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意大利涡龙设备与工艺公司
1. 污泥处理和处置的责任.......................................................................................................1
2. 污泥干化安全性问题的提出...............................................................................................2
3. 引发安全问题的一些主要原因...........................................................................................2
3.1. 干燥工艺的自身缺陷...........................................................................................2
3.2. 配套设施的可靠性...............................................................................................2
3.3. 操作的复杂性和人员素质...................................................................................2
3.4. 干预手段的有效性...............................................................................................3
4. 工艺类型及其安全性问题特征...........................................................................................3
4.1. 工艺类型...............................................................................................................3
4.2. 工艺安全性的理论...............................................................................................3
5. 提高安全性的主要手段及其难点.......................................................................................4
5.1. 粉尘产生的不可避免性.......................................................................................4
5.2. 点燃能量的可操作性差.......................................................................................4
5.3. 干化环境的惰性化存在未知因素.......................................................................4
5.4. 工艺的比较及其安全参数的选定.......................................................................5
6. 影响安全性的工艺问题.......................................................................................................5
6.1. 干泥返混...............................................................................................................6
6.2. 逆流工艺...............................................................................................................6
6.3. 多变量工艺参数...................................................................................................6
6.4. 设备的材质...........................................................................................................7
7. 安全系统的构成与效能.......................................................................................................7
8. 与安全性相关的操作维护条件...........................................................................................8
9. 进一步提高工艺安全性的可能性.......................................................................................9
9.1. 降低含固率...........................................................................................................9
9.2. 采用更为严格的惰性环境...................................................................................9
10. 结论...................................................................................................................................10
1. 污泥处理和处置的责任
欧盟早在1982 年就对污泥的最终处置制订了指导性政策。各成员国相继按照欧盟的指导
性政策制订了本国的法律与法规。污泥被作为固体废物的一种（特殊垃圾），按照法律的规定，
由垃圾的制造者和所有者(即污水处理厂)负责妥善处置。其处置费用按规定的污水处理费（含
排水管网和污水处理）形式单独收取。一些国家特别是一些大城市的污水处理费已经高于自
来水费。
在过去20 多年减量填埋、减量焚烧、卫生化土地施用以及其它污泥资源化的实践和摸索
中，污泥干化逐步成为唯一能够大规模减量、卫生化和资源化处置的必经之路。
