生活垃圾填埋場危險性分析和燃燒系統設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 圾填埋場內部發生的物理爆炸，還是聚集氣體發生的化學性爆炸，其產生的破壞力極有可能對填埋場的結構產生影響。比如垃圾堆體本身，若因爆炸使其經正常工藝填埋的結構遭到破壞，則可能會造成垃圾山體坍塌類事故；填埋場爆炸也會對填埋場的邊坡產生影響，填埋場的邊坡設計時即便有考慮到類似的震動影響，但是也會對其使用壽命有一定的影響；再有就是對填埋場設計的其他系統比如集氣系統、排水系統之類的產生破壞，因此而造成的不良影響。本文將從兩個大的方面分析填埋場發生火災爆炸的影響因素。首先從燃燒爆炸的條件著手，填埋氣體發生爆炸必須具備三個條件。一是一定的甲烷濃度，一般在5％～15％之間，％左右的時候。二是甲烷的點火溫度，一般認為甲烷的點火溫度為650～750℃，明火、電氣火花、雷電火花、吸煙甚至撞擊產生的火花等，都可以點燃甲烷，造成填埋場的燃燒爆炸，甲烷的濃度不同，則甲烷能被點燃的溫度也有所差異，％時最容易被點燃，即引火需求溫度最低。三是氧氣的濃度，燃氣爆炸極限與氧氣濃度有很大的關系，氧氣濃度增加，則氣體的爆炸極限范圍增大，尤其是上限，氧氣濃度增加時爆炸上限增加相對更快；當氧氣濃度降低時，燃氣爆炸下限緩慢增高，但是上限卻迅速降低，氧氣濃度降低到12％時，甲烷混合氣體則失去爆炸性，即使施以點火也不會爆炸。其次，是管理因素。管理得不得當，很大地影響到填埋場發不發生火災爆炸。管理的切入方向主要是氣體收集效率和氣體的引火條件，若填埋場氣體收集系統效率很高，則很不容易形成氣體聚集的條件。點火條件是火災爆炸管理的重點，填埋場火種的管理、場內動火作業的管理、以及雷電防避的管理都影響到火災爆炸的發生率，若在此方面管理很到位，則能大大降低火災爆炸的發生率。、邊坡危險性分析垃圾堆體穩定問題包括垃圾填埋場邊坡的穩定和垃圾堆體自身的穩定。無論是填埋場邊坡的穩定性還是垃圾自身堆體的穩定性，都與垃圾(土)的抗剪強度、重力密度、坡高、坡角以及孔隙水應力等因素有關；如果是邊坡位置多層襯墊系統和覆蓋系統的穩定性問題，還與這些襯墊系統中不同接觸面上的抗剪強度有關[7]。、邊坡穩定性破壞造成的危害后果一是填埋場結構性的破壞。垃圾填埋場結構性的破壞直接影響到填埋場的垃圾填埋，垃圾堆體坍塌影響垃圾堆體的密度，若處理不善則會影響到其他垃圾堆體的穩定性。填埋場邊坡如果遭到破壞，則會影響到垃圾填埋場的使用年限等。二是由于垃圾堆體坍塌、邊坡失穩破壞后造成的其他事故。最主要的危害就是垃圾填埋場垃圾水、滲濾液的泄露，填埋場產生的滲濾液等具有危害性的物質，正常的情況下經過填埋場設計的系統能安全處理，一旦邊坡破壞，則可能造成泄露，從而污染填埋場附近環境。 邊坡穩定分析方法通常有傳統的確定性方法和考慮變量不確定性的隨機方法。由于垃圾土工程性質的統計指標變化范圍都比較大，說明垃圾土參數具有較大的不確定性，理論上講垃圾土邊坡穩定分析最好采用考慮變量不確定性的隨機方法。但相關方法和規范都尚未達到能在實際中應用的程度，因此都是采用傳統確定性方法進行分析的。用于邊坡穩定分析的確定性方法有極限平衡法和有限元法兩種，對工程實踐而言,極限平衡法是被推薦和常用的方法。極限平衡分析包括 兩個方面:一、用條分法計算邊坡穩定安全系數；二、搜索最危險滑動面( 即安全系數最低值)[7]。在求得垃圾堆體的最小安全系數后,還需對其進行安全判別,也就是如何確定其允許安全系數。