第一篇:油页岩瓦斯气脱硫技术运行总结
油页岩瓦斯气脱硫技术运行总结
李大路 母荣新
(山东阳光天润化工设备有限公司,山东阳光天润化工科技有限公司)
1.概况
龙矿集团龙福油页岩综合利用有限公司油页岩炼油项目是龙矿集团发展非煤产业,实现煤--油--电循环经济,提高集团整体实力的又一重大项目。该项目于2009年5月份胜利投产,产出合格原油。油页岩炼油后剩余干馏尾气发电项目是公司实现煤-油-电的重要一环。经过各方努力,奋战6个月瓦斯气发电项目也于2010年6月4日一次试车发电成功。
油页岩瓦斯气发电项目中的瓦斯气脱硫部分由我公司负责设计、施工、调试一条龙服务。该公司油页岩瓦斯气具有硫含量高、氧含量高、二氧化碳含量高、气体杂质多等特点,处理的难度非常大。我公司集中强有力的技术力量,针对油页岩瓦斯气的特点,对脱硫装置进行了重新设计。经过4个月的建设,于2010年5月24日试运行,目前脱硫已经正常运行2个多月,各项技术指标均达到了设计要求,保证瓦斯气发电机的正常运行。
2.油页岩瓦斯气脱硫的设计参数
2.1进脱硫塔瓦斯气处理量:35000Nm3/h 2.2进脱硫塔瓦斯气H2S含量:5-8g/Nm3 2.3出塔煤气H2S含量:≤50mg/Nm3
2.4脱硫塔进口瓦斯气温度:≤45℃
2.5瓦斯气压力:2-4KPa 2.6瓦斯气化验报告数据如下:
3.工艺流程的选择
3.1工艺流程的选择
根据瓦斯气的特点及下游发电机对气体质量的要求,我们选择了用罗茨鼓风机加压---两级脱硫---瓦斯气过滤---送至燃气发电机的流程。
脱硫工艺:根据我公司多年研究设计焦炉煤气、半水煤气及水煤气脱硫的经验的基础上,我们选择了两级串联PDS湿法脱硫工艺。
3.2工艺流程简述:
来自油页岩干馏工段的瓦斯尾气经过电捕焦油器除油后(油含量小于50mg/m3)进入罗茨鼓风机。经过罗茨鼓风机加压到9.8KPa后,首先进入1#脱硫塔下部与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触洗涤,吸收瓦斯气中大部分的H2S、HCN等物质。第一次脱硫后瓦斯气体从1#脱硫塔顶部出来,进入2#脱硫塔底部,与1#脱硫塔流程一样。在塔2#内进一步脱除脱除H2S后的瓦斯气体进入瓦斯气过滤器,脱除部分水分、硫泡沫等其它杂质后送到瓦斯气气柜储存。
从1#和2#脱硫塔下部流出的脱硫液经脱硫塔液封槽后分别进入1#、2#富液槽,由富液泵分别抽送至1#、2#喷射再生塔再生。再生后的脱硫液至脱硫贫液槽另由催化剂贮槽补充PDS-600催化剂溶液后,经贫液泵抽送去脱硫塔塔顶循环喷淋脱硫。
从喷射再生塔顶浮出的硫泡沫自流入硫泡沫槽在此经搅拌、加热、沉降、分离,硫泡沫经硫泡沫泵加压后送去熔硫釜,生产硫磺外售。排出的清液进入低位槽。然后由低位槽液下泵送至贫液槽,循环使用。
由于生产中的各种损耗,需要定时补充催化剂和碱。将PDS-600催化剂及新鲜水(或者脱硫液)加入催化剂贮槽经搅拌使催化剂溶解,再均匀滴加到贫液槽。
4.主要设备配置情况:
5.瓦斯气脱硫运行情况小结
5.1试运行运行情况
瓦斯脱硫装置自2010年5月24日早8:00投入试瓦斯气运行。试运行初期瓦斯气量8000~12000m3/h,由于瓦斯
气量偏小,只开了2#脱硫系统(即单塔)。脱硫前瓦斯气中H2S含量在3560~7540mg/Nm3,脱硫后瓦斯气中H2S含量在0~36.44mg/Nm3;脱硫塔阻力200~300Pa;总碱度23-29g/l;PDS-600脱硫催化剂10-40PPm。7月1日-7月3日气量在13154-20083 m3/h,双塔运行三天,脱硫前瓦斯气中H2S含量7163~11058mg/Nm3,脱硫后瓦斯气中H2S
含量在6.28~6.84mg/Nm3。具体典型运行数据见下表:
注:除注明外,均是单塔运行。
5.2运行中存在的问题
5.2.1瓦斯气中含油(轻油)多,脱硫液颜色呈现黄褐色。以至于熔硫后的硫磺为黑灰色,影响硫磺的品质。
5.2.2由于瓦斯气中油含量高,硫泡沫的浮选受到一定的影响。
5.2.3由于瓦斯气中轻油较多,脱硫及过滤后瓦斯气中仍有油气到达发电机组,发电机气缸内仍有积炭现象。
5.2.4夏季水温较高,没有低温水冷却,瓦斯气温度有时高达45℃,气量满负荷时,将会影响脱硫效果。
6.结束语
6.1我公司设计的PDS湿法脱硫工艺完全能够满足油页岩瓦斯气发电对脱硫的要求。
6.2采用此工艺,脱硫后瓦斯气中H2S完全满足燃气发电机及燃气排放气中SO2的环保指标要求。
6.3此工艺采用变频技术、高效催化剂、高效吸收塔内件、无废液排放等节能环保技术。
6.4本工艺适合大型油页岩瓦斯气脱硫及其他含硫气体的脱硫装置。
6.5本技术的应用成功必将推动我国油页岩循环综合利用技术的发展,为更多的油页岩炼油、瓦斯气发电企业提供更好的技术支撑。
第二篇:干法脱硫技术(推荐)
干法脱硫技术
摘要:本文主要论述了干法脱除烟气中SO2的各种技术应用及其进展情况,对烟气脱硫技术的发展进行展望,即研究开发出优质高效、经济配套、性能可靠、不造成二次污染、适合国情的全新的烟气污染控制技术势在必行。
关键词:烟气脱硫 二氧化硫 干法
前言:我国的能源以燃煤为主,占煤炭产量75%的原煤用于直接燃烧,煤燃烧过程中产生严重污染,如烟气中CO2是温室气体,SOx可导致酸雨形成,NOX也是引起酸雨元凶之一,同时在一定条件下还可破坏臭氧层以及产生光化学烟雾等。总之燃煤产生的烟气是造成中国生态环境破坏的最大污染源之一。中国的能源消费占世界的8%~9%,SO2的排放量占到世界的15.1%,燃煤所排放的SO2又占全国总排放量的87%。中国煤炭一年的产量和消费高达12亿吨,SO2的年排放量为2000多吨,预计到2010年中国煤炭量将达18亿吨,如果不采用控制措施,SO2的排放量将达到3300万吨。据估算,每削减1万吨SO2的费用大约在1亿元左右,到2010年,要保持中国目前的SO2排放量,投资接近1千亿元,如果想进一步降低排放量,投资将更大[1]。为此1995年国家颁布了新的《大气污染防治法》,并划定了SO2污染控制区及酸雨控制区。各地对SO2的排放控制越来越严格,并且开始实行SO2排放收费制度。随着人们环境意识的不断增强,减少污染源、净化大气、保护人类生存环境的问题正在被亿万人们所关心和重视,寻求解决这一污染措施,已成为当代科技研究的重要课题之一。因此控制SO2的排放量,既需要国家的合理规划,更需要适合中国国情的 低费用、低耗本的脱硫技术。
烟气脱硫技术是控制SO2和酸雨危害最有效的手段之一,按工艺特点主要分为湿法烟气脱硫、干法烟气脱硫和半干法烟气脱硫。
湿法脱硫是采用液体吸收剂洗涤SO2烟气以脱除SO2。常用方法为石灰/石灰石吸收法、钠碱法、铝法、催化氧化还原法等,湿法烟气脱硫技术以其脱硫效率高、适应范围广、钙硫比低、技术成熟、副产物石膏可做商品出售等优点成为世界上占统治地位的烟气脱硫方法。但由于湿法烟气脱硫技术具有投资大、动力消耗大、占地面积大、设备复杂、运行费用和技术要求高等缺点,所以限制了它的发展速度。
干法脱硫技术与湿法相比具有投资少、占地面积小、运行费用低、设备简单、维修方便、烟气无需再热等优点,但存在着钙硫比高、脱硫效率低、副产物不能商品化等缺点。
自20世纪80年代末,经过对干法脱硫技术中存在的主要问题的大量研究和不断的改进,现在已取得突破性进展。有代表性的喷雾干燥法、活性炭法、电子射线辐射法、填充电晕法、荷电干式吸收剂喷射脱硫技术、炉内喷钙尾部增湿法、烟气循环流化床技术、炉内喷钙循环流化床技术等一批新的烟气脱硫技术已成功地开始了商业化运行,其脱硫副产物脱硫灰已成功地用在铺路和制水泥混合材料方面。这一些技术的进步,迎来了干法、半干法烟气脱硫技术的新的快速发展时期。
传统的石灰石/石膏法脱硫与新的干法、半干法烟气脱硫技术经济指标的比较见表1。表1说明在脱硫效率相同的条件下,干法、半干法脱硫技术与湿法相比,在单位投资、运行费用和占地面积的方面具有明显优势,将成为具有产业化前景的烟气脱硫技术。
3、电子射线辐射法烟气脱硫技术
