含油污泥主要包含石油石化行业的炼化“三泥”，即炼油厂废水处理过程中产生的隔油池底泥、溶气浮选浮渣及剩余活性污泥；煤制油、煤制气、煤制烯烃等煤化工行业产生的生化污泥、气化废水预处理污泥等；制药行业等其他化工行业污水处理过程中产生的含油或有机溶剂的污泥。

含油污泥含有大量的苯系物、酚类、重金属、氮磷等营养物及致病菌和病原菌等，《 危险废物名录》明确将其列为危险废物，外委有资质的危废处理中心进行处置，处理费用高。污泥的终端处置方式包括填埋、焚烧、土地利用、建材利用等，但污泥脱水后含水率为75%～90%，必须通过干化深度脱水才能将含水率降低至可再利用的水平（40%～50%）。

含油污泥干基热值高，干化过程中易产生可挥发性有机气体，易发生安全事故。且含油污泥较一般污泥更为粘黏，附着力强，容易粘结在传热壁上影响传热效果甚至引起抱轴卡料等机械故障，所以研究和开发安全可靠的污泥干化技术十分必要。

1 真空圆盘污泥干化系统工艺流程

真空圆盘干化系统由热源供给系统、密封进料系统、真空圆盘干化机、密封出料系统、尾气处理系统等子系统组成。工艺流程如下：

湿污泥料仓具有短期暂存功能，同时保证污泥干化机的连续进料。上游脱水污泥经管道或污泥运输车运送至料仓，缓存，运行时污泥经过大口径螺杆泵对干化机匀速给料，且螺杆泵能在一定程度上保证整个系统的密闭性。进料速度通过变频控制。

主机经蒸汽加热后，通过间接传热的方式对污泥进行干化，通过变频控制污泥在主机的停留时间，污泥干化后，通过旋转卸料阀排出，闭锁干化机出料时空气的吸入，保证系统密闭性。

干污泥先经过水冷出料螺旋降温后，再经斗提机输送至干污泥料仓。

尾气处理系统通过“2级除尘+2级冷凝”降低尾气的含尘、含湿、有机挥发分的含量。尾气被高压风机抽出干化仓体后，在恒温旋风分离器实现降尘过程。气体温度不变，防止水气凝结造成除尘内部的粘结。旋风分离器底部通过旋转卸料阀出灰，保证密闭。之后尾气从喷淋塔底部进入，通过填料层和喷淋区实现快速降温，去除尾气中绝大部分粉尘、挥发性油分和少部分蒸汽。冷凝器将尾气迅速冷却到45℃以下，尾气中的绝大部分水汽、有机气体被冷凝凝结，冷凝液经泵送至喷淋塔水箱，作为喷淋塔补水，避免喷淋塔底部积泥，摒弃外部补水从而降低外排污水量。

2 干化过程中“三废”排放情况

废水：污泥中水分经过液相-气相-冷凝相”的转变，完成从污泥向污水的转移，真空圆盘干化系统的污水排放量等同于污泥蒸发水量，没有新增污水排放。

废气：经过除尘-喷淋-冷凝-除雾之后的不凝气体，需要经过生物除臭或焚烧才能排放。由于本系统采用全密闭形式，采用相对洁净的尾气作为循环载气且循环比例大于50%，尾气排放量大大减少，污泥蒸发水量1t，尾气排放少于500m³。