對于允許安全系數：《碾壓式土石壩設計規范》（SL274—2001）對壩坡抗滑穩定最小安全系數的規定選定，對不同計算方法規定了不同的最小安全系數。不同計算方法、堆高、坡度、滲瀝液水位、接觸面強度參數、加筋作用、地震因素等對垃圾填埋場的穩定性分析有著不同程度的影響。計算方法的影響：目前有關邊坡穩定計算的允許安全系數都只規定一個允許值Fp，SL274—2001指出對可以同時利用有效應力法和總應力法計算的情況，以較小的安全系數為準,即按照Fs≥Fp作為控制條件，而F′s較大的情況則作為安全富裕度來考慮。垃圾土的抗剪強度受控于有效應力σ′，而不是總應力σ。有效應力強度指標比較穩定可靠，應作為基本方法來計算垃圾堆體的穩定狀況，但是,由于垃圾堆體中浸潤線和孔隙水壓力狀況很難真正模擬，有效應力法運用起來較困難。實際分析時，通常采用以總應力計的固結不排水抗剪強度指標，認為垃圾堆體內孔隙水壓力不消散、不排水來分析垃圾堆體的穩定狀況。垃圾堆體高度的影響：有關研究表明，隨著垃圾堆體增高，無論是有無地震作用因素，垃圾邊坡穩定安全系數Fs逐漸減少，但增加到某高度后，Fs不減反增，Fs的最小值不是相應于最大填埋標高，而是位于中間某一堆高。對有地震作用下的穩定分析來說，這可能是由于垃圾堆體的自振頻率在中間某個堆高時與地震頻率接近或相同而引起共振，使其安全性降低。地震烈度越大時,相應的中間堆高值也越低。無地震時最危險工況不在最大堆高時的原因，與穩定分析時所考慮的滲瀝液水位有關。垃圾堆體高度越高 ，浸潤線埋深越大,當堆體增加到某個高度后，浸潤線以上垃圾堆體所提供的抗滑力開始起主導作用,而由浸潤線以下飽和垃圾堆體所引起的滑動力所占比例逐漸減小，從而導致抗滑力的增加比例要比滑動力的增加比例大,使得垃圾堆體安全系數開始增加。比滑動力的增加比例大，使得垃圾堆體安全系數開始增加。垃圾堆體坡度的影響：垃圾堆體邊坡坡度的大小對堆體穩定性成反相關關系，坡度越小，安全系數越大。從穩定安全的角度來看，邊坡越緩越好，但太緩會影響填埋場的庫容，故應綜合考慮。滲瀝液水位的影響：所有垃圾堆體的失穩破壞幾乎都與暴雨有較大聯系， 主要是由于暴雨引起垃圾堆體滲瀝液浸潤線上升，垃圾堆體處于飽和狀況。甚至類似于“浮”在水中這樣一種狀態，致使有效應力降低，安全性下降。有關分析發現浸潤線位置對垃圾堆體穩定有較大影響，降低浸潤線可以有效提高垃圾邊坡的穩定性。因此，凡是能夠減少垃圾填埋場滲瀝液產生量和有效排出滲瀝液使浸潤線下降的工程措施，都有利于改善垃圾邊坡的穩定狀況。浸潤線究竟在堆體中處于什么位置才能使得垃圾堆體不致發生穩定破壞。有學者認為當 h/H≤～( h為滲瀝液水位高度、H為垃圾堆體高度)時，垃圾堆體是滿足邊坡穩定要求的[21]。對最小安全系數 Fs小于允許安全系數Fp，或者 Fs≤1. 0的填埋場，在遇到暴雨天氣時是極有可能發生失穩破壞的。因此, 在垃圾填埋過程中應加強運營管理，盡最大可能控制垃圾堆體周圍山體雨水進入填埋庫區，及時導排淤積在垃圾堆體中的滲瀝液，保證滲瀝液導排系統暢通無阻，確保垃圾堆體穩定安全，尤其在夏季暴雨較多的季節，更應密切監視。 事故樹在生活垃圾填埋場中的應用 事故樹分析（Fault Tree Analysis, FTA）又稱故障樹分析，是從結果到原因找出與災害有關的各種因素之間因果關系和邏輯關系的分析法。這種方法是把系統可能發生的事故放在圖的最上面，稱為頂上事件，按系統構成要素之間的關系，分析與災害事故有關的原因。這些原因可能是其他一些原因的結果，稱為中間原因事件，繼續往下分析，直到找出不能進一步往下分析的原因為止，這些原因稱為基本原因事件。