电子射线辐射法是日本荏原制作所于1970年着手研究,1972年又与日本原子能研究所合作,确立的该技术作为连续处理的基础。1974年荏原制作所处理重油燃烧废气,进行了1000Nm3/h规模的试验,探明了添加氨的辐射效果,稳定了脱硫脱硝的条件,成功地捕集了副产品和硝铵。80年代由美国政府和日本荏原制作所等单位分担出资在美国印第安纳州普列斯燃煤发电厂建立了一套最大处理高硫煤烟气量为24000Nm3/h地电子束装置,1987年7月完成,取得了较好效果,脱硫率可达90%以上,脱硝率可达80%以上。现日本荏原制作所与中国电力工业部共同实施的“中国EBA工程”已在成都电厂建成一套完整的烟气处理能力为300000Nm3/h的电子束脱硫装置,设计入口SO2浓度为1800ppm,在吸收剂化学计量比为0.8的情况下脱硫率达80%,脱硝率达10%[6]。
该法工艺由烟气冷却、加氨、电子束照射、粉体捕集四道工序组成,其工艺流程图如图2所示。温度约为150℃左右的烟气经预除尘后再经冷却塔喷水冷却道60~ 70℃左右,在反应室前端根据烟气中SO2及NOX的浓度调整加入氨的量,然后混合气体在反应器中经电子束照射,排气中的SO2和NOX受电子束强烈作用,在很短时间内被氧化成硫酸和硝酸分子,被与周围的氨反应生成微细的粉粒(硫酸铵和硝酸铵的混合物),粉粒经集尘装置收集后,洁净的气体排入大气[7]。
6、炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫技术
炉内喷钙尾部增湿也作为一种常见的干法脱硫工艺而被广泛应用。虽然喷钙尾部增湿脱硫的基本工艺都是将CaCO3粉末喷入炉内,脱硫剂在高温下迅速分解产生CaO,同时与烟气中的SO2反应生成CaSO3。由于单纯炉内喷钙脱硫效率往往不高(低于20%~50%),脱硫剂利用率也较低,因此炉内喷钙还需与尾部增湿配合以提高脱硫效率。该技术已在美国、日本、加拿大和欧洲国家得到工业应用,是一种具有广阔发展前景的脱硫技术。目前,典型的炉内喷钙尾部增湿脱硫技术有美国的炉内喷钙多级燃烧器(LIMB)技术、芬兰的炉内喷石灰石及氧化钙活化反应(LIFAC)技术、奥地利的灰循环活化(ARA)技术等,下面介绍一下LIFAC技术[11]。
LIFAC脱硫技术是由芬兰的Tampella公司和IVO公司首先开发成功并投入商业应用的该技术是将石灰石于锅炉的800℃~1150℃部位喷入,起到部分固硫作用,在尾部烟道的适当部位(一般在空气预热器与除尘器之间)装设增湿活化反应器,使炉内未反应的CaO和水反应生成Ca(OH)2,进一步吸收SO2,提高脱硫率。
LIFAC技术是将循环流化床技术引入到烟气脱硫中来,是其开创性工作,目前该技术脱硫率可达90%以上,这已在德国和奥地利电厂的商业运行中得到实现。
LIFAC技术具有占地小、系统简单、投资和运行费用相对较、无废水排放等优点,脱硫率为60%~80%;但该技术需要改动锅炉,会对锅炉的运行产生一定影响。我国南京下关电厂和绍兴钱清电厂从芬兰引进的LIFAC脱硫技术和设备目前已投入运行。
7、炉内喷钙循环流化床反应器烟气脱硫技术
炉内喷钙循环流化床反应器脱硫技术是由德国Sim-mering Graz Pauker/Lurgi GmbH公司开发的。该技术的基本原理是:在锅炉炉膛适当部位喷入石灰石,起到部分固硫作用,在尾部烟道电除尘器前装设循环流化床反应器,炉内未反应的CaO随着飞灰输送到循环流化床反应器内,在循环硫化床反应器中大颗粒CaO被其中湍流破碎,为SO2反应提供更大的表面积,从而提高了整个系统的脱硫率[12]。
该技术将循环流化床技术引入到烟气脱硫中来,是其开创性工作,目前该技术脱硫率可达90%以上,这已在德国和奥地利电厂的商业运行中得到证实。在此基础上,美国EEC(Enviromental Elements Corporation)和德国Lurgi公司进一步合作开发了一种新型烟气的脱硫装置。在该工艺中粉状的Ca(OH)2和水分别被喷入循环流化床反应器内,以此代替了炉内喷钙。在循环流化床反应器内,吸收剂被增湿活化,并且能充分的循环利用,而大颗粒吸收剂被其余粒子碰撞破碎,为脱硫反应提供更大反应表面积。
本工艺流程的脱硫效率可达95%以上,造价较低,运行费用相对不高,是一种较有前途的脱硫工艺。
8、干式循环流化床烟气脱硫技术
干式循环流化床烟气脱硫技术是20世纪80年代后期发展起来的一种新的干法烟气脱硫技术,该技术具有投资少、占地小、结构简单、易于操作,兼有高效除尘和烟气净化功能,运行费用低等优点。因而,国家电站燃烧工程技术研究中心和清华大学煤的清洁燃烧技术国家重点实验室分别对该技术的反应机理、反应过程的数学模型等进行了理论和实验研究。其工艺流程如图3示,从煤粉燃烧装置产生的实际烟气通过引风机进入反应器,再经过旋风除尘器,最后通过引风机从烟囱排出。脱硫剂为从回转窑生产的高品质石灰粉,用螺旋给粉机按给定的钙硫比连续加入。旋风除尘器除下的一部分脱硫灰经循环灰斗和螺旋给灰机进入反应器中再循环。在文丘里管中有喷水雾化装置,通过调节水量来控制反应器内温度[13]。
摘 要 本文针对工业烟气的脱硫技术的研究现状及研究方向进行综合性分析。关键词 烟气 脱硫 技术 研究
前言
SO2是造成大气污染的主要污染物之一,有效控制工业烟气中SO2是当前刻不容缓的环保课题。
据国家环保统计,每年各种煤及各种资源冶炼产生二氧化硫(SO2)达2158.7万t,高居世界第一位,其中工业来源排放量1800万t,占总排放量的83%。其中我国目前的一次能源消耗中,煤炭占76%,在今后若干年内还有上升的趋势。我国每年排入大气的87%的SO2来源于煤的直接燃烧。随着我国工业化进程的不断加快,SO2的排放量也日渐增多。
2、烟气脱硫技术进展
目前,烟气脱硫技术根据不同的划分方法可以分为多种方法;其中最常用的是根据操作过程的物相不同,脱硫方法可分为湿法、干法和半干法[1]。
2.1 湿法烟气脱硫技术
优点:湿法烟气脱硫技术为气液反应,反应速度快,脱硫效率高,一般均高于90%,技术成熟,适用面广。湿法脱硫技术比较成熟,生产运行安全可靠,在众多的脱硫技术中,始终占据主导地位,占脱硫总装机容量的80%以上[2]。
缺点:生成物是液体或淤渣,较难处理,设备腐蚀性严重,洗涤后烟气需再热,能耗高,占地面积大,投资和运行费用高。系统复杂、设备庞大、耗水量大、一次性投资高,一般适用于大型电厂。
分类:常用的湿法烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、间接的石灰石-石膏法、柠檬吸收法等。
A 石灰石/石灰-石膏法:
原理:是利用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2,生成亚硫酸钙,经分离的亚硫酸钙(CaO3S)可以抛弃,也可以氧化为硫酸钙(CaSO4),以石膏形式回收。是目前世界上技术最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺,脱硫效率达到90%以上。
B 间接石灰石-石膏法: 常见的间接石灰石-石膏法有:钠碱双碱法、碱性硫酸铝法和稀硫酸吸收法等。原理:钠碱、碱性氧化铝(Al2O3·nH2O)或稀硫酸(H2SO4)吸收SO2,生成的吸收液与石灰石反应而得以再生,并生成石膏。该法操作简单,二次污染少,无结垢和堵塞问题,脱硫效率高,但是生成的石膏产品质量较差。
C 柠檬吸收法:
原理:柠檬酸(H3C6H5O7·H2O)溶液具有较好的缓冲性能,当SO2气体通过柠檬酸盐液体时,烟气中的SO2与水中H发生反应生成H2SO3络合物,SO2吸收率在99%以上。这种方法仅适于低浓度SO2烟气,而不适于高浓度SO2气体吸收,应用范围比较窄[3]。
另外,还有海水脱硫法、磷铵复肥法、液相催化法等湿法烟气脱硫技术。
2.2 干法烟气脱硫技术
优点:干法烟气脱硫技术为气同反应,相对于湿法脱硫系统来说,设备简单,占地面积小、投资和运行费用较低、操作方便、能耗低、生成物便于处置、无污水处理系统等。
缺点:但反应速度慢,脱硫率低,先进的可达60-80%。但目前此种方法脱硫效率较低,吸收剂利用率低,磨损、结垢现象比较严重,在设备维护方面难度较大,设备运行的稳定性、可靠性不高,且寿命较短,限制了此种方法的应用。
分类:常用的干法烟气脱硫技术有活性碳吸附法、电子束辐射法、荷电干式吸收剂喷射法、金属氧化物脱硫法等。
典型的干法脱硫系统是将脱硫剂(如石灰石、白云石或消石灰)直接喷入炉内。以石灰石为例,在高温下煅烧时,脱硫剂煅烧后形成多孔的氧化钙颗粒,它和烟气中的SO2反应生成硫酸钙,达到脱硫的目的。
A 活性碳吸附法:
