??? 　　(3)超壓和負壓狀態下的保護措施。當廢氣燃燒器和沼氣緊急釋放裝置在系統壓力不斷升高時出現故障或不能阻止壓力進一步升高時,為防止系統超壓對構筑物和設備可能造成的破壞性影響,在消化池和氣柜頂部都設置了真空壓力安全閥。同時,在污泥或沼氣從消化池或氣柜過快地排出而可能引起構筑物內部的真空狀態的時候,真空壓力安全閥還會動作使空氣進入構筑物,起到最終防護的作用。因為真空壓力安全閥安裝在沼氣系統與外界大氣連通的部位,也需要與消焰器同步安裝,以避免外部的火源進入沼氣系統。在真空壓力安全閥和消焰器與消化池連接處設置了常開的閥門,便于檢修設備。不同位置的壓力安全閥的設定應在系統工作壓力的基本值上根據各構筑物間的管路損失設定相應值。操作人員同樣需要定期清理超壓排氣口和真空進氣口的密封面。在沼氣壓縮機和脫硫裝置的入口處安裝了負壓防止閥,防止閥門前部系統沼氣量不夠的情況下,后部沼氣利用系統依然繼續抽吸氣體。
??? 　　2．2．3　沼氣安全利用與貯氣柜連接的后續系統有沼氣攪拌系統、沼氣利用系統和廢氣燃燒系統。
??? 　　(1)沼氣攪拌系統。沼氣攪拌系統是指沼氣由沼氣壓縮機送回消化池用以對消化污泥進行攪拌。消化池攪拌還可以采用機械攪拌,省去了沼氣壓縮機系統及可能附帶的冷卻水循環系統,使系統更加簡單。如果消化池采用溢流排泥,攪拌采用機械攪拌,就可以降低沼氣系統壓力出現大的波動的概率。
??? 　　(2)沼氣利用系統。沼氣利用系統一般有:
??? 　　①使用沼氣鍋爐直接為消化池或其他建筑物提供熱能;
??? 　?、谑褂谜託獍l電機發電供處理廠內部使用,余熱還可為消化池或其他建筑物提供熱能;
??? 　?、壑苯幼鳛榭扇細怏w利用等。可根據具體情況進行分析和選擇。
??? 　　(3)廢氣燃燒系統。當沼氣利用設備不能完全消耗消化池產生的沼氣時,為防止沼氣量不斷增加致使系統壓力超出正常范圍,多余的沼氣將被廢氣燃燒器燒掉。廢氣燃燒器一般在支狀管線的末端,使用頻率相對沼氣利用設施低,運行時會發現由于長期積存在管線末端的氣體成分不理想,難于使用沼氣完成點火過程(也與廢氣燃燒器點火方式有關),所以還可以考慮在廢氣燃燒器旁設置備用點火源(如小的液化石油氣罐)。沼氣系統壓力設計及構筑物、設備間的連鎖控制沼氣系統的硬件設施完成后,接下來需要完成系統安全操作的軟件部分,即整個系統壓力的設定及各構筑物、設備之間的連鎖控制。
??? 　　3．1　系統工作壓力的設定整個沼氣系統工作壓力的設定需要綜合考慮以下幾個因素:
??? 　?、僬託庀到y保證在正壓情況下運行;
??? 　?、谫A氣柜自重情況下的靜壓;
??? 　?、劬C合考慮從消化池至貯氣柜最終到沼氣利用設備的管路損失,保證正常工況下,氣體至沼氣利用設備增壓機或廢氣燃燒器入口處壓力滿足設備要求;
??? 　?、芟刂袣庀鄩毫ΡM可能低,使沼氣能夠最大量地從污泥中釋放出來。綜合上面的限定可以得到消化池正常工作壓力。運行時,一般通過改變貯氣柜頂部的配重來設定和調節消化池的工作壓力(即系統壓力)。系統基本運行壓力確定后,可以按如前所述的原則完成緊急排放、超壓和負壓情況下安全設施的設定工作。
??? 3．2　構筑物及設備自身系統的壓力保護消化池、貯氣柜、沼氣壓縮機及各種沼氣利用設備 的工作壓力在系統正常工作值的基礎上壓力會有波動,各設備及構筑物自身系統也應有一定的控制和安全裝置,以保證其異常運行時也不致影響整個系統。
