王 沖

(中國海誠工程科技股份有限公司，上海 200031)

工業(yè)化產(chǎn)生的危險廢物越來越多，相應(yīng)的危險廢物處置工程也不斷發(fā)展，焚燒是其中一個重要手段。危險廢物焚燒處置工程中涉及的危險廢物種類繁雜，在生產(chǎn)、儲存等環(huán)節(jié)中易產(chǎn)生火災(zāi)危險，一旦引起爆炸將產(chǎn)生嚴重后果。危廢料坑作為焚燒廢物的儲存坑，是火災(zāi)危險的重災(zāi)區(qū)，在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的工程設(shè)計中應(yīng)尤其重視。

1 危廢料坑的特點

危險廢物焚燒處置工程包括了固體廢物和液體廢物，液體廢物會根據(jù)熱值由儲罐卸料泵送至回轉(zhuǎn)窯及二燃室，而固體廢物在進入回轉(zhuǎn)窯焚燒前，需經(jīng)破碎后儲存在危廢料坑等待投料。

破碎后的危險廢物根據(jù)工藝要求一般需在危廢料坑中儲存1～3天,除去一部分水分,進行配伍安排等。以某化工園區(qū)的危險廢物焚燒處置工程為例，其危廢料坑位于焚燒車間中，從-3 m標高至車間頂部27 m標高，長56 m，寬9 m，其內(nèi)儲存種類繁雜的危險廢物，特性不一，是火災(zāi)及爆炸危險事故的重災(zāi)區(qū)，坑內(nèi)危險主要在于：

(1)危險廢物中存在易燃物，容易自燃引發(fā)火災(zāi)；

(2)危險廢物相互產(chǎn)生化學反應(yīng)產(chǎn)生大量熱量引發(fā)火災(zāi)；

(3)危險廢物在腐爛發(fā)酵的過程中產(chǎn)生可燃、有毒氣體，引發(fā)爆炸；

(4)危廢料坑縱向高度大，人員不易觀察內(nèi)部異常情況。

根據(jù)危廢料坑的特點，該工程消防設(shè)計在坑內(nèi)設(shè)置了固定式消防水泡，采用閉式自動噴水-泡沫聯(lián)用系統(tǒng)，即以泡沫為滅火劑的自動消防炮滅火系統(tǒng)。同時設(shè)有火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，配合消防泡滅火系統(tǒng)進行火災(zāi)的探測及滅火。

另外，由于危廢料坑內(nèi)的危險廢物儲存時可能會產(chǎn)生氨氣、硫化氫等可燃、有毒氣體，應(yīng)設(shè)置可燃氣體探測報警系統(tǒng)作為火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的子系統(tǒng)。危廢料坑為特殊的大空間場所，其探測器應(yīng)做合理的選型。

2 探測器選型

危廢料坑中由于可燃氣體的存在，可能形成爆炸危險環(huán)境，其內(nèi)部設(shè)備應(yīng)選擇對應(yīng)的防爆產(chǎn)品。根據(jù)表1所示坑內(nèi)氣體特點，所選擇的設(shè)備防爆等級至少不應(yīng)低于ExdIIBT3Gb，以防止發(fā)生爆炸危險[1]。

表1 危廢料坑內(nèi)氣體危險特性表

危廢料坑里的探測器主要包括了火災(zāi)探測器及可燃氣體探測器，探測器的選型應(yīng)根據(jù)危廢料坑的特點及布置選擇。

2.1 火災(zāi)探測器

危廢料坑的高度達到了30 m，普通的點型火災(zāi)感煙探測器已不適用，對于這種大空間的場所，一般火災(zāi)探測選用兩種不同類型的探測器，以保證其安全性及可靠性[2]。目前適合類似大空間場所的火災(zāi)探測器主要有幾下幾種：

2.1.1 圖像型火焰探測器

圖像型火焰探測器可根據(jù)火焰的形狀、光學特性、變化趨勢等進行主動的可視化報警，也可采用雙波段火災(zāi)探測技術(shù)，CCD分紅外/彩色，可將采集到的紅外/彩色視頻信號傳送給控制主機，使火災(zāi)探測和視頻監(jiān)控得到有機結(jié)合，特別適用于危廢料坑這種既需探測火災(zāi)同時又需要視頻監(jiān)控的場所。