原理:SO2被活性碳吸附并被催化氧化为三氧化硫(SO3),再与水反应生成H2SO4,饱和后的活性碳可通过水洗或加热再生,同时生成稀H2SO4或高浓度SO2。可获得副产品H2SO4,液态SO2和单质硫,即可以有效地控制SO2的排放,又可以回收硫资源。该技术经西安交通大学对活性炭进行了改进,开发出成本低、选择吸附性能强的ZL30,ZIA0,进一步完善了活性炭的工艺,使烟气中SO2吸附率达到95.8%,达到国家排放标准[4]。
B 电子束辐射法:
原理:用高能电子束照射烟气,生成大量的活性物质,将烟气中的SO2和氮氧化物氧化为SO3和二氧化氮(NO2),进一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3),并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收剂吸收
C 荷电干式吸收剂喷射脱硫法(CD.SI):
原理:吸收剂以高速流过喷射单元产生的高压静电电晕充电区,使吸收剂带有静电荷,当吸收剂被喷射到烟气流中,吸收剂因带同种电荷而互相排斥,表面充分暴露,使脱硫效率大幅度提高。此方法为干法处理,无设备污染及结垢现象,不产生废水废渣,副产品还可以作为肥料使用,无二次污染物产生,脱硫率大于90%[7],而且设备简单,适应性比较广泛。但是此方法脱硫靠电子束加速器产生高能电子;对于一般的大型企业来说,需大功率的电子枪,对人体有害,故还需要防辐射屏蔽,所以运行和维护要求高。四川成都热电厂建成一套电子脱硫装置,烟气中SO2的脱硫达到国家排放标准。
D 金属氧化物脱硫法:
原理:根据SO2是一种比较活泼的气体的特性,氧化锰(MnO)、氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe3O4)、氧化铜(CuO)等氧化物对SO2具有较强的吸附性,在常温或低温下,金属氧化物对SO2起吸附作用,高温情况下,金属氧化物与SO2发生化学反应,生成金属盐。然后对吸附物和金属盐通过热分解法、洗涤法等使氧化物再生。这是一种干法脱硫方法,虽然没有污水、废酸,不造成污染,但是此方法也没有得到推广,主要是因为脱硫效率比较低,设备庞大,投资比较大,操作要求较高,成本高。该技术的关键是开发新的吸附剂。
以上几种SO2烟气治理技术目前应用比较广泛的,虽然脱硫率比较高,但是工艺复杂,运行费用高,防污不彻底,造成二次污染等不足,与我国实现经济和环境和谐发展的大方针不相适应,故有必要对新的脱硫技术进行探索和研究。
2.3 半干法烟气脱硫技术
半干法脱硫包括喷雾干燥法脱硫、半干半湿法脱硫、粉末一颗粒喷动床脱硫、烟道喷射脱硫等。
A 喷雾干燥法[5]:
喷雾干燥脱硫方法是利用机械或气流的力量将吸收剂分散成极细小的雾状液滴,雾状液滴与烟气形成比较大的接触表面积,在气液两相之间发生的一种热量交换、质量传递和化学反应的脱硫方法。一般用的吸收剂是碱液、石灰乳、石灰石浆液等,目前绝大多数装置都使用石灰乳作为吸收剂。一般情况下,此种方法的脱硫率65%~85%。其优点:脱硫是在气、液、固三相状态下进行,工艺设备简单,生成物为干态的CaSO、CaSO,易处理,没有严重的设备腐蚀和堵塞情况,耗水也比较少。缺点:自动化要求比较高,吸收剂的用量难以控制,吸收效率不是很高。所以,选择开发合理的吸收剂是解决此方法面临的新难题。B 半干半湿法:
半干半湿法是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法,其脱硫效率和脱硫剂利用率等参数也介于两者之间,该方法主要适用于中小锅炉的烟气治理。这种技术的特点是:投资少、运行费用低,脱硫率虽低于湿法脱硫技术,但仍可达到70%tn,并且腐蚀性小、占地面积少,工艺可靠。工业中常用的半干半湿法脱硫系统与湿法脱硫系统相比,省去了制浆系统,将湿法脱硫系统中的喷入Ca(OH):水溶液改为喷入CaO或Ca(OH):粉末和水雾。与干法脱硫系统相比,克服了炉内喷钙法SO2和CaO反应效率低、反应时间长的缺点,提高了脱硫剂的利用率,且工艺简单,有很好的发展前景。
C 粉末一颗粒喷动床半千法烟气脱硫法:
技术原理:含SO2的烟气经过预热器进入粉粒喷动床,脱硫剂制成粉末状预先与水混合,以浆料形式从喷动床的顶部连续喷人床内,与喷动粒子充分混合,借助于和热烟气的接触,脱硫与干燥同时进行。脱硫反应后的产物以干态粉末形式从分离器中吹出。这种脱硫技术应用石灰石或消石灰做脱硫剂。具有很高的脱硫率及脱硫剂利用率,而且对环境的影响很小。但进气温度、床内相对湿度、反应温度之间有严格的要求,在浆料的含湿量和反应温度控制不当时,会有脱硫剂粘壁现象发生。
D 烟道喷射半干法烟气脱硫:
该方法利用锅炉与除尘器之间的烟道作为反应器进行脱硫,不需要另外加吸收容器,使工艺投资大大降低,操作简单,需场地较小,适合于在我国开发应用。半干法烟道喷射烟气脱硫即往烟道中喷人吸收剂浆液,浆滴边蒸发边反应,反应产物以干态粉末出烟道。新兴的烟气脱硫方法以及当前研究的热点
最近几年,科技突飞猛进,环境问题已提升到法律高度。我国的科技工作者研制出了一些新的脱硫技术,但大多还处于试验阶段,有待于进一步的工业应用验证。
3.1 硫化碱脱硫法
由Outokumpu公司开发研制的硫化碱脱硫法主要利用工业级硫化纳作为原料来吸收SO2工业烟气,产品以生成硫磺为目的。反应过程相当复杂,有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物质生成,由生成物可以看出过程耗能较高,而且副产品价值低,华南理工大学的石林经过研究表明过程中的各种硫的化合物含量随反应条件的改变而改变,将溶液pH值控制在5.5—6.5之间,加入少量起氧化作用的添加剂TFS,则产品主要生成Na2S203,过滤、蒸发可得到附加值高的5H 0·Na2S203,而且脱硫率高达97%,反应过程为:SO2+Na2S=Na2S203+S。此种脱硫新技术已通过中试,正在推广应用。
3.2 膜吸收法
以有机高分子膜为代表的膜分离技术是近几年研究出的一种气体分离新技术,已得到广泛的应用,尤其在水的净化和处理方面。中科院大连物化所的金美等研究员创造性地利用膜来吸收脱出SO2气体,效果比较显著,脱硫率达90%。过程是:他们利用聚丙烯中空纤维膜吸收器,以NaOH溶液为吸收液,脱除SO2气体,其特点是利用多孔膜将气体SO2气体和NaOH吸收液分开,SO2气体通过多孔膜中的孔道到达气液相界面处,SO2与NaOH迅速反应,达到脱硫的目的。此法是膜分离技术与吸收技术相结合的一种新技术,能耗低,操作简单,投资少。
3.3 微生物脱硫技术
根据微生物参与硫循环的各个过程,并获得能量这一特点,利用微生物进行烟气脱硫,其机理为:在有氧条件下,通过脱硫细菌的间接氧化作用,将烟气中的SO2氧化成硫酸,细菌从中获取能量。
生物法脱硫与传统的化学和物理脱硫相比,基本没有高温、高压、催化剂等外在条件,均为常温常压下操作,而且工艺流程简单,无二次污染。国外曾以地热发电站每天脱除5t量的H:S为基础;计算微生物脱硫的总费用是常规湿法50%[6]。无论对于有机硫还是无机硫,一经燃烧均可生成被微生物间接利用的无机硫SO2,因此,发展微生物烟气脱硫技术,很具有潜力。四川大学的王安等人在实验室条件下,选用氧化亚铁杆菌进行脱硫研究,在较低的液气比下,脱硫率达98%。
4、烟气脱硫技术发展趋势
目前已有的各种技术都有自己的优势和缺陷,具体应用时要具体分析,从投资、运行、环保等各方面综合考虑来选择一种适合的脱硫技术。随着科技的发展,某一项新技术韵产生都会涉及到很多不同的学科,因此,留意其他学科的最新进展与研究成果,并把它们应用到烟气脱硫技术中是开发新型烟气脱硫技术的重要途径,例如微生物脱硫、电子束法脱硫等脱硫新技术,由于他们各自独特的特点都将会有很大的发展空间。随着人们对环境治理的日益重视和工业烟气排放量的不断增加,投资和运行费用少、脱硫效率高、脱硫剂利用率高、污染少、无二次污染的脱硫技术必将成为今后烟气脱硫技术发展的主要趋势。
各种各样的烟气脱硫技术在脱除SO2的过程中取得了一定的经济、社会和环保效益,但是还存在一些不足,随着生物技术及高新技术的不断发展,电子束脱硫技术和生物脱硫等一系列高新、适用性强的脱硫技术将会代替传统的脱硫方法。
参考文献:
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[4] 石林,等.硫化碱溶液脱除工业烟气中的二氧化硫[J],中山大学学报论丛,1997,5.
