市政污泥干化焚燒工程總承包項目調試安全風險研究分析

吳建麟

上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司 上海 200092

污泥干化焚燒作為城鎮污水處理廠污泥處理的主流技術之一，可集約、高效地實現污泥的減量化、穩定化和無害化，焚燒灰渣可填埋或資源利用。近年來，污泥熱干化和焚燒技術在我國越來越多的城市得到工程化應用，呈現出快速發展的勢頭。污泥熱干化和焚燒工藝流程復雜，對設計和運行維護的要求較高。調試作為該類項目建設全生命周期的一項重要工作，有著周期較長、工藝復雜、參與單位多、設備設施數量多等特難點，給職業健康安全帶來了較大的風險。文章對白龍港污水處理廠污泥處理處置二期工程在調試工作期間的安全管理重點、難點進行分析、研究，以提升同類項目調試工作的安全風險辨識與管控能力[1]。

1 市政污泥干化焚燒工藝流程

污泥處理采用離心脫水將污泥含水率降至80%，通過間接加熱干化后送至流化床焚燒爐焚燒的處理工藝。焚燒產生的煙氣回收熱量用于污泥干化等，污泥干化焚燒系統不足熱能可通過新增的蒸汽鍋爐房補充。

煙氣處理采用“SNCR+靜電除塵+半干法/干法脫酸+布袋除塵+濕式脫酸+煙氣再熱+物理吸附”的處理工藝。臭氣處理主要采用“離子送風除臭+生物濾池+化學洗滌+活性炭吸附”的組合處理工藝。

2 調試工作范圍

圖1 調試工作組組織架構示意圖

以白龍港污水處理廠污泥處理處置二期工程為例，該項目工藝系統多，涉及污泥輸送、脫水、干化、焚燒、煙氣處理及除臭系統等。01地塊2條焚燒線、02地塊4條焚燒線。這些系統調試需要前后緊密協調，各子系統運行工況均需達到設計參數要求，才能保證全廠設備的平穩運行。因此各系統的單機調試及聯動調試工作難度非常大，現場安全管理任務重。

調試工作組配備工藝、土建、設備、電氣自控等相關專業技術人員。調試指揮部由業主、設計院、監理及承包商組成；維護項目經理部由土建、設備、管線等承包商組成；調試項目經理部由設計、運行和安裝等單位組成。

3 調試安全

3.1 安全管理目標

污泥干化焚燒工程總承包項目的調試安全管理主要包括調試人員的生命安全、職業健康安全、廠區設備和設施財產安全以及廠區環境安全。其中，調試人員的生命安全和職業健康是最重要的，調試人員包括調試期間的廠內運行人員、工程總承包單位、設備集成商及調試專業單位。調試安全管理的目的是將污泥干化焚燒對人員生命健康、廠區設備設施和環境可能產生的危害降低并控制在可接受的范圍。

3.2 安全風險評估

安全管理的對象是風險，安全管理需要持續辨識并控制風險，是一個動態過程。白龍港污水處理廠污泥處理處置二期工程借鑒了國外污水處理廠污泥處理系統健康安全風險控制HSE標準，對該項目進行安全風險辨識、評估、分級并制定控制措施。

安全風險評估的類型包括：安全設計專篇、安全及職業健康預評價和驗收評價、安全后評估等。風險評估包括三個步驟：辨識安全風險的危害、評估危害的等級以及制定控制措施，且評估工作貫穿整個項目全生命周期，包括設計、施工、調試和運行維護階段等。安全風險是隨著生產活動的改變而變化的，因此安全風險評估非一次性的行為，應根據風險等級及生產活動中可能的變化程度定期復核與修正風險評估。一旦工程施工完成轉而進入調試階段，原先的安全風險評估需要著重針對調試操作人員的行為、所需物料或工藝設備的危險特性、調試作業環境的改變而做出相應的調整[2]。

危險源、環境因素辨識是風險評估的重要內容。安全風險評估對于污泥干化焚燒工程的調試工作有重要意義。調試階段的安全風險與工藝特征和調試運行過程密切相關，其風險來源具有共性特征，同時，每個污泥干化焚燒廠的風險來源又不完全相同，各廠應針對自身情況形成安全管理體系。

表1 調試危險源辨識評價匯總表

3.3 安全風險辨識與控制

污泥干化焚燒工程總承包項目的調試工作安全風險辨識，應從物質本身和調試作業過程中產生的危險、有害因素，危險化學品重大危險源等三個方面開展。其中，物質的危險、有害因素通過污泥、灰渣、柴油、氫氧化鈉溶液、活性炭、尿素、消石灰、PAM、石英砂等物料的危險特性進行辨識分析；調試作業過程中產生的危險、有害因素參照《企業職工傷亡事故分類》（GB6441-1986）進行辨識分析，危險化學品重大危險源按《危險化學品重大危險源辨識》（GB18218-2018）的有關規定進行辨識分析。

調試過程中的職業健康風險主要包括與工藝運行相關的灼燙（高溫、化學品）、火災和爆風險，以及生產活動常見的觸電、高處墜落、中毒與窒息（有毒有害氣體）、機械傷害、起重傷害及其他傷害（粉塵、噪聲、高溫）等風險。設備和設施財產的安全風險通常已在設計階段和運行方法中得以控制。環境因素風險主要涉及干化焚燒過程產生的廢氣（煙氣和臭氣）、廢渣（飛灰）、廢水（干化尾氣冷凝水、煙氣洗滌廢水等）等潛在環境污染物的處理、達標排放或安全處置，這是污泥干化焚燒工程的基本目標，在符合調試操作規程和工藝正常運行的情況下，環境因素風險的控制即能得到保障。因此，重點關注污泥干化焚燒調試中的人身安全和職業健康風險，即物理性高溫灼燙、化學腐蝕和灼傷、火災和爆炸、觸電、高處墜落、淹溺、中毒與窒息、機械與起重傷害等安全風險。

