污泥干化系统运行安全性及危险预防措施

污泥干化系统运行安全性及危险预防措施 污泥干化使得污水处理厂“水、气、渣、泥”得到全面达标，是实现污泥稳定化、减量化、无害化的重要手段，得到了人们的接受和认可。但由于干化事故的频发，使得污泥干化的安全性问题成为人们关注的重心。该文通过对污泥干化系统可能出现的安全隐患进行分析论述，提出保障系统运行安全性的措施建议，为污泥干化系统设计中安全性的问题，提供借鉴和参考。

1概述

在污泥减量填埋、减量焚烧、无害化土地利用，以及其它污泥资源化的实践和摸索中，污泥干化逐步成为能够大规模减量、无害化和资源化处置的有效工艺之一，也是某些污泥最终处置的预处理方法。

上世纪90年代末，欧洲、北美等国家市政污水处理设施的普及，大量的市政污泥产生，污泥干化厂数量增加，污泥得到了较好的处置。但污泥干化厂的事故时有发生，从污泥的自燃，到设备的爆炸；从个别小型附属设备，到整个干燥生产线；无论安全措施设计得多么复杂、完备，污泥干化厂事故始终没有断绝；究其原因主要是早期人们对干燥污泥的性质认识不足。

在污泥热干化过程中，存在着严重的自燃与粉尘爆炸的危险。污泥在全干状态下（含固率大于80%）一般呈微细颗

粒状，粒径较小，同时由于污泥之间、污泥与干燥器之间、污泥与介质之间的摩擦、碰撞，使得干化环境中可能产生大量粒径低于150μm的粉尘。这种高有机质含量的粉尘，在一定的氧气、温度和点燃能量条件下可能发生燃烧和爆炸，即所谓的粉尘爆炸。

2污泥干化事故风险特性

污泥干化工艺中粉尘爆炸特性主要包括粉尘浓度、含氧量、点燃能量、含湿量4个参数。

2.1 粉尘浓度

发生粉尘爆炸必须达到一定的浓度，该浓度被称为该有机质的“粉尘爆炸浓度下限”。粉尘细度没有统一的规定，考虑其危险性，一般以150μm以下的粉尘颗粒作为判断标准。

粉尘的细度是不均一的，污泥干化产品粒度分布变化范围极广。根据有关粉体的研究，在粗粉（>150μm）中掺入5%～10%的细粉，就足以使有机粉尘混合物成为可爆炸的混合物，且爆炸组分可出现最大的爆炸压力。混合比大大影响爆炸强度，只有当可燃粉尘的粒度均大于400μm时，即使有强点燃源也不能使粉尘发生爆炸。一般认为有机质粉尘爆炸浓度下限在20～60g/m3，市政污泥的取值大约在40～60g/m3。

2.2 含氧量

氧气作为助燃气体，是形成危险状况的基本要素之一。绝大多数干化工艺因为无法进一步降低粉尘浓度，因此，降低介质含氧量成为避开风险的主要手段。

填注惰性气体是降低介质含氧量的主要方式，目前，主要填注的惰性气体有：氮气、二氧化碳、蒸汽。根据英国HSE公司实验值得到以上三种气体的惰性化效率，如表1所列。

通过表1中实验数据可以看出，如果采用氮气进行惰性化处理，空气质量不能超过18.5%，另外81.5%需惰性气体填充；如果采用水蒸气进行惰性化处理，空气质量允许达到64%，则此时混合湿气体的相对湿度为47.5%。根据实验数据，氮气、二氧化碳、蒸汽进行惰性化处理含氧量的操作值分别为4%、6%、10%。在实际工程运行过程中，为保证操作的安全性、可靠性，需将最低含氧量降低2%，即氮气、二氧化碳、蒸汽进行惰性化处理含氧量分别为2%，4%、8%。

2.3 点燃能量

污泥干化过程中产生的粉尘发生爆炸需一定的点燃能量。摩擦、静电、炽热颗粒物、机械碰撞等产生的火花均可成为点燃能量的提供点。

干燥温度的高低与点燃能量没有直接的联系。点燃能量是指粉尘环境下瞬间给出的能量，它与粉尘粒径的大小关系密切；而点燃温度是指在粉尘云环境下无点燃源时所需温度或厚度为5mm的粉尘层在一个静态金属热表面上导致燃烧的