[5] 孙胜奇,陈荣永等.我国二氧化硫烟气脱硫技术现状及进展[J].2005,29(1):44-47 干法烟气脱硫是反应在无液相介入的完全干燥的状态下进行,反应产物也为干粉状,不存在腐蚀、结露等问题。干法主要有炉内喷钙烟气脱硫、炉内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫、活性炭吸附—再生烟气脱硫等技术。
(1)炉内喷钙烟气脱硫技术
炉内喷钙烟气脱硫是把钙基吸收剂如石灰石、白云石等喷到炉膛燃烧室上部温度低于1200℃的区域,随后石灰石瞬时煅烧生成CaO,新生的CaO与SO2进行硫酸盐化反应生成CaSO4,并随飞灰在除尘器中收集。该反应过程是非常复杂的,主要由石灰石的煅烧、CaO/SO2硫酸盐化反应和CaCO3/SO2直接硫酸化反应等组成。曾经认为是简单反应的CaO/SO2硫酸盐化反应,现在被认为是复杂的高温、瞬时的多相反应。吸收剂的类型、新生CaO的微孔结构、温度、时间等诸多参数影响着硫酸盐化反应过程。因此,炉内喷钙烟气脱硫仍是一个值得研究的课题。炉内喷钙烟气脱硫技术的特点是投资省、占地面积小、易于在老锅炉上改造,不足之处是脱硫效率低,钙利用率低。为此,可以通过加装一些设备提高炉内喷钙的SO2脱除率。最简单的方法是在除尘器之前向烟道内喷水,这能使脱硫率提高10%。反应产物再循环也是提高脱硫率和石灰石利用率的有效方法。被除尘设备(ESP或布袋除尘器)收集下来的反应产物经过一些调整后,喷入炉膛或管道并循环数次,使脱硫率达到70%以上。
(2)炉内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫技术
炉内喷钙在除尘装置如ESP之前喷水增湿,使未反应的CaO活化,提高烟气中SO2的脱除效率。芬兰IVO公司把烟气增湿这一概念进行了扩展,开发出炉内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫工艺(LIFAC)。该工艺除了保留炉内喷射石灰石粉脱硫系统,在炉后烟道上增设了一个独立的活化反应器,将炉内未反应完的CaO通过雾化水进行活化后再次脱除烟气中的SO2。LIFAC工艺可以分步实施,以满足用户在不同阶段对脱硫效率的要求。可分三步实施:石灰石炉内喷射→烟气增湿及干灰再循环→加湿灰浆再循环。第一步通过石灰石粉喷入炉膛可得到25%~35%的脱硫率,该步的投资需要量很小,一般为整个脱硫系统费用的10%。在第二步中活化塔是核心,烟气要进行增湿和脱硫灰再循环,可使脱硫效率达到75%,该步的投资大约是脱硫系统总费用的85%。增加第三步灰浆再循环后脱硫效率可增至85%,而投资费用仅为总费用的5%。分步实施可以在原有锅炉上进行。这样非常独特的优点使得用户在计划自己的投资和满足排放标准方面有更大的灵活性。该工艺1985年在芬兰建成了第1套工业化装置后短短几年,就在多个国家应用。南京下关电厂引进芬兰IVO公司全套LIFAC技术,配套125MW机组,燃煤含硫0.92%时,脱硫率为75%左右,该脱硫工程已于1998年投入运行。
(3)活性炭吸附-再生烟气脱硫技术
活性炭吸附-再生烟气脱硫技术最早出现在19世纪70年代后期,已有数种工艺在日本、德国、美国等得到工业应用,其代表方法有日立法、住友法、鲁奇法、BF法及Reidluft法等。目前已由火电厂扩展到石油化工、硫酸及肥料工业等领域。
活性炭脱硫的主要特点:过程比较简单,再生过程中副产物很少;吸附容量有限,须在低气速(0.3~1.2m/s)下运行,因而吸附器体积较大;活性炭易被废气中的O2氧化而导致损耗;长期使用后,活性炭会产生磨损,并因微孔堵塞丧失活性。
一般认为当烟气中没有氧和水蒸气存在时,用活性炭吸附SO2仅为物理吸附,吸附量较小,而当烟气中有氧和水蒸气存在时,在物理吸附过程中,还会发生化学吸附。这是由于活性炭表面具有催化作用,使吸附的SO2被烟气中的O2氧化为SO3,SO3再与水蒸气反应生成硫酸,使其吸附量大为增加,该过程可表示为:SO2→SO2*(物理吸附),O2→O2*(物理吸附),H2O→H2O*(物理吸附),2SO2*+ O2*→2SO3*(化学吸附),SO3*+ H2O*→H2SO4*(化学吸附),H2SO4*+ nH2O*→H2SO4•H2O*(化学吸附)。
活性炭吸附SO2后,在其表面形成的硫酸存在于活性炭的微孔中,降低其吸附能力,因此需把存在于微孔中的硫酸取出,使活性炭再生。再生方法包括洗涤再生和加热再生两种。两种方法中,以洗涤再生较为简单、经济。洗涤再生法是通过洗涤活性炭床层使炭孔内的酸液不断排出炭层,从而恢复炭的催化活性。因为脱硫过程在炭内形成的稀硫酸几乎全部以离子形态形式存在,而活性炭有吸附选择性能,对这些离子化物质的吸着力非常薄弱,可以通过洗涤造成浓度差扩散使炭得到再生,该再生法常常用于固定床吸附流程中。对于固定床,其流程为烟气经除尘后,送入吸附塔。吸附塔可以并联或串联运行。并联时的脱硫效率为80%左右,串联可达到90%。各塔吸附SO2达饱和后,轮流进行水洗,用水量为活性炭重量的4倍,水洗时间为10h,可得到浓度为10%~20%的硫酸,稀硫酸可用浸没燃烧装置浓缩至70%。
活性炭加热再生常采用移动床吸附脱硫流程。该流程为烟气送入吸附塔与活性炭错流接触,SO2被活性炭吸附而脱除,净化烟气经烟囱排入大气。吸附了SO2的活性炭被送入脱附塔,先在换热器内预热至300℃,再与300℃的过热水蒸气接触,活性炭上的硫酸被还原成SO2放出。脱硫后的活性炭与冷空气进行热交换而被冷却至150℃后,送至空气处理槽,与预热过的空气接触,进一步脱除SO2,然后送入吸附塔循环使用。从脱附塔产生的SO2、CO2和水蒸气经过换热器除去水汽后,送入硫酸厂,此工艺脱硫率可达90%以上。吸附法常用的吸附剂除活性炭外,还有用活性焦、分子筛、硅胶等吸附介质。活性焦比活性炭的经济性要好,表现出较大的应用潜力。活性炭或活性焦吸附法烟气脱硫能否得到应用的关键是解决副产物稀硫酸的应用市场及提高它们吸附性能。
随着循环经济理念不断地扩展,国内外对活性炭或活性焦吸附-再生烟气脱硫技术表现出浓厚的兴趣,该技术特别适合于缺水、脱硫石膏无法综合利用的区域。因此,国内已有多家单位正在开展该技术的工业试验,有望今后能在大型机组上应用。
第三篇:脱硫技术简介
脱硫技术简介
石灰石(石灰)—石膏湿式洗涤法脱硫工艺
石灰石(石灰)—石膏湿式洗涤法脱硫工艺是最典型的湿法脱硫工艺。此工艺的主要特点是:脱硫效率高达95%以上;技术成熟,运行可靠性高,国外火电厂投运率一般可达98%以上;对煤种变化的适应性强,适用于任何含硫量的煤种;占地面积较大,一次性建设投资相对较大;吸收剂资源丰富,价格便宜;脱硫副产物便于综合利用。
石灰石(石灰)—石膏湿式洗涤法脱硫是目前世界上技术最为成熟、应用最多的脱硫工艺,特别在美国、德国和日本,应用该工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的80%以上,应用的单机容量已达100万千瓦。
喷雾干燥法脱硫工艺
喷雾干燥法是典型的半干法脱硫工艺,以石灰为脱硫吸收剂。石灰经消化并加水制成消石灰乳,在吸收塔内,被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触,与烟气中的SO2发生化学反应生成CaSO3,烟气中的SO2被脱除。
喷雾干燥法脱硫工艺具有技术成熟、工艺流程较为简单、系统可靠性高等特点,脱硫率可达到85%。该工艺在美国及西欧一些国家有一定应用范围,约为8%。脱硫灰渣可用作制砖、筑路,但多为抛弃至灰场或回填废旧矿坑。
烟气循环流化床脱硫工艺
烟气循环流化床脱硫是近年发展较快的半干法脱硫工艺。一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂,也可采用其他对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。由于吸收剂反复循环达百次之多,利用率较高。
此工艺所产生的副产物呈干粉状,适合作废矿井回填、道路基础等。典型的烟气循环流化床脱硫工艺,当燃煤含硫量为2%左右,钙硫比不大于1.3时,排烟温度约70℃,脱硫率可达90%。此工艺在国外目前应用在10-20万千瓦等级机组。由于其占地面积少,投资较省,尤其适合于老机组烟气脱硫改造。
炉内喷钙加尾部增湿活化脱硫工艺
炉内喷钙脱硫工艺属干法,利用烟气载热完成钙基脱硫剂的煅烧过程,煅烧后的脱硫剂与烟气中的SO2反应生成亚硫酸钙。该脱硫工艺系统简单,投资低,但脱硫效率也很低。因而,出现了其改进型的工艺,即炉内喷钙加尾部增湿活化脱硫工艺,在炉内喷钙加尾部增湿活化脱硫工艺的基础上增加了增湿段,提高未反应脱硫剂的活性,从而使之继续参与脱硫反应。该脱硫工艺在芬兰、美国、加拿大、法国等国家得到应用,采用这一脱硫技术的最大单机容量达30万千瓦。
海水脱硫工艺