??? 　　(1)沼氣壓縮機將沼氣送入消化池進行污泥攪拌。沼氣壓縮機自身系統應具有保護功能:進氣壓力低到一定設定值時報警,繼續降低時,停機;出氣壓力高過一定設定值時報警,繼續升高時,停機。壓縮機自身系統的這些設置可以避免在系統壓力低于正常值時過分抽吸沼氣造成負壓,或使后部系統壓力超過允許值。
??? 　　(2)沼氣鍋爐、沼氣發電機、沼氣發動機等設備進氣端也有相同的保護設置。
??? 　　(3)消化池、貯氣柜頂部安裝了真空壓力安全閥,防止過高壓力破壞構筑物的氣密性及負壓可能對結構造成的毀壞。
??? 　　(4)高壓系統中使用的球罐頂部同樣需要安裝過壓排氣閥。
??? 　　3．3　系統中設備、構筑物之間的連鎖控制
??? 　　沼氣系統中構筑物及設備之間有管線連通,使之不是彼此孤立而是可以連鎖控制的。
??? 　　沼氣系統也正是通過各部分之間的連鎖控制從而形成一個整體,使安全性得到整體提高。低壓系統的總氣量體現在貯氣柜高度值變化上,貯氣柜對整個系統具有氣量調蓄和穩壓的作用,系統內部可以互相補氣以平衡壓力。同時,貯氣柜的高度值可以傳送到中控,既便于監視,又用來對系統中各設備開停進行連鎖控制。
??? 　　下面是基于博茨瓦納污水處理廠工程中采用的低壓沼氣利用系統提出的連鎖控制方案:
??? 　　(1)貯氣柜高度在總高度的5%～90%之間為正常運行區域。
??? 　　(2)貯氣柜高度低于總高度的5%時,停止沼氣壓縮機,停止沼氣使用設備如鍋爐、發電機、發動機。如果系統控制出現故障,壓力降低到真空安全閥的設定值時,真空安全閥動作,防止負壓可能對結構造成的毀壞。
??? 　　(3)貯氣柜高度高于總高度的90%時,啟動廢氣燃燒器。由于廢氣燃燒器的使用,貯氣柜高度將開始降低,當貯氣柜高度低于總高度的80%時,停止廢氣燃燒器。
??? 　　(4)如果廢氣燃燒器出現故障,貯氣柜高度繼續升高到93%時,氣柜頂部設置機械排氣閥排氣。
??? 　　(5)貯氣柜高度高于95%時報警,并在中控室顯示報警信號。
??? 　　(6)貯氣柜高度依然繼續升高到頂點,系統壓力開始升高,到達壓力安全閥的設定開啟值時,壓力安全閥動作以保護構筑物免受毀壞。壓力安全閥的動作壓力值必須低于貯氣柜氣密性保護的最高壓力值。如果難以通過沼氣氣柜的高度值傳入中控系統以控制設備運行時,也可以通過在線儀表采集壓力值就地或遠程控制沼氣設備的開停。
??? 　　綜上,沼氣統各構筑物和設備之間只有通過連鎖控制,才能真正聯合成一個整體系統,使各部分安全設置及設備的作用發揮出來,更進一步確保了沼氣系統的安全運行。
??? 　　4　結論
??? 　　(1)沼氣利用首先要去除沼氣中的冷凝水、硫化氫和雜質,然后可以按照正常運行壓力、防止超壓的緊急釋放、超壓和負壓狀態下的三個保護層次設置沼氣安全裝置和設定運行壓力值。
??? 　　(2)沼氣系統中安全裝置的設置和壓力設定應該和各構筑物、設備之間形成連鎖控制,氣柜高度的變化反映了系統中沼氣量和壓力的變化,可以作為各構筑物設備之間形成連鎖控制的紐帶,也可以直接通過沼氣管路中壓力的變化進行控制。
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