圖像型火焰探測器的最大探測距離一般有30/60/80/100 m等幾種，根據(jù)該項目危廢料坑56 m的長度，選擇80 m的型號用于俯視探測。

2.1.2 光截面感煙探測器

光截面感煙探測器屬于圖像型火災(zāi)探測器，可對探測空間實現(xiàn)曲面式覆蓋保護，無需準直光路。光截面感煙探測器為對射型，分為接收器及發(fā)射器，其中一個接收器可配合多個發(fā)射器，能分辨發(fā)射光源和干擾光源。光截面感煙探測器保護面積大、響應(yīng)時間短,可對光截面中相鄰的光束進行分析,克服單束光線因偶然因素造成的誤報。

該類探測器最大光路長度有30/60/100 m等幾種，根據(jù)該項目危廢料坑56 m的長度，選擇最大光路60 m長的型號。

2.1.3 紅外線型光束感煙火災(zāi)探測器

紅外線型光束感煙火災(zāi)探測器利用煙霧粒子的散射及吸收導(dǎo)致入射光衰減的特點，根據(jù)接收器得到的入射光信號降低幅度來確定環(huán)境中的煙霧濃度。

與光截面感煙探測器不同的是，紅外線型光束的傳播為直線性，其接收器和發(fā)射器成對配置，保護范圍為一個具有一定水平和垂直展開角的空間，對于無遮擋的大空間場所比較適用。

此種探測器減光率一般為30%，不能安裝在陽光直射場所；發(fā)射端與接收端之間須無遮擋，否則6 s后會引起故障報警，12 s會觸發(fā)火警誤報；發(fā)射端與接收端需垂直安裝，對準光路，運行過程中需定期校驗。

根據(jù)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范，紅外線型光束感煙火災(zāi)探測器的距地高度不宜超過20 m，主要是太高的空間會導(dǎo)致煙氣到達的時間較長，相應(yīng)的報警會延遲，不利于及早的發(fā)現(xiàn)火情。另外，用在危廢料坑中，若因行車抓吊的遮擋，可能產(chǎn)生誤報。

鑒于該項目危廢料坑的特點，未選擇紅外線型光束感煙火災(zāi)探測器。

2.1.4 紅外熱成像探測器

通過驗證分析，泵效偏差值和沉沒率偏差值可以反映井下管柱工況的好壞，泵深實現(xiàn)率可以反映抽油井排液強度，抽油機負載率可以反映設(shè)備負載。

紅外熱成像探測器根據(jù)物體表面溫度成像探測，將不可見的紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像，可發(fā)現(xiàn)火災(zāi)初期的過熱、陰燃等異常情況。應(yīng)用在危廢料坑中可對不同區(qū)域的焚燒廢物溫度進行監(jiān)測，在高溫等異常時可提前報警，及時聯(lián)動行車抓吊處理過熱區(qū)域，剪除火災(zāi)隱患。紅外熱成像探測不受白天黑夜的影響，即使在危廢料坑內(nèi)有塵、霧等惡劣工況仍能對探測區(qū)域正常監(jiān)控?？紤]到投資方的成本限制，該項目未設(shè)置紅外熱成像探測器。

2.2 可燃氣體探測器

危廢料坑一般情況下設(shè)置除臭裝置去除其中的有毒有害氣體，為應(yīng)對停機檢修等關(guān)閉除臭裝置的特殊情況，設(shè)置可燃氣體探測報警系統(tǒng)作為火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的子系統(tǒng)，在探測到超標氣體時報警并強制打開事故風機[3]。

2.2.1 氨氣及硫化氫探測器

危廢料坑中可能產(chǎn)生的氨氣和硫化氫這兩種氣體既是可燃氣體又是有毒氣體，在探測器選型時應(yīng)按照對應(yīng)的有毒氣體探測器選擇。

為避免爆炸危險，應(yīng)將可燃氣體的大氣濃度維持在爆炸下限以下；對于有毒氣體，應(yīng)將其氣體濃度維持在對人體產(chǎn)生危害的水平以下。

氨氣及硫化氫在危廢坑內(nèi)的探測一般選擇擴散方式，即選擇點型氣體探測器，其傳感器可選用電化學或半導(dǎo)體型原理，該項目選用了電化學原理的氣體探測器，利用電化學反應(yīng)產(chǎn)生與氣體濃度成比例關(guān)系的電流。