海水脱硫工艺是利用海水的碱度实现脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法。在脱硫吸收塔内,大量海水喷淋洗涤进入吸收塔内的燃煤烟气,烟气中的二氧化硫被海水吸收而除去,净化后的烟气经除雾器除雾、经烟气换热器加热后排放。
海水脱硫工艺适用于靠海边、海水置换条件较好、用海水作为冷却水、燃用低硫煤的电厂。此种工艺最大问题是烟气脱硫后可能产生的重金属沉积和对海洋环境的影响需要长时间的观察才能得出结论,因此在环境质量比较敏感和环保要求较高的区域需慎重考虑。
电子束法脱硫工艺
该工艺流程由排烟预除尘、烟气冷却、喷氨、电子束照射和副产品捕集等环节组成,可同时脱硫脱硝,但脱硫效率很低。脱硫脱硝的副产物是粉状微粒硫酸氨(NH4)2SO4和硝酸氨NH4NO3的混合粉体,是农业生产用化肥,但其使用的安全性应当验证。
来源:《中国华能》(2006-6)
第四篇:电厂脱硫废水技术总结p
电厂脱硫废水技术总结
简介: 我国是世界上最大的煤炭生产和消费国,煤炭在中国能源结构中的比例高达76.2%,我国排放的SO2 90%均来自于燃煤。近几年,我国虽然采取了排污收费政策,但每年的SO2排放量仍超过2000万吨,酸雨污染面积迅速扩大,对我国农作物、森林和人体健康等方面造成巨大损害,也成为制约我国经济、社会可持续发展的重要因素,因此,对SO2排放的控制已势在必行。关键字:电厂脱硫废水 脱硫除尘废水处理技术 国内外脱硫除尘及废水处理技术发展的严峻形势和应用前景
我国是世界上最大的煤炭生产和消费国,煤炭在中国能源结构中的比例高达76.2%,我国排放的SO2 90%均来自于燃煤。近几年,我国虽然采取了排污收费政策,但每年的SO2排放量仍超过2000万吨,酸雨污染面积迅速扩大,对我国农作物、森林和人体健康等方面造成巨大损害,也成为制约我国经济、社会可持续发展的重要因素,因此,对SO2排放的控制已势在必行。
烟气脱硫是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式,是控制二氧化硫污染的主要技术手段。国外烟气脱硫技术研究始于十九世纪五十年代,目前已有数千套烟气脱硫装置投入运行。在成功地控制了二氧化硫污染的同时,各发达国家已形成烟气脱硫相关环保产业。我国自60年代就开始了零星的烟气脱硫研究,80年代后期开始列为重点课题,但由于燃煤这部分烟气流量大,SO2浓度低,技术难度较大,到目前为止,较大机组的国产化脱硫设备仍无较大突破。目前,通过国外技术的引进、吸收和消化,已在近年来建成了多座具有工业规模、行之有效的脱硫示范装置,为我国脱硫市场的快速发展奠定了基础。
在1998年1月国务院以国函〔1998〕5号文批复的国家环保局制定的《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》中要求“两控区”内火电厂做到:到2000年达标排放;除以热定电的热电厂外,禁止在大中城市城区及近郊区新建燃煤火电厂;新建、改造燃煤含硫量大于1%的电厂,必须建设脱硫设施;现有燃煤含硫量大于1%的电厂,要在2000年前采取减排措施;在2010年前分期分批建成 1 脱硫设施或采取其他有相应效果的减排二氧化硫措施。另外,新修订的“大气法”对SO2的排放要求更加严格。2 国内外脱硫除尘废水处理技术综述
锅炉烟气湿法脱硫(石灰石/石膏法)过程产生的废水来源于吸收塔排放水。为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡,防止烟气中可溶部分即氯浓度超过规定值和保证石膏质量,必须从系统中排放一定量的废水,废水主要来自石膏脱水和清洗系统。废水中含有的杂质主要包括悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属,其中很多是国家环保标准中要求严格控制的第一类污染物。石灰石—石膏法是目前使用中最广泛的一种烟气脱硫法,它能高效脱除烟气中的硫。脱硫FGD的废水必须综合考虑如下污染物的去除效率和程度: 1)pH值(随FGD流程不同有差异,一般为1~6.5); 2)浮物固体成分及含量; 3)石膏过饱和度; 4)重金属含量。
对于湿法烟气脱硫技术,一般应控制氯离子含量小于2000mg/L。脱硫废液呈酸性(pH4~6),悬浮物质量分数为9000~12700mg/L,一般含汞、铅、镍、锌等重金属以及砷、氟等非金属污染物脱硫废水,属弱酸性,故此时许多重金属离子仍有良好的溶解性。所以,脱硫废水的处理主要是以化学、机械方法分离重金属和其它可沉淀的物质,如氟化物、亚硫酸盐和硫酸盐。2.1 现行国外典型脱硫除尘废水处理技术
国内现行的典型废水处理方法均是基于脱硫除尘废水的排放特征衍生而来,针对不同种类的污染物,其各自的去除机理如下: 1)酸碱度调节(去除)先在废水中加入石灰乳或其它碱性化学试剂(如:NaOH等),将pH值调至6~7,为后续处理工艺环节创造良好的技术条件,同时在该环节可以有效去除氟化物(产品CaF2沉淀)和部分重金属。然后加入石灰乳、有机硫和絮凝剂,将pH升至8~9,使重金属以氢氧化物和硫化物的形式沉淀。2)汞、铜等重金属的去除
沉淀分离是一种常用的金属分离法,除活泼金属外,许多金属的氢氧化物的溶解度较小。故脱硫废水一般采用加入可溶性氢氧化物,如氢氧化钠(NaOH),产生氢氧化物沉淀来分离重金属离子。值得一提的是,由于在不同的pH值下,金属氢氧化物的溶度积相差较大,故反应时应严格控制其pH值。
在脱硫废水处理中,一般控制pH值8.5~9.0之间,在这一范围内可使一些重金属,如铁、铜、铅、镍和铬生成氢氧化物沉淀。对于汞、铜等重金属,一般采用加入可溶性硫化物如硫化钠(Na2S),以产生Hg2S、CuS等沉淀,这两种沉淀物质溶解度都很小,溶度积数量级在10-40~1050之间。
对于汞使用硫化钠,只要添加小于1mg/LS2--,就可对小于10μg/L浓度的汞产生作用。为了改善重金属析出过程,制备一种能良好沉淀的泥浆,一般可使用三价铁盐如FeCl3及一般为阴离子态的絮凝剂。通过以上两级处理,即可使重金属达标排放。以加拿大Lam bton电厂为例,一般脱硫废水处理工艺见图1。
图1 加拿大Lam btom电厂脱硫废水处理工艺
还有一些工艺,以Ca(OH)2代替NaOH,反应过程中同时产生CaF2、CaSO3、CaSO4沉淀物,以分离氟化物、亚硫酸盐、硫酸盐等盐类物质。采用Steinmullerj技术的波兰RAFAKO公司认为,使用Ca(OH)2溶液,通过加絮凝剂、助凝剂还可沉淀CaCl2分离Cl-。另外,德国一些公司,使用同样有选择作用的TMT(Trimer~capto-trianzin)替代Na2S来沉淀汞,这种工艺相对操作简单。德国BABCOCK公司典型脱硫废水处理工艺流程如图2。
图2 德国BABCOCK公司典型脱硫废水处理工艺
2.2国内现行典型脱硫除尘废水处理技术综述
在消化、吸收和引进国外先进脱硫技术的基础上,随着环境保护工作的逐年加强,脱硫除尘废水的稳妥达标处理也日益得到高度关注,结合国内电厂脱硫废水的实际情况:
1)湿法脱硫废水的主要特征是呈现弱酸性,pH值低于5.7;悬浮物高,但颗粒细小,主要成分为粉尘和脱硫产物(CaSO4和CaSO3);
2)含有可溶性的氯化物和氟化物、硝酸盐等;还有Hg、Pb、Ni、As、Cd、Cr等重金属离子。
由此国内的处理技术基本基于如上废水的排放性质,采用物化法针对不同种类的污染物,分别创造合宜的理化反应条件,使之予以彻底去除,基本分为如下几个主要反应步骤:
1)先行加入碱液,调整废水pH值,在调整酸碱度的同时,为后续处理工艺环节创造适宜的反应条件;
2)加入有机硫化物、絮凝剂和适量的助凝剂,通过机械搅拌创造合适的反应梯度使废水中的大部分重金属形成沉淀物并沉降下来;
3)通过投加的絮凝剂和适宜的反应条件,使得废水中的大部分悬浮物沉淀下来,通过澄清池(斜板沉淀池)予以去除;
4)加入絮凝剂使沉淀浓缩成为污泥,污泥被送至灰场堆放。废水的pH值和悬浮物达标后直接外排,其大致的工艺处理流程见图3。
图3 脱硫除尘废水处理工艺流程(国内)脱硫废水处理包括以下4个步骤: 1)废水中和
反应池由3个隔槽组成,每个隔槽充满后自流进入下个隔槽,在脱硫废水进入第1隔槽的同时加入一定量的石灰浆液,通过不断搅拌,其pH值可从5.5左右升至9.0以上。2)重金属沉淀
Ca(OH)2的加入不但升高了废水的pH值,而且使Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr3+等重金属离子生成氢氧化物沉淀。一般情况下3价重金属离子比2价离子更容易沉淀,当pH值达到9.0~9.5时,大多数重金属离子均形成了难溶氢氧化物。同时石灰浆液中的Ca2+还能与废水中的部分F-反应,生成难溶的CaF2;与As3+络合生成Ca(AsO.3)2等难溶物质。此时Pb2+、Hg2+仍以离子形态留在废水中,所以在第2隔槽中加入有机硫化物(TMT—15),使其与Pb2+、Hg2+反应形成难溶的硫化物沉积下来。3)絮凝反应
