、組織措施和應急措施，嚴禁違規(guī)私自動火作業(yè)。4）加強消防設施維護。應制定消防設備設施運行、檢修和試驗規(guī)程，將其納入重要設備進行管理，確保設備時刻處于完好的備用狀態(tài)。3.4.4 加強有限空間作業(yè)管理。運營單位應對有限空間進行辨識并建立臺賬，建立并落實有限空間作業(yè)許可制度，配備防毒面具、可燃氣體和有毒氣體檢測儀表、氧表、通風設備等安全防護用品，并按照標準和規(guī)定要求執(zhí)行“先隔離、通風，后檢測，再作業(yè)”等規(guī)定。
3.5提高應急處置能力
運營單位應根據(jù)現(xiàn)行《生產(chǎn)安全事故應急預案管理辦法》、GB/T 29639—2020《生產(chǎn)經(jīng)營單位生產(chǎn)安全事故應急預案編制導則》等規(guī)定和標準，結合本單位特點及同類型項目事故案例，編制應急預案。同時，還應針對一些具體的裝置、場所或設施制定相應的現(xiàn)場處置方案，編制崗位應急處置卡，并在廠區(qū)建立微型消防站，配備防爆對講機、防爆照明燈、防火服、防毒面具、正壓式空氣呼吸器、三腳架、擔架、安全繩、安全梯等應急物資，開展應急演練和培訓。一旦發(fā)生異常情況立即啟動應急預案，進行緊急處置，避免事故擴大或蔓延。
4結論
隨著節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，沼氣工程得到了規(guī)?；七M，由于沼氣生產(chǎn)工藝的事故風險和危害程度較高，大中型沼氣工程安全運營經(jīng)驗不足，需要增強安全防范意識，在安全風險分析、本質安全設計、工程建設管理、安全運行維護、應急處置能力等方面進行深入研究。這樣才能保證大中型沼氣工程的安全運行，創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益和社會效益，為人民群眾的美好生活增光添彩，為建設美麗中國添磚加瓦。
參考文獻
[1]住房和城鄉(xiāng)建設部.大中型沼氣工程技術規(guī)范:GB/T51063—2014[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.
[2]楊程,王玥,鄭勁,等.餐廚垃圾處置廠的氣體檢測報警系統(tǒng)設計[J].儀器儀表用戶，2021,28(4).
[3]余臻.福州市大中型沼氣工程安全問題與防范措施[J].安徽農(nóng)學通報，2012,18(17).
[4]農(nóng)業(yè)部.沼氣工程技術規(guī)范第6部分安全使用：NY/T1220.6—2014[S].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2014.
作者:石建松 趙明智 徐霄 單位:中國節(jié)能環(huán)保集團有限公司 中國環(huán)境保護集團有限公司 中節(jié)能（行唐）環(huán)保能源有限公司