電化學原理的氣體探測器靈敏度高，輸出線性，便于操作。

3 探測器布置

3.1 圖像型火焰探測器布置

在該項目長方形危廢料坑的四個角落位置各布置一個圖像型火焰探測器，現(xiàn)場調(diào)試俯視角度，以對整個危廢料坑實現(xiàn)無死角的全覆蓋監(jiān)控。在安裝高度的選擇上，由于危廢料坑內(nèi)主要監(jiān)測的是底部坑內(nèi)以及抓吊至投料口的情況，探測器的安裝高度可在投料口的上方，便于監(jiān)控。

3.2 光截面感煙探測器布置

該項目危廢料坑從坑低至頂棚約30 m高，設(shè)置三層光截面感煙探測器，如圖1所示。考慮坑內(nèi)煙氣在上流過程中產(chǎn)生的分層，分別在6.4 m層、12 m層、26 m層設(shè)置，每層設(shè)有2個光截面感煙接收器及12個光截面感煙發(fā)射器。

圖1 光截面感煙探測器布置圖

圖1中R表示光截面感煙接收器，L表示光截面感煙發(fā)射器，1個接收器分別對應(yīng)6個發(fā)射器，同一面墻的發(fā)射器之間及發(fā)射器與接收器之間間隔8.5 m，發(fā)射器或接收器離側(cè)墻的距離為2.5 m。

實際布置時，6.4 m層與26 m層的光截面感煙探測器按照圖1布置，12 m層的光截面感煙探測器整體由側(cè)墻往內(nèi)挪了1 m，與6.4層及26層的光截面感煙探測器形成交錯布置，更好的保障探測的可靠性。

3.3 紅外熱成像探測器布置

紅外熱成像探測器的布置與圖像型火焰探測器類似，可實現(xiàn)對危廢料坑的全覆蓋。其數(shù)量也可根據(jù)成像范圍進行選擇。此種方式技術(shù)先進，可實現(xiàn)早期報警，但由于投資成本等原因，在目前危廢料坑的實際應(yīng)用中相對較少，該項目最終也未選用。

3.4 可燃氣體探測器布置

氣體探測傳感器應(yīng)布置在氣體流動可能形成的最高密度區(qū)域，包括氣體容易聚集的地方，如角落等。根據(jù)規(guī)范，硫化氫的比重大于空氣，其探測器的安裝高度應(yīng)距地坪0.3～0.6 m，位置應(yīng)靠近泄漏點[4]。而在危廢料坑內(nèi)安裝時，由于坑底被焚燒廢物所覆蓋，無法在接近底部位置安裝，一般選擇在危廢料坑的進料口附近側(cè)墻安裝，高度在生產(chǎn)運行時廢物堆積最高高度上方約0.5 m處，以保證氣體探測的可行性以及安裝維護的便利性。

同時在危廢料坑四個角落不會被焚燒廢物覆蓋的標高處設(shè)置硫化氫探測器，以防氣體在角落積聚，形成爆炸危險。

氨氣的比重小于空氣，其探測器的安裝高度應(yīng)高出釋放源0.5～2 m。在危廢料坑內(nèi)安裝時一般選擇在生產(chǎn)運行時廢物堆積最高高度上方約1.5 m處，并在危廢料坑頂部加設(shè)一層氨氣探測器，以防氨氣受坑內(nèi)氣流擾動在頂部積聚，形成爆炸危險。

因此，危廢料坑內(nèi)可使用圖像型火焰探測器配合光截面感煙探測器的方法實現(xiàn)火災(zāi)探測，并將信號傳輸至消防控制室的報警主機內(nèi)；投資允許的情況下也可采用紅外熱成像探測器，實現(xiàn)早期的火災(zāi)預(yù)警及報警探測。

采用電化學原理的氨氣及硫化氫氣體探測器進行探測，信號輸送至消防控制室的可燃氣體報警控制器中，并與火警控制主機通訊連接。

4 結(jié)論

危廢料坑由于其本身建筑特點以及來料危廢的復(fù)雜性，存在很大的火災(zāi)及爆炸危險。在進行危廢料坑的火災(zāi)自動報警設(shè)計時，需考慮各種因素及可能發(fā)生的情況，在保證火災(zāi)可靠探測的前提下，兼顧生產(chǎn)的監(jiān)控需求，形成有效的探測系統(tǒng)。對于先進可靠的新技術(shù)，應(yīng)積極引進融合，將技術(shù)的發(fā)展與安全生產(chǎn)緊密結(jié)合，更好保障生命和財產(chǎn)的安全。