经前2步化学沉淀反应后,废水中还含有许多细小而分散的颗粒和胶体物质,所以在第3隔槽中加入一定比例的絮凝剂FeClSO4,使它们凝聚成大颗粒而沉积下 6 来,在废水反应池的出口加入阳离子高分子聚合电解质作为助凝剂,来降低颗粒的表面张力,强化颗粒的长大过程,进一步促进氢氧化物和硫化物的沉淀,使细小的絮凝物慢慢变成更大、更容易沉积的絮状物,同时脱硫废水中的悬浮物也沉降下来。4)浓缩/澄清
絮凝后的废水从反应池溢流进入装有搅拌器的澄清/浓缩池中,絮凝物沉积在底步并通过中立浓缩成污泥,上部则为净水。大部分污泥经污泥泵排到灰浆池,小部分污泥作为接触污泥返回废水反应池,提供沉淀所需的晶核。上部净水通过澄清/浓缩池周边的溢流口自流到净水箱,净水箱设置了监测净水pH值和悬浮物的在线监测仪表,如果pH和悬浮物达到排水设计标准则通过净水泵外排,否则将其送回废水反应池继续处理,直到合格为止。
第五篇:瓦斯隧道施工技术总结
瓦斯隧道施工技术总结
1概述
1.1兰渝纸坊隧道是高瓦斯隧道,公司申请了科研项目,目前正在推进中。1.2本总结基于我们编制的施工组织设计,为使大家对该隧道有一个详尽的了解,编写时与总结无关的一些内容没有删除。
1.3 文中的相关设计参数取自《瓦斯隧道施工技术指南》。2工程概况 2.1施工简介
纸坊隧道位于甘肃省岷县县城东边,于洮河右岸岷县奈子沟村东侧山坡进洞,在岷县正龙饲料厂后山坡出洞。隧道位于西秦岭中山区。山高沟深,地形起伏很大,洞身最大埋深248米,梁顶植被覆盖较好。隧道起里程为DK201+817-DK206+952,全长5135米双线隧道。隧道除进口段1037.809米,出口段797.856米位于R=4000m的曲线上,其余段落位于直线上,隧道内线路分别为5.5‰和-3‰的人字行坡。隧道进、出位于国道G212路边,交通方便。2.2工程地质、瓦斯情况
按照设计施工图纸资料,该隧道工程范围内二叠系下统地层内含炭质板岩,存在产生瓦斯等有害气体产生的地质条件,设计说明中具体瓦斯含量未明确。3施工方案 3.1总体施工方案
隧道通风采用压入式的通风方式;瓦斯检测采用人工检测检测方式;隧道施工采用三台阶七步开挖法施工,人工风钻打眼,光面爆破,超前小导管和喷射砼支护,台阶法开挖,防爆挖掘机辅助防爆装载机挖、装,防爆自卸汽车运输,二次衬砌采用模板台车衬砌,砼在洞外集中拌和,防爆砼运输车运输,泵送入模。
二次衬砌在开挖、初期支护完成并满足有关要求后立即施工,尽快封闭,减少瓦斯溢出量。
3.2 重、难点施工方案
隧道施工的通风方案、瓦斯监控方案、供电方案及机械防爆性能改装是实施性施工方案的重、难点。3.2.1 通风要求
综合考虑纸坊隧道的实际情况,通风方案回风风速按0.5m/s设计,为防止瓦斯积聚,对如塌腔、模板台车、加宽段、避车洞等处增加局扇或高压风进行解决,对于一般段落采用射流风机卷吸升压以提高风速,从而解决回风流瓦斯的层流问题。3.2.2 瓦斯含量
根据《铁路瓦斯隧道技术规范》,对隧道内不同地段的瓦斯浓度有不同的要求,具体内容见下表。为确保施工安全,本隧通风瓦斯浓度按0.5%考虑。
隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施表 3.2.3 通风的连续性
根据《铁路瓦斯隧道技术规范》7.2.9瓦斯隧道施工期间,应实施连续通风。因检修、停电等原因停风时,必须撤出人员,切断电源。4方案概述
洞口安装1台SDF(C)No13型轴流多速通风机通过φ1.8m双抗风管(阻燃、抗静电)将新鲜空气送至掌子面。通风机设在洞外距洞口12m处。风管最前端距掌子面5m。
4.1.通风管要求
通风管选用抗静电阻燃风管,直径为1.8m。4.2 隧道风机配置数量表
风机、凤管配置数量表 4.3 瓦斯监控方案 4.3.1瓦斯监控要求
瓦斯隧道施工期间,建立瓦斯通风监控、检测的组织系统,测定气象参数、瓦斯浓度、风速、风量等参数。低瓦斯工区可用便携式瓦检仪,高瓦斯工区和瓦斯突出工区除便携式瓦检仪外,尚应配置高浓度瓦检仪和瓦斯自动检测报警断电装置并配备救护队。4.3.2监控方案总述
根据要求,结合本隧道特点,采用人工监控体系,配备便携式甲烷检测报警仪,在检测到瓦斯浓度>0.5%时报警,瓦斯浓度>1%时立即停机。
在工作面的上隅角设置便携式甲烷检测报警仪,在检测到瓦斯浓度>0.5%时报警,瓦斯浓度>1%时命令切断作业区电源,工人停止作业,瓦斯浓度>1.5%时撤出作业人员。对需人工检测的部位,保证每15分钟检测一次,在瓦斯浓度>1.5%时,保证每5分钟检测一次。仪器设备的检验按照《铁路瓦斯隧道技术规范》附录C瓦斯测定仪检测质量的控制及厂家的使用说明书进行定期检定,编制相应的管理制度。4.3.3瓦斯监控管理
成立专人的瓦斯监控系统安装、使用、维修、维护的班组。4.4 机械的防爆性能改装方案 4.4.1 机械要求
(1)隧道内非瓦斯工区和低瓦斯工区的电气设备与作业机械可使用非防爆型,其行走机械严禁驶入高瓦斯工区和瓦斯突出工区。
(2)隧道内高瓦斯工区和瓦斯突出工区的电气设备与作业机械必须使用防爆型。4.4.2 机械的改装
应对施工机械进行防爆性能改装,以满足施工要求。
(1)改装的机械表
(2)改装后机械的性能 ①防爆柴油机的技术要求: 排气温度不超过70℃; 水箱水位下降设定值; 机体表面温度不超过150℃; 电器系统采用防爆装置; 启动系统采用防爆装置;
以上各项设定值是光指标、声报警,延时60s自动停车; 防爆柴油机采用低水位报警和温度过高报警。
②排气系统中一氧化碳、氮气化物含量不超过国家设定排放标准。改装柴油机防爆系列按照国家柴油机的技术规范和要求标准。4.5供电方案 4.5.1 供电要求
依据《铁路瓦斯隧道技术规范》8.1.3“高瓦斯工区供电应配置两路电源。工区内采用双电源线路,其电源线上不得分接隧道以外的任何负荷。”的要求,本隧道供电方案为各自独立系统,洞内电器全部采用防爆型。4.5.2 供电设计
(1)隧道内设两回路电源线路,主要供隧道内射流风机、照明及局扇使用,当一回路运行时,另一回路备用,以保证供电的连续性。
(2)隧道施工长度达2550m,需高压进洞,变压器采用矿用防爆型,容量为315KVA。电压波动范围,高压为额定值的±5%,低压为额定值±10%。
(3)洞内的高压电缆应使用有屏蔽的监视型橡套电缆,低压电缆应使用不延燃橡套电缆,各种电缆的分支连接,必须使用与电缆配套的防爆连接器、接线盒。(4)为保证隧道的正常通风及照明,左右洞各备用1台630KW发电机,在停电15分钟内,启动发电机供隧道内通风、监测及照明。(5)进入隧道内的供电线路,在隧道洞口处装设避雷装置。(6)施工照明
洞内照明系统采用由洞内防爆变压器输出经矿用防爆主电缆在各相应地段设置照明及信号专用ZXB4型综合保护装置,将380V三相中性点不接地电源降为127V,用分支电缆、防爆接线合接入防爆灯具,以满足道路和施工的需要。
固定敷设的电线采用铠装铅包纸绝缘电缆。铠装聚氯乙稀或不延燃橡套电缆;移动式或手持式电气设备的电缆,采用专用不延燃橡套电缆;开挖面采用铜芯质电缆。隧道内照明灯具在已衬砌地段的固定照明灯具采用EXdⅡ型防爆照明灯。开挖工作面附近固定照明灯具采用EXdⅠ型矿用防爆照明灯。移动照明全部采用矿灯。4.6 施工通讯方案
在掌子面和洞口及值班室设置防爆应急电话,确保信息安全畅通。
隧道内固定敷设的通信、信号和控制用电缆全部采用铠装电缆、不延燃橡套电缆或矿用塑料电缆。
为防止雷电波及隧道内引起瓦斯事故,通信线路在隧道洞口处装设熔断器和避雷装置。
5关键岗位的岗位职责 5.1门岗岗位职责
5.1.1门岗应熟练掌握瓦斯隧道施工的相关知识,了解瓦斯浓度限值和处理措施,随时了解洞内施工状况。
5.1.2负责瓦斯隧道进洞人员的安全检查工作。5.1.3负责隧道洞门口的警戒工作。
5.1.4负责瓦斯隧道突发异常情况的报告工作。5.1.5严格执行进洞人员登记和检身制度,未经许可不得让与隧道施工无关的人员进入洞内。
5.1.6严格按规定没收进洞人员的手机、香烟、打火机、钥匙串等火种和电子设备、物品并做好记录上报工区负责人。
5.1.7严禁穿着化纤衣服、喝酒人员进入洞内,5.1.8加强与瓦检员及通风工的联系。未通风及瓦斯浓度超标情况下,严禁相关人员入内。
5.1.9严格执行进出洞人员挂牌、摘牌清点制度。
5.1.10严格清点、检查进洞作业人员携带的工具、安全防护用品、机具设备等是否符合安全规定。不符合规定或发现异常情况时严禁进洞并报告项目负责人。5.1.11认真填写值班记录并严格执行交接班制度,保持隧道洞口清洁卫生。5.2通风工岗位职责
5.2.1应熟练掌握瓦斯隧道施工的相关知识,了解瓦斯浓度限值和处理措施,随时了解洞内施工状况。
5.2.2坚守工作岗位,保证瓦斯隧道洞内正常通风。5.2.3严格按照通风机的安全操作规程作业。
5.2.4熟悉通风机的使用性能,定期对通风机进行检修、保养,确保风机正常运转。5.2.5停电时,必须在15分钟内接通并启动备用发电机;平时应确保备用通风机处于良好状态。
5.2.6认真阅读每班次的瓦检报表,掌握瓦斯变化情况。加强与瓦检员、门岗的联系,根据洞外瓦斯监控中心值班人员或门岗的通知,调整风机转速。