废渣：干化后的污泥含水率30%～40%，外观为直径3～5mm颗粒状，便于运输和后续处置。

3 安全分析和控制措施

3.1 安全分析

含油污泥热干化过程中可能存在的安全隐患主要如下：

（1）湿污泥储存过程中会释放甲烷、硫化氢等有毒有害气体。

（2）污泥干化过程中有粉尘爆炸的危险。

（3）含油污泥干化过程中易产生可挥发性有机气体，浓度达到一定阈值后，有闪爆的危险。

（4）随着含水率的降低，污泥热值逐渐升高，干化过程中由于热源高温、机械摩擦、静电等产生点火能量，可能会引起污泥燃烧。

（5）干污泥储存过程中由于缓慢氧化等因素有闷燃的风险。

（6）污泥热干化一般选择蒸汽作为热源，具有较高温度和压力，有泄漏和烫伤员工的风险。

（7）含油污泥更加粘黏，有卡料抱轴等机械故障的风险。

因此污泥干化工程中安全控制措施设计是一项重要设计内容。

3.2 安全控制措施

3.2.1 有毒有害气体风险控制

系统全密闭且整体供货设备都较传统设备做了加强处理，以确保系统有一定的真空度，避免空气吸入确保系统内低氧环境，同时避免干化过程中产生的有毒有害气体逸散至车间。

进料：系统进料采用大口径螺杆泵，螺杆泵挤压进料，有效隔离进料端空气的渗入。进料端主机连接处采用软性垫片，加强了系统的密封效果。

主机：2根轴两端伸出筒体部分采用“氮气密封+填料密封”方式，尽可能降低轴承的泄漏。所有法兰密封面均开密封槽嵌入硅橡胶密封条，自动控制引风机的运行风量，使引风量稍大于蒸发水分所需的抽气量，从而使干燥机始终处于微负压状态，减少空气泄漏量（负压越小泄漏量越小）。仓盖采用法兰密封，连接处双槽嵌硅橡胶。

出料：旋转出料阀+出料螺旋。抽气口是使料仓负压大于干燥机内负压，保证空气不进入干燥机，用旋转出料阀来闭锁干化机出料时空气的吸入。

湿污泥料仓顶部配备臭气风机，将恶臭气体抽送至生物除臭系统或臭气焚烧系统。

3.2.2 粉尘爆炸风险控制

污泥干化采用半干法，污泥含水率控制在30%～40%，避免运送干泥产生大量扬尘。

干化机通过变频电机或减速机的调节，转速控制在3～6r/min，低速搅拌推送，干化机内粉尘含量可控制在＜15mg/Nm³，大大低于污泥粉尘爆炸下极限60g/Nm³。

同时干化机仓体内大量水汽存在，亦降低了粉尘爆炸的风险。

3.2.3 有机挥发分闪爆风险控制

含油污泥中的部分油气组分和挥发性有机成分在干化过程会挥发出来，浓度持续升高时，系统的危险系数快速增大。有效控制有机组分，是系统安全的重要保障。

系统高负压：系统尾端设有压力约为-14kPa的高压离心风机，经过多级压降后，干化仓体保持-2～-2.5kPa的高负压程度，可以有效地将挥发分载出，避免浓度蓄积。

低氧载气循环：系统将降温后的尾气预热后作为载气，再次通入反应仓体内。预热后的低氧载气提高了气流置换速度，防止有机物的蓄积。

3.2.4 干化机内污泥燃烧风险控制

燃烧三要素：可燃物、氧气、点燃能量。含油污泥热值较高，干化到一定程度后能够自持燃烧，通过控制低氧、低温避免污泥燃烧。

（1）氧含量控制系统。

分区域氧含量监测：干化仓设有2组氧含量探头，分区域检测干化机内部氧含量。

氧含量限制和氮气保护连锁：系统设置氧含量为2%（体积比），当仓体内部氧气超过该限值时，系统打开氮气连锁装置，将系统快速恢复低氧环境。

（2）温度控制系统。

分区域温度监测温度：干化选用150～170℃的饱和蒸汽作为热源，既保证了系统的干化效果，同时保证了干污泥的热值。主机干化区设有2组温度探头，分区域检测系统的温度，系统设定高于热源温度15%为极限温度值。