圖中各因果關系用不同的邏輯門鏈接起來，由此得到圖形像一顆倒置的樹。 事故樹常用表示符號種類符號名稱意義事件符號頂上事件或中間原因事件表示由許多其他事件相互作用而引起的事件。這些事件都可往下一步分析，處于事故樹的頂端或中間事件符號基本事件事故樹中最基本的原因事件，不能繼續往下分析，處在事故樹底端邏輯門符號或門表示或任一事件單獨發生時，事件都可能發生邏輯門符號與門表示、兩個事件同時發生，事件才可能發生邏輯門符號條件或門表示或任一事件單獨發生時，事件才能發生邏輯門符號條件與門表示、兩個事件同時發生時，還必須滿足條件a，事件才能發生事故樹分析有定性分析和定量分析。事故樹的定性分析包括求最小割集、最小徑集和基本事件結構重要度分析；定性分析是在求出各基本事件發生概率的情況下，計算事故頂上事件的發生概率，求出概率重要度和臨界重要度。本文將只進行定性分析，通過求其最小割集、徑集和各基本事件的結構重要系數來分析。填埋場發生火災爆炸需要達到一定的條件，可燃氣達到可燃濃度、達到爆炸極限、遇到點火源等。點火源有明火、電火花、撞擊火花、靜電火花和雷電火花，這些點火源又是由各種不同的因素產生的，可燃性填埋氣體的濃度能達到可燃濃度也是由諸多因素造成的，因此本文針對這些具體因素即可編制成事故樹具體分析。 填埋場火災爆炸事故樹 （1）求最小割集（徑）集。 為圖3的成功樹 結構函數式如下： 即 從而得到7個最小徑集為： （2）結構重要度分析。因為，是單個事件最小徑集，最大。，只同時出現在一個最小徑集中；同在4個最小徑集中。根據判別結構重要度的近似方法，得出： 而與其他事件無同屬關系。因此，只需要判定的大小即可。根據結構重要度系數近似判別式計算公式： （）式中 基本事件的結構重要度系數近似判斷值； 包含的所有最小割集； 包含的最小割集中的基本事件的個數。由式子3可以算出：因此，得到的結構重要順序為：==========由圖3的事故樹分析可以知道，點火源與達到爆炸極限的混合填埋氣體構成了垃圾填埋場填埋氣體爆炸事故發生的要素。首先分析基本事件、這事單事件的最小徑集，其結構重要度系數最大，是填埋場發生爆炸的最重要的條件。因此，對于填埋場的安全管理，就要求針對性的采取措施，比如在填埋場各點布置氣體報警器，對填埋場混合氣體進行濃度監視，一旦接近危險極限即報警，安全管理者便可采取急救措施，疏通氣體等消除一些事故發生的因素。其次，最小徑集只由、兩個單事件構成，其結構重要度僅次于前兩者，由此可見，集氣系統導氣井失效和輸氣管破損的管理在防止填埋場火災爆炸的安全管理中相當重要。由靜電火花和雷電火花導致火災爆炸的重要度相對較小，是因為所屬的基本事件需要同時發生才能使頂上事件發生。防止填埋氣體達到可燃濃度，加強對填埋場安全管理以及場內氣體濃度監測，嚴格控制點火源，特別是嚴禁吸煙和違章動火，防止鐵器撞擊以及經典火花的產生等，還有保證場內的電氣設施防爆良好等，這些都是填埋場內防火防爆的安全管理措施。四川理工學院畢業設計 3 填埋氣燃燒系統設計3 填埋氣燃燒系統設計鑒于填埋氣所能造成的危害，《生活垃圾填埋場填埋氣體收集處理及利用工程技術規范》（CJJ1332009）中規定：“填埋場必須設置填埋氣體導排設施”，總填埋容量大于100萬t時還必須設置氣體主動導排處理設施（100萬t250萬t）或者配套建設填埋氣體利用設施（大于250萬t）?？刂铺盥駳馀欧磐ǔ５挠行Х椒ㄊ前惭b填埋氣收集系統并且在氣體控制系統中安裝一套氣體處理