5.2.7拒绝接受除瓦检员以外其他人员的停风和换档指令。确需停风(如接风管等),时间超过15分钟以上时必须报请项目总工批准后方可停风。
5.2.8认真填写值班记录,记录中对通风机的运转及保养情况、存在问题必须进行详细描述,坚持交接班制度。5.3瓦检员岗位职责
5.3.1牢固树立“安全第一 预防为主”的思想,以高度的政治责任感、强烈的责任心深刻认识到其工作关系到瓦斯隧道作业人员的生命、财产安全和施工生产的顺利进行,关系到企业的声誉。
5.3.2瓦斯检测员必须具有一定的瓦斯隧道实践经验,掌握一定的通风瓦斯知识和技能,熟悉瓦斯浓度限值和处理措施。经专门培训考试合格持证上岗。
5.3.3瓦斯检测工作不得发生空班、漏检、少检、假检并做到隧道瓦斯浓度记录牌板、检查记录、瓦斯台帐三对口(检查地点、检查日期、每次检查的具体时间、班次、检查的内容和数据、检查人姓名等必须完全一致),严格执行洞内作业特殊过程、关键工序批准制度。
5.3.4严格执行瓦斯巡回检查制度和请示报告制度,认真填写瓦斯检查记录,检查结果必须记入瓦斯检查班报手册和检查地点的瓦斯浓度警示牌上,通知现场作业人员、门岗、通风工。
5.3.5随时紧跟隧道作业人员到作业面并按照瓦斯检测地点及范围要求巡回检测,必须满足“三人连锁放炮制”和安全生产的需要。严禁脱岗、玩忽职守。5.3.6必须在爆破之前监督检查将风管及瓦斯探头移至规定的安全范围之内,爆破之后再监督检查将风管及瓦斯探头安装在规定的安全范围之内。
5.3.7有权制止一切违规操作的行为,有权强令可能出现瓦斯燃烧等危险情况的工作面停工,并组织人员撤离到安全地点。5.3.8有权根据检测出的瓦斯及二氧化碳浓度通知通风工控制主风机工作档位,有权安排局部通风,有责任要求工区安排维修通风设备。
5.3.9必须保护好瓦斯检测仪器,在携带和使用过程中严禁猛烈摔打、碰撞;严禁被水浇淋或浸泡。对仪器的零点、测试精度及报警点应定期上报安质部进行校验,确保仪器测量准确、可靠。
5.3.10在洞内瓦斯发生险情时立即启动应急预案,组织遇险人员自救互救,并参加抢险救灾工作。5.4 爆破管理 5.4.1爆破材料
采用矿用炸药,矿用延时电雷管起爆,其总延时时间不超过130ms。5.4.2 设计依据
依据《铁路瓦斯隧道技术规程》要求:
(1)瓦斯工区的爆破作业必须采用煤矿许用炸药,有突出地段安全等级不低于三级煤矿许用的含水炸药。
(2)瓦斯工区必须采用电力起爆,并使用煤矿许用电雷管,采用煤矿毫秒雷管时,最后一段的延期时间不得大于130ms。
(3)瓦斯突出工区,宜采用上下断面长台阶法开挖,利用上部台阶排放下部台阶的部分瓦斯,其台阶长度应根据通风需要和隧道结构安全性、围岩稳定性综合考虑确定。
5.4.3 爆破设计
人工风钻钻眼,Ⅱ类围岩采用短台阶预留核心土法开挖,台阶长度3~5m;Ⅲ、Ⅳ类围岩采用台阶法开挖,光面爆破,台阶长度不超过8m。爆破电闸安装在新鲜风流中,与掌子面保持200m距离。
洞内爆破严格执行“一炮三检制”(装药前、放炮前、放炮后)、“三人连锁放炮制”(放炮员、班组长、瓦检员)。Ⅲ类及Ⅳ类围岩开挖钻爆设计图见下页。
6施工预案
6.1 地质超前预报与超前钻探
隧道采用常规地质素描、HSP地质雷达检测、超前钻探三种方法进行地质超前预报。
已与中铁西南院签订合同,由其负责地质超前预报,主要预测地质围岩、水系、瓦斯。预报采用“HSP声波发射法为主要手段的综合物探技术”,由中铁西南院研制的ZGS1610智能工程探测声波仪,以及配套的系统,分析软件系统,预报循环长度为30~50m。
超前钻孔采用YG100E钻机,φ100钻孔,长度20m。
初探:根据HSP地质雷达检测结果和设计资料,接近突出煤层时,在距煤层位置15~20m(垂距)处的开挖工作面打超前探孔1个,初探煤层位置;
复探:在距煤层10m(垂距)处开挖面上打3个超前探孔,并取岩(煤)芯,分别探测开挖工作面前方上部及左右部位煤层位置。
掌握并收集探孔施工过程中的瓦斯动力现象。
钻孔过程中观察孔内排出的浆液、煤屑变化情况并做好记录,由地质工程师根据设计地质图、地质预报资料、钻孔资料、掌子面的地质情况等进行综合描述分析,确定施工方法。6.2 瓦斯提前排放
根据超前预报及超前钻探的资料进行瓦斯突出的判定,当瓦斯压力P≥0.7Mpa,瓦斯散放初速度△P≥10,煤的坚固性系数f≤0.5,煤的破坏类型为Ⅲ类及以上时,在掌子面上钻孔施作卸压孔。钻孔排放参数如下:
钻孔排放位置设在距煤层垂距不小于3m的掌子面上;瓦斯排放由具有有经验的专业队伍施工,以保证安全。施钻时各孔均穿透煤层,并进入顶(底)板岩层不小于0.5m;钻孔排放布孔时,在煤层厚度1/2处的孔距不大于2倍排放半径,一般孔底间距不大于2m;
当煤层倾角小、煤层厚、一次排放钻孔过长、俯角过大时,可采用分段分部多次排放,但首次排放钻孔的穿煤深度不得小于1.0m;
下部台阶瓦斯排放应采取下列措施:可在上部台阶底部打俯角孔排放;孔距与排距宜为1.0m;每排排放钻孔连线应与煤层走向平行;
排放孔施工前加强排放工作面及已开挖段的支护,防止坍塌造成突出;
排放孔施工必须严格按设计施钻,钻孔过程排专人检查其角度和长度;
排放孔施工过程中注意观察各种异常情况及动力现象,当某孔施工中动力现象严重,可暂停该孔施工,待其他孔施工完后再补贴该孔;
每钻完一个孔后检测该孔瓦斯浓度,以后每天进行两次,掌握排放效果和修正排放时间。
在超前卸压孔施工过程中,加强掌子面瓦斯浓度和孔内瓦斯浓度监测,通过对浓度变化的分析,研究下一步通风方案和开挖施工措施,确保掌子面瓦斯浓度达到0.5%以下。
6.3瓦斯塌方处理措施
6.3.1对塌方体上方聚积的瓦斯设置局部通风排除;
6.3.2对塌方地段的岩隙加强监测工作,掌握瓦斯浓度变化情况,及时发出险情报告。
6.3.3塌方地段尽快衬砌,封闭瓦斯。7施工应对措施
7.1 瓦斯地段施工技术措施 7.1.1 建立健全监控组织机构,明确管理责任(1)监控组织机构
针对董家山隧道围岩中赋存瓦斯的特点,在隧道施工管理的基础上,成立了相应的瓦斯安全管理机构,在施工作业队成立通风防爆班组,组织瓦斯检测和结果分析工作,各工作面配备瓦检员,实行日夜现场检测、收集数据。聘请有经验的地质专家和煤矿安全顾问,在此基础上组建成立以经理为组长、生产、安全副经理和总工为副组长,各部门参加组织实施的防爆领导小组。瓦斯防爆领导小组见下页。(2)建立健全各种规章制度
在认真贯彻执行集团公司的安全生产责任制、安全教育制、安全检查制、班前安全讲话制、周一安全活动制、安全设计制、技术交底制、临时设施检查验收制、交接班制、安全操作挂牌制、职工伤亡事故报告制、安全生产奖惩制等十二项管理制度,同时经理部根据人员分工和机构的设置制定项目经理、副经理、项目总工、工区主任、施工队长、项目部办公室、物设部、安质部、财务部、派出所和工会、共青团、安全员的岗位安全职责。(3)建立健全瓦斯隧道施工的安全制度和操作规程 ①瓦斯隧道爆炸物品管理制度。
②瓦斯隧道电气设备与作业机械安全操作规程。③洞口空压机房人员安全防范措施。④紧急救援与抢险制度。⑤通风工岗位职责。⑥瓦检员的岗位职责。⑦瓦斯防爆防火安全警械制度。⑧瓦斯检测、监控、报告报告制度。
⑨瓦斯隧道爆破安全管理规程,洞内爆破严格执行“一炮三检制”(装药前、放炮前、放炮后)、“三人连锁放炮制”(放炮员、班组长、瓦检员),确保瓦斯浓度小于0.5%后方可施工。⑩瓦斯隧道施工通风管理制度。
○11瓦斯隧道仪器、设备、设施检查维修制度。○12瓦斯隧道钻爆作业安全操作规程。○13 瓦斯隧道电工安全操作规程
○14实行安全“一票否决制”,当瓦检员发现异常情况口,可直接下达停工指令,指挥施工人员有序撤离。
(4)建立瓦斯隧道的信息逐级汇报制
每道工序施工前,瓦检员必须在现场认真检测瓦斯浓度并做好记录,有责任告知该区域是否安全,瓦检记录表上需明确注明,值班领工、当班班组长现场签字,并填写施工作业区瓦斯检测告示牌,每个班组不得少于三次,不得漏检和弄虚作假;作业班组在施工过程中,有权利监督瓦检员是否在现场按规定频次检测。
每日安检员将瓦检资料归类整理后上报经理部安质部,安质部将资料上报公司安质部,公司安质部将每周瓦检资料整理后上报集团公司安质处,达到对瓦斯的逐级监控。
(5)强化瓦斯知识培训
凡是参与董家山隧道施工的人员必须进行防治瓦斯的安全技术培训,并经考试合格后发证上岗。让每位干部、职工了解事故发生的预兆和规律,掌握事故防治和应急措施,工人熟悉本工种操作规程杜绝违章操作,对于电工、爆破工、瓦检员、安全员、质检员等特殊工种,必须经专业机构培训取得合格证后,方准持证上岗。(6)建立奖惩制度
在经理部实行安全奖惩制度,对发现违规操作并及时制止和上报的职工进行奖励,对违规操作人员进行严厉惩罚,造就人人自觉、遵章受纪的氛围。7.1.2 瓦斯施工技术措施(1)瓦斯的有效监控 ①瓦斯的自动监控
在董家山隧道设立瓦斯监测中心,安装KJ90型矿井瓦斯安全监控系统,该系统主要对洞内瓦斯、风量和主要风机实施风电瓦斯闭锁及风量控制,及时准确地对洞内各工作面的瓦斯状况进行24小时全方位监控。将洞内各监测点采集的数据经过矿用监控仪传输到洞外,通过通信接口及系统软件智能化处理由终端显示,并伴有声光报警,可有准备、有预见地防止瓦斯隐患,保证了隧道在安全生产管理中有条不紊地进行。②瓦斯的人工监控