（3）极限温度值与喷淋系统连锁

当干化机内部温度超过设定极限限度时，主机停机、蒸汽停止，主机仓盖配备喷淋水系统启动，快速降温。检修时，可以手动打开喷淋系统，进行仓体内部清理。

3.2.5 干污泥闷燃风险控制

干污泥闷燃主要是由于干泥初始温度过高及缓慢氧化放热导致。干污泥必须经过水冷出料螺旋降温后才能输送至料仓储存，且料仓设置温度监测及喷淋系统，有效控制闷燃风险。

3.2.6 蒸汽泄漏及烫伤风险控制

热源的安全性：蒸汽供给系统将高压力热源降低到0.5～0.6MPa（G）的安全压力范围内。

仓体压力限值与安全泄爆系统：当蒸汽泄漏、后端尾气处理系统出现堵塞、风机故障时，仓体积聚压力，无法外泄。系统设有仓体正压为0.01MPa（G），当系统超过此压力时，系统配备泄爆阀迅速开启，实现安全泄压。

3.2.7 机械故障风险控制——差速推流技术

含油污泥较常规市政及其他行业化工污泥更为粘黏，极易在干化过程粘结在传热壁上。同时，高黏度造成污泥难以分散，增大了污泥在传热扩散过程的难度。为此采用差速推流技术，提高污泥粘滞区的分散性，通过特殊设计降低对干化机的影响，降低卡料抱轴等机械故障的风险。

污泥干化过程经历了预热阶段、恒速干燥阶段、降速干燥阶段。对应污泥干化过程分为黏稠区、粘滞区、颗粒区。针对不同阶段，物料表现出不同的特性。不同的特性需要不同的干化条件。

黏稠区（含水率＞55%）：黏稠区物料含水率较高，体积较大。黏稠段污泥温度不断提高，蒸发速度快速提升。针对本段污泥以搅拌、换热为主。本阶段输送盘片设置刮刀以平刀和反推刀为主，提高破碎率，降低扩散难度，提高换热效果。

粘滞区（含水率45%～55%）：粘滞区污泥自由水、吸附水已基本蒸发殆尽，污泥中细胞体开始破裂，组织液渗出，污泥黏度不断增大，传热效率下降，蒸发速率降低。针对本阶段，主机以推流、分散为主。主机以推送刀为主，提高推送速度，提升污泥分散性，保障干化效果。

颗粒区（含水率＜45%）：本阶段污泥以颗粒状态出现，分散性良好，但蒸发速度极低。为了保障出料的干化效果，本段以停留时间，将挥发性气体挥发殆尽。本段主轴以平刀为主，提高停留时间和搅拌。设有挡料板，侧边溢流出料，保障干化效果。

4 干化机的工作原理及特点

4.1 干化机的工作原理

真空圆盘污泥干化系统采用双轴圆盘主机。干化机为卧式结构形式，设备内部设置对向旋转的2根空心轴，空心轴上密集排列着圆盘型叶片，蒸汽经空心轴均匀流向盘片，加热盘片。湿物料在圆盘的搅动下，与盘片热表面充分接触，污泥中水分完成扩散、蒸发过程，产生的水蒸气聚集在干化机的穹顶，由载气带出干化机，从而达到干化目的。

4.2 干化机的特点

干化机具有以下特点：

（1）结构紧凑，占地面积小；差速推流技术能有效降低污泥空仓率，提高盘片热面积利用率。

（2）运行过程负压程度高，能够降低水分蒸发临界温度，提高热效率。

（3）圆盘之间的刮取距离0.5cm，能够保证圆盘自净，保障传热效果。

（4）重力分配更均匀，保障轴的应力结构，减少轴的形变量。

5 工程应用

真空圆盘污泥干化系统在多个含油污泥干化项目得到应用，运行效果良好，差速推流技术 性及安全可靠性得到充分验证。应用案例见下表：

6 结束语

（1）真空圆盘污泥干化系统安全性高，适用于含油污泥的干化处置。

（2）差速推流技术能够有效解决含油污泥的粘黏问题。

（3）差速推流技术热效率高，能耗低，废水、废气排放量小，更节能环保。

（4）双轴圆盘干化机结构形式合理，稳定耐用，使用寿命长。