如何做好城市垃圾填埋场的防雷
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作者: 孟令忠
摘 要：本文主要针对卫生垃圾填埋场一般占地面积大，周围空旷，排放大量易燃易爆气体的特征，介绍了采取的防雷措施。
关键词：垃圾填埋场 雷电 防护措施
引言
垃圾场填埋区排放大量的沼气，沼气属于易燃易爆的气体，又由于它的地理位置，极易发生雷击事故，一旦发生雷击事故，就可能造成重大爆炸和火灾，因此垃圾填埋区的雷电防护按一类防雷建筑物设计，以便保护在工作作业面上工作人员的安全，避免因雷击造成人员伤亡，同时保护垃圾填埋场区沼气排放装置和填埋作业设施，确保工作环境的安全。
防雷主要有防止直接雷击、防止和抑制雷电电磁脉冲两大方面，基本内容就是使雷击能量安全地泄放与转换，单独一种防雷保护措施不能解决雷击问题，良好的防护应采取接闪、均压、分流、屏蔽、接地、合理布线等综合防雷措施[1]， 全面防护雷电以各种方式对建筑物及设备造成的危害。
一、生活垃圾填埋场概况
就本地生活垃圾卫生填埋场为例，一期工程占地800亩，库容量为850万立方米，总投资1.2亿元人民币，设计能力为日处理生活垃圾2700吨，设计地面以上堆高30米。工程主要建有填埋作业区、覆盖土存储场、办公区、污水处理厂和场外专用道路等。垃圾填埋区采用人工防渗技术，地基经压实平整后，铺设1.5mm厚的HDPE膜作为防渗垫层，其膜上网状铺设HDPE花管和HDPE竖管，用以收集垃圾渗滤液经管道送至渗滤液处理厂处理。垃圾填埋场地处平原地区，地势开阔，周边十几平方公里内无高大建筑物，填埋区占地40万平方米，设计堆高30米，填埋单元72个，内设沼气排放管42个。填埋厂全长2700米，填埋场堆高将高于周围环境，沼气排放管在地下纵横交错，导电性能良好，从而雷击的概率很大。
二、生活垃圾填埋场的防护措施
（一）风险评估：
填埋作业区年预计雷击次数：
场区直接雷击预计出现的概率按下式计算：
N=k×Ng×Ae
N：场区直接雷击预计出现的次数（次/年）
k：校正系数，场区周围空旷，取2
Ng：场区所在地雷击大地的年平均密度（次/平方公里•年）：按下式计算：
Ng=0.024×Td1.3
Td：年平均雷暴日数，该地区取20
Ng=1.2
Ae：接收雷击的等效面积(平方公里)：因厂区没有高大的建筑物,按实际面积计算：
Ae=0.799×0.55=0.439
N=2×2.9×0.439=1.05次/年
Nc=5.8×10-1.5/C=5.8×0.0316/13=0.1832
E=1－Nc/N=0.83
所以该建筑物属于A级防护。
填埋场为一年四季全天运行生产单位，填埋区内生产大量沼气，并且填埋运行中将同时开设若干个分散作业面，尤其是在雨季开设的作业面多于平时，因此，雷雨季节作业面一旦遭受雷击，将对作业现场的人员和设备设施造成危害，后果不堪设想，在无雷击防护设施情况下存在极大的生产安全隐患。例如：北京六里屯垃圾填埋场，没有做有效的直击雷的防护，雷击事故发生后，多处沼气排放管被雷电击毁。由于垃圾填埋场产生的沼气属易燃易爆气体，因此垃圾填埋场填埋区属于第一类防雷建筑物。根据国家GB500057―94规定，针对一类防雷建筑物应装设独立式的避雷针或架空避雷线（网），使被保护的建筑物及放散管等突出的物体均处于接闪起的保护范围内。因此，垃圾填埋场填埋区的防护应按一类防雷建筑设计，保证工作环境的安全。
（二）球形雷的防护措施
为防止球雷入室，可在烟囱通风口处带接地保护的金属网，网眼不大于4cm2、引下线为2～2.5mm直径的接地镀锌铁丝[2]。
（三）直击雷的防护措施
1.接闪器
避雷针及其变形产品避雷线、避雷带、避雷网等统称为接闪器。一定高度的金属导体会使大气电场畸变，这样雷云就容易向该导体放电，并且能量越大的雷就越易被金属导体吸引。这样发生雷击时，它就会沿着我们设计的路线导入地中，从而有效的保护了建筑物。
为了降低建筑被雷击的概率，宜优先采用避雷网、作为建筑物的接闪器，如果屋面有天线等通信设施可在局部加装避雷针保护，这样接闪器的高度不会太高，不会增大建筑的雷击概率，避雷针应与避雷网应连接贯通并和接地连接好。
2.引下线
引下线的作用是将接闪器接闪的雷电流安全的导引入地，引下线不得少于两根，并应沿建筑物四周对称均匀的布置，引下线应采用焊接，引下线应与各层均压环焊接，引下线采用10mm的圆钢或相同面积的扁钢。对于框架结构的建筑物，引下线应利用建筑物内的钢筋作为防雷引下线。采用多根引下线不但提高了防雷装置的可靠性，更重要的是多根引下线的分流作用可大大降低每根引下线的沿线压降，减少侧击的危险。目的是为了让雷电流均匀入地，便于地网散流，以均衡地电位。同时，均匀对称布置可使引下线泄流时产生的强的磁场在引下线所包围的建筑物内相互抵消，减小雷击感应的危险。
3.接地体
接地体是指埋在土壤中起散流作用的导体，接地体应采用：
钢管 直径大于50毫米，壁厚大于3.5毫米；
角钢 不小于50×50×5毫米
扁钢 不小于40×4毫米。
应将多根接地体连接成地网，地网的布置应优先采用环型地网，引下线应连接在环型地网的四周，这样有利于雷电流的散流和内部电位的均衡。垂直接地体一般长为1.5-2.5米，埋深0.8米，地极间隔5米，水平接地体应埋深1米，其向建筑物外引出的长度一般不大于50米。框架结构的建筑应采用建筑物基础钢筋做接地体。
（四）等电位连接
为了防止独立避雷针接地产生的跨步电压对人身的危害，采用公共接地网，用来均衡电位，防止跨步电压。
三、结束语
垃圾填埋厂从其地理位置，重要性，使用性，发生雷击事故的可能性和后果来看，我们应该把它划分为一类防雷建筑。在方案设计过程中我们主要从球形雷和直击雷两方面入手。由于我们对球形雷认识的局限性，我们只能采取在建筑物周围加防护网的方法来防止球形雷的侵入。在直击雷的防护中，和以往的固定避雷针不同，因为填埋厂的高度是随着填埋作业的进行而不断升高的，因此其沼气竖管也是在不断升高的，所以我们采取能够延伸的固定避雷针，直至填埋工作全部完成。并且避雷针的架设要与沼气竖管有一定的安全距离。等电位连接网也要与沼气竖管有一定的安全距离。移动式避雷针也是本方案的一个典型，用来保护现场工作人员的安全。
[参考文献]
[1]肖稳安，张小青.《雷电与防护技术基础》.气象出版社，2006.88-89
[2]杨仲江.《防雷工程检测审核与验收》.气象出版社，2005.50-51
（作者单位：山东省利津县气象局 利津）
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