设立专职瓦检人员:每个洞口9人、3班倒连续检测,检测人员要经过培训、持证上岗,保证每班洞内同时有三名瓦检员,以确保掌子面、模板台车随时有一名专职瓦检员,另一名瓦检员巡回在横通道、断面变化处检测,并且保证有一名副经理值班。
带班作业人员及工班长必须随身携带便携式瓦检仪,保证每个工作面及二衬砌地段瓦斯浓度随时监控;瓦检员必须随时配带光学瓦检仪,重点部位必须使用光学瓦检仪,坚持使用瓦斯断电装置连续监测,其探头悬挂位置要能反映隧道风流中瓦斯的最高浓度。③技术培训
KJ90系统采购合同的签定宜投入使在系统用前1个月,合同签定后即可选派人员参加培训,提前掌握。在随后的设备安装、调度过程中再次进行学习。待厂方技术人员对其技术能力进行确认后,上岗操作。④设立洞口门岗
洞口门岗坚持24小时值班,门岗设洞内工序状态揭示牌,所有进洞施工人员分工序挂牌上岗、下班摘牌离岗,其他人员需进洞经项目经理批准后在洞口值班室登记方可进入,洞内施工机械实行进、出登记制,并建立详细记录台帐。(2)稳扎稳打预防塌方,防止瓦斯突出
及时根据收集前方地质资料调整开挖方法和循环进尺。采取“超前探测、提前排放”,有效降低瓦斯压力,杜绝瓦斯涌出的可能。(3)加强通风防止瓦斯积聚
①洞内不间断通风,并根据隧道的瓦斯浓度情况,调整风机的档位,同时采用局扇防止瓦斯积聚。设置专人对通风设施进行检修,安设活动支架,提高出风口角度,使风直接吹入拱部,以稀释洞顶的瓦斯浓度,局部通风机与掌子面的距离始终保持5m左右,使掌子面的瓦斯浓度控制在0.5%以下。
②对瓦斯易积聚部位,隧道加宽段、防水板后、坍腔内以及横通道设置局扇或用高压风管等设备,实施局部通风,消除瓦斯积聚的隐患。7.1.3 防火措施
(1)加强思想教育、提高防火意识
防止点火源的出现对瓦斯隧道来说是一个严格管理的问题。施工中做到日日不松懈,班班严格执行机电、放炮、摩擦撞击、明火等的防治规定和措施。提高洞内工作人员和工程技术人员的素质,加强防火防爆意识,大力宣传洞内的防火防爆知识,贯彻执行有关规定,发现隐患和违章严肃处理。(2)设置更衣室 在隧道左右洞口外分别设一处进洞工作人员更衣室。配备全套进洞施工人员所需的纯棉工作衣物,并在更衣室内设置简易洗浴间,方便职工下班冲洗。更衣室内严格按照煤矿下井前制度管理(佩带自救器、毛巾),在储物柜内放置全部物品交出钥匙后方可领取进洞衣物。出洞下班时先交还工作服才能领取储物柜钥匙,杜绝私自夹带物品进洞。(3)防止放炮火源
①爆破作业必须使用煤矿许用炸药,有突出地段安全等级不低于三级的煤矿许用的含水炸药。不使用不合格和变质、超期的炸药。采用参加了消焰剂的煤矿安全炸药。雷管总延时时间≤130ms,使雷管延期小于瓦斯爆炸所需的感应期,以保证不会引燃、引爆瓦斯;
②有爆破作业的工作面必须严格执行“一炮三检”的瓦斯检查制度,保证放炮前后的瓦斯浓度在规定的界限内;
③禁止使用明接头后裸露的放炮母线,放炮连线、放炮等工作要由专门的人员操作,严格“三人连锁放炮”制度;
④炮眼的深度、位置、装药量符合该工作面“作业规程”的要求,炮眼充填填满、填实,严禁使用块状物或可燃性物质代替炮泥充填炮眼,用温炮泥和粘土堵塞炮眼; ⑤禁止放明炮、糊炮;
⑥严格执行火药、雷管的存放、运输管理规定,放炮员要持证上岗。(4)防止电气火源和静电火源
①隧道内电气设备与作业机械均使用非防爆型,其他行走机械严禁驶入; ②在高瓦斯地段全部使用防爆电器设备,主要包括变压器、电缆、配电箱、防爆灯具以及喷浆机、输送泵等施工机械; ③机动车辆和施工机械采用防爆设备,隧道内车辆限速10km/h;
④洞内电气设备的选用符合防爆要求,严禁带电检修、搬迁电气设备。防爆电气在进洞前由专门的防爆设备检查员进行安全检查,合格后方可进入。洞内供电应做到:无“鸡爪子”、“羊尾巴”和明接头,有过电流和漏电保护,有接地装置;坚持使用检漏继电器、局扇风电闭锁和瓦斯电闭锁装置;
⑤为防止静电火花,洞内使用的高分子材料(如塑料、橡胶、树脂)制品,其表面电阻应低于其安全限定值。洒水、排水用塑料管外壁表面电阻小于1×109Ω,风压管、喷浆管的表面电阻小于1×108Ω。消除洞内杂散电流产生的火源首先应普查洞内杂散电流的分布,针对产生的原因采取有效措施,防治杂散电流。(5)防止摩擦和撞击点火
防治的主要措施有:在摩擦发热的装置上安设过热保护装置和温度检测报警断电装置;在摩擦部件金属表面附着活性低的金属,使其形成的摩擦火花难以引燃瓦斯,或在合金表面涂苯乙烯醇酸,以防止摩擦火花的产生;如工作面遇坚硬夹石或硫化铁夹层时,不能强行截割,应放炮处理。为防止产生撞击火花,装碴前必须将石碴洒水湿润;拆卸钢模板和架子时,均使用木锤。(6)防止明火点燃
①严禁携带烟草、点火物品和易燃物品进洞,必须带入洞内的易燃物品要经过项目总工程师的批准,并指定专人负责其安全; ②严禁在洞内使用明火或吸烟;
③尽量减少洞内电焊、气焊作业;特殊的、不可避免的焊接,每次都必须制定安全措施。在焊接、切割等工作地点前后各20m范围内,有检测人员现场检测,瓦斯浓度必须小于0.5%。并不得有可燃物,两端各设一个供水阀门和灭火器,并在作业完成前由专人检查,对焊接部位进行降温,确认无残火后方可结束作业。回风巷道内不准进行焊接作业;
④严禁在洞内存放汽油、煤油、变压器油等,洞内使用的棉纱、布头、润滑油等必须存放在有盖的铁桶内,严禁乱扔乱放或抛在隧道内。(7)防止其他火源
除撞击、摩擦等引起的火源外,地面的闪电或其他突发的电流也可能通过洞内管道进入这些可能爆炸区域而引燃瓦斯,因此,通常应当截断通向这些区域的铁轨、金属管道等。(8)消防措施
①利用隧道供水系统兼作消防用水系统;
②隧道内高压水管路每隔50m设置1个阀门,以备消防急用; ③洞内设置灭火器及消防设施,并保持良好状态。(9)火情处理规定
①引起火灾时,不得停风,但要掌握控制风向、风量; ②电气设备着火时,首先切断电源; ③不能直接灭火时,设置防火墙封闭火区。7.2 安全保证措施 7.2.1 安全保证体系
成立以项目经理为组长、副经理、总工为副组长、工程施工队队长为安全员的安全小组,并配备一名副经理专门管理安全生产,同样,在每个施工队中也设立一个专职安全员。经常性地组织全体施工人员学习施工安全制度和安全操作规程。对每个施工环节制订施工安全措施。安全组织机构框图见下页。7.2.2安全保证措施
(1)建立专职的安全管理机构,制订严格的施工安全制度;(2)在复工前组织对全体施工人员的安全教育,进行安全演练;
(3)组织全体施工人员进行安全培训,机手熟悉各自机械的安全操作方法,各工种必须遵守各自的安全生产守则;
(4)配套好安全防护设施、装备,在隧道重要安全装置处悬挂安全警示牌、安全操作规程,发放安全带、安全帽等;(5)对全体人员都购买人身意外保险;
(6)石方爆破工程的施工方案必须报请当地相关机构批准后,方能组织实施。(7)石方爆破工程的作业人员必须经当地相关机构培训,考试合格后,持有有效操作证,才能进行施工。
(8)对易燃易爆物品实行专人专管,严格执行有关规定;(9)在施工必要路段实行交通管制;
(10)安全管理小组、专职安全员时刻对生产监控,发现问题及时纠正;
(11)安全生产措施不落实不准动工,安全员挂牌上岗,实行安全生产一票否决制;(12)积极开展安全生产劳动竞赛,对表现突出的班组和个人给予表彰和奖励,违反安全生产的班组和个人,予以严厉的处分和处罚。7.2.3安全保障检查程序 安全保障检查程序图见下页。7.2.4安全保证技术措施
(1)隧道施工人员到达工作地点后,领工员首先组织大家分头检查工作面、机具设施是否处于安全状态,详细检查围岩及初期支护是否有变化,顶板和两帮是否稳定,如有松动和裂纹,应及时加固处理。
(2)爆破器材的使用遵守现行的《中华人民共和国民用爆破物品管理条例》。爆破器材的加工,在洞外的加工房中进行。进行爆破器材加工和爆破作业的人员,严禁穿化纤衣物。
(3)爆破后立即进行通风排烟,距爆破时间15min后,检查人员进入工作面,进行以下各项检查并妥善处理后,其他工作人员才准进入工作面:有无瞎炮及可疑现象;有无残余炸药或雷管;顶板、两帮有无松动的石块;喷锚支护有无损坏与变形;工作面通风状况如何,烟尘及污染的空气是否超标。进入隧道的内燃机械与车辆,应设置尾气净化装置,并加强装运碴作业期间的通风,加大通风功率,做好通风设计,保证洞内空气清新。
(4)施工期间,现场施工负责人将会同有关人员对各部进行定期检查,在不良地质地段,每班指派专人检查,当发现喷锚支护变异或损坏时,立即增设锚杆并复喷砼或增设钢支撑,必要时立即衬砌。
(5)当发现量测数据有突变或异变时,及时通知现场负责人,并采取应急措施,保证施工作业安全。
(6)所有工作人员在更衣室内交清所有物品后方可进洞施工。携带的工具防止敲打、撞击,以免引起火花。洞内遇有险情或当警报信号发出后,必须绝对服从有关人员的指挥,有秩序地撤离危险区。