2. 污泥干化安全性问题的提出
污泥干化最初是因其高效的减量、卫生化能力而收到欢迎的，由于发达国家的填埋场地
有限、土地昂贵，干化所形成的减量，相比其它方案（填埋或焚烧），已经非常有竞争力，因
此成本问题并没有成为人们关注的中心。
随着干化厂数量的增加，欧洲和北美干化厂的事故发生频仍，从污泥的自燃，到设备的
爆炸；从个别小型附属设备，到整厂干燥生产线；无论有无制造或运行类似干化设备的经验，
无论安全措施设计得多么复杂、完备，干化厂事故始终没有间断。许多知名设备企业倒闭，
或者主动退出了污泥干化领域，这其中包括不少大工业公司和集团。大批干化项目停止了运
行，个别甚至从来没有运行过。少数坚持下来的作为该领域的领导性公司，至今也仍不断爆
出令人担忧的事故记录。
安全性的确是非常值得关注的焦点。
众多的事故使得一些国家委托了专门的研究机构，对污泥干化制定专门的技术导引、规
范。欧盟早在1994 年就制定了爆炸性气体设备和运行操作标准(ATEX)，并于2003 年的7 月1
日全面强制实施。
3. 引发安全问题的一些主要原因
3.1. 干燥工艺的自身缺陷
从七十年代以来，世界上已经有众多的厂商退出或试验过污泥的干化，这些厂商几乎无
一例外地全部来自农产品、化工、医药、食品干燥设备等领域，其方法均是在原有的干燥器
基础上进行污泥的干化试验，其中有成功的，但是更多的是失败的。失败者中不乏大型知名
设备集团或企业，原因在于并非所有干燥工艺适合于污泥这种物料的干化。这类根本性的缺
陷决定了一个干化厂的命运。
3.2. 配套设施的可靠性
干燥器事实上只是干化系统的一部分，围绕污泥干燥，涉及大量附属设备，其中包括分
离、过滤、筛分、粉碎、混合、输送、提升、储存、供热等。根据工艺不同，涉及的辅助配
套数量有很大变化。总体来说，设备数量和关键点越多，对系统的稳定性影响越大。
可以肯定的是，绝大部分事故不是由干燥器本身、而是由这些辅助配套设施引起的。任
何一个小的环节发生异常，都可能影响干化工艺本身，而干化工艺的波动、异常，最终可能
带来意想不到的后果。
3.3. 操作的复杂性和人员素质
干燥器的原理决定了工艺的区别，而不同的工艺，所具有的工艺变量的数量是不同的，
工艺变量越多，系统越复杂，操作难度也越高。
污泥干化属于废物垃圾处理，其从业人员的素质难以要求很高。对一个干化厂来说，即
使计算机诊断和处理系统非常全面和敏捷，其出错的几率始终存在，特别是当这些互相牵制、
互相影响的参数被错误调整时，极有可能形成误操作。
3.4. 干预手段的有效性
对于干化工艺来说，在报警和紧急情况下进行干预的手段种类非常有限，而手段的有效
性也存在很大差别。当一个系统的工艺安全性窗口过窄时，干预甚至难以奏效。一些大型事
故的发生就在于系统对出现小事故后根本无法在短时间内彻底排除险情而导致的。鉴于干化
系统的投资规模，还必须考虑出现极端性事件（如整厂停电、自动安全系统失灵等）时的安
全应变能力。
4. 工艺类型及其安全性问题特征
4.1. 工艺类型
根据热能供给形式和换热形式进行分类，可以将全部干化工艺分为三个基本类型：直接
＋对流、间接＋传导和间接＋混合。虽然干燥工艺的类型非常多，但是由于能耗、安全性、
投资等原因，到目前位置，真正实现大规模工业应用的只有少数几种，他们是：
转鼓式(rotary dryers) 直接＋热对流
转碟式(disc dryers) 间接＋热传导
圆盘式(paddle dryers) 间接＋热传导
流化床式(fluidized bed dryers) 间接＋热对流
涡轮薄层式(turbo thin film dryer) 间接＋热对流＋热传导
他们分别代表了世界当前污泥干化工艺的主要成就。
4.2. 工艺安全性的理论
涉及污泥干化工艺的安全性时，一般均以探讨干化系统中的粉尘浓度、氧气含量、温度
和气体含湿量为着眼点。
由于污泥在全干状态下(含固率>80%)一般呈微细颗粒状，粒径较小，因此，物料之间、
物料和干燥器之间、物料和介质之间的摩擦、碰撞，使得干化环境中可能产生大量粒径低于
150 微米的超细颗粒——粉尘，这种高有机质含量的污泥在形成粉尘后，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“粉尘爆炸”。在一定氧气含量和点燃能量条
件下，在一定的局部空间、均匀混合和处于悬浮态的粉尘必须达到一定的浓度才可能引发燃
烧，这个能够导致燃烧的最低浓度值，就是该条件下的“粉尘爆炸下限”。一般认为有机质粉
尘的爆炸浓度下限为20－60 克/立方米，市政污泥的取值大约在40－60 克/立方米之间。
由于污泥粉尘产生燃烧的另一个基本条件是必须具有一定的氧气，在一定粉尘浓度和点
燃能量下、能够引起燃烧的最低氧气含量称为“最低含氧量”(LOC)。根据研究，最低氧含量
的值可能非常低，根据保护性气体类型（按顺序氮气、二氧化碳、蒸汽）的不同，分别在5
％、6％、10％左右。
此外，必须具备一定的点燃能量。根据研究，市政污泥的点燃能量要求非常低，小至几
个到十几个毫焦的能量即可点燃。通常的一个参考量是温度，温度在20 度时，污泥的点燃能
量也不会超过104 毫焦。而由于一般的干化系统均必须具备一定的温度，典型值在85－125 度
之间，此时的点燃能量低至101－102 毫焦，由此可以认为，干化系统事实上无法在运行和维护
过程中彻底避免点燃源的存在。
气体的含湿量虽然归根结底仍然是氧气问题，但由于蒸发所产生的湿度的存在，而湿度
是最有效的惰性气体，对于提高干化系统的安全性有着重要意义，一个干燥系统的湿度就成
为提高粉尘浓度下限、提高点燃能量、降低氧气含量，从而也就是提高整体系统安全性的一
个重要手段。
值得注意的是，在干化工艺中，上述所谓的危险条件是全程存在的，而涉及全程的安全
性因素必须结合该工艺进行深入的分析。
5. 提高安全性的主要手段及其难点
结合安全性的理论和干化工艺普遍存在的问题可以归纳如下。
5.1. 粉尘产生的不可避免性
污泥干化涉及一系列设备，一系列的输送、提升、混合、筛分、粉碎、储存、过滤等操
作，因此由这些操作形成的每一个界面都是粉尘危险区；
对于热对流系统来说，大量气体的混合、冲击、携带、搅拌作用，以及污泥干湿颗粒的
受热不均，是导致粉尘的基本条件；
对于热传导系统来说，污泥与高热表面的接触、摩擦，机械设备的混合、搅拌，尤其是
系统内不均匀受热，以及热量分布的不均匀性，是粉尘产生的主要原因；
对于大多数工艺来说，由于气速、转速是工艺本身决定的，降低粉尘量的手段就变得湿
分有限。形成巨大粉尘量的原因客观上在于干燥过程中污泥量巨大，即使很小比例的污泥成
为粉尘，均可能超过所谓的粉尘浓度下限。
这种情况对于所有采用干泥返混的系统来说都是不可避免的。而避免干泥返混，则可能
在总体物质浓度方面大大降低，甚至可能低于所谓的粉尘爆炸下限。
5.2. 点燃能量的不可操作性
由于污泥的点燃能量很低，而干化工艺本身就是凭借温度进行的，加上污泥干化所涉及
的一系列设备以及污泥在干燥器内本身的流动，即使在静电、金属碰撞等条件都得到控制的
情况下，污泥燃烧所需要的点火能量基本上是一个难以避免的问题。
5.3. 惰性化环境的尺度变化
从以上两点分析可知，对于大多数的干化系统来说，唯一可行的安全手段事实上仅在于
降低氧含量，以获得安全空间。
干化系统必须实施闭环，否则臭气的外泄对环境和健康不利。同时，所有的干化都必须
抽取一定量的气体排出闭环，从而避免干�
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