3.4 物理性高溫灼燙

（1）危險源。高于60℃的設備熱表面或熱介質，高風險區域主要包括：鍋爐房高溫鍋爐及蒸汽管道、污泥干燥設備、污泥焚燒爐、高溫煙氣管道。

（2）預防與控制措施。①焚燒爐、余熱鍋爐等高溫設備和管道設置保溫絕熱層。②對于焚燒爐和煙氣管道等設有耐火材料襯里但運行時其外表面仍高于60℃的設備或設施，采取措施保護人員不受熱表面的傷害。③高溫設備或管道區域應設置阻隔屏障，阻隔屏障應設有入口鎖定裝置，未經許可不得入內。

3.5 化學腐蝕和灼傷

（1）危險源。腐蝕性化學品主要為用于焚燒煙氣中酸性組分去除的堿性化學物質。污泥干化焚燒調試過程中涉及到的該類物質主要為堿液罐區氫氧化鈉溶液、消石灰儲倉和投加裝置等。腐蝕和灼傷主要發生于操作不當或藥劑儲存、輸送設施腐蝕造成的皮膚接觸。

（2）預防與控制措施。①腐蝕性化學物質的存儲和輸送設施采用抗腐蝕材質，或進行防腐處理，防止因受到介質腐蝕而發生泄漏。②在使用具有化學灼傷危險物質的生產場所，在工藝設計時考慮防止物料噴濺的合理流程、設備布局、材質選擇及必要的控制和防護裝置。③在處理有灼傷危險的物質時，穿戴好必要的工作服和防護用具，如護目鏡、面罩、防護手套等。

3.6 火災和爆炸

污泥干化是粉塵爆炸風險較高的工藝。干化污泥是一種有機質含量較高的物料，在常溫下會緩慢氧化放熱，且由于干化污泥顆粒幾乎相當于絕緣體，熱量通過傳導散發的速率很慢，容易因熱量積累造成溫度上升，從而進一步加速反應放熱的過程，達到自燃溫度，引起干化污泥著火，且外部空氣的引入會加劇自燃。自燃容易引發火災，也容易為爆炸提供點燃能量。影響污泥自熱和自燃的主要因素通常有：濕度 、污泥存儲體積、存儲類型、粉塵粒徑及污泥停留時間。

污泥在處理過程中產生的臭氣成分中含有硫化氫、沼氣等易燃氣體，產生源有儲泥池、污泥泵房、干化焚燒車間等。如因除臭系統缺陷或通風不良，可造成池頂的空間可燃氣體集聚，并可能形成爆炸性混合氣體環境，遇到明火、靜電、雷電等點火源易引起火災爆炸事故。

控制與降低火災和爆炸風險的基本措施包括：

（1）污泥干化焚燒系統的火災和爆炸風險主要通過干燥機、污泥儲存倉、焚燒爐等設備設施進行合理設計來控制。例如：為避免干化尾氣中可燃性氣體的積累和泄漏，干化系統應設計為閉環和微負壓系統；干燥物料尤其是干化污泥存儲倉必須妥善設計和監測，尤其是全干化污泥，其性質與固體燃料相似，存儲時必須采取防火防爆措施。此外，干化產品運輸環節在設計時也需充分考慮避免形成粉塵燃爆環境，降低產品燃爆風險；流化床焚燒爐燃料供給相關裝置及操作方式的設計應能避免燃料在爐內殘留和積累，尤其要能避免在不運行的爐內殘留；焚燒爐耐火內襯與殼體的設計應考慮到運行期間不產生空隙和空間[3]。

（2）干化過程含氧量控制。必須對干燥系統內氧氣含量進行實時監測，間接加熱器中填充氮氣確保系統內氧氣含量小于2%；直接加熱器通過氣體循環控制氧氣含量小于8%；當氧氣含量超過10%時，系統應自動停機；緊急停機、重新開機等操作過程中，必須使用惰性氣體，泥面升溫和降溫過程由于含濕量的變化導致氧含量超標。

（3）干燥顆粒溫度控制。干燥設備運行時應嚴格控制污泥在干燥器內的停留時間，保持干污泥中適量的水份，以避免污泥過熱燃燒。當污泥含固率達到90%時，必須離開干燥器。

（4）設有濕污泥料倉的工藝，須控制濕污泥倉內甲烷濃度在1%以下，并設置監測和報警裝置，避免甲烷爆炸事故的發生。

3.7 觸電

（1）危險源。項目涉及的設備設施大多以電作為動力，以及新建變配電間等。由于作業人員違反安全操作規程或缺乏安全用電常識，以及設備本身故障或潮濕環境等原因，均可能造成觸電事故的發生。

（2）預防與控制措施。①按《建筑物防雷設計規范》（GB50057-2010）的相關要求對新建建筑物采取相應的防雷措施。②電纜布線、接電線安裝滿足規范要求，不同電壓有明顯區別和標志。電氣設備均設置完善的過載保護、間接接觸電擊防護，各建構筑物內均實施總等電位聯結。③配電室位置滿足負荷分布及環境因素要求。

3.8 高處墜落

（1）危險源。污泥處理工藝過程涉及眾多大型設備，以及高處作業平臺。另外污泥干化焚燒項目的煙氣通常經煙囪排放，煙氣在線檢測涉及人孔、操作平臺、爬梯等均存在墜落的風險。

（2）預防與控制措施。①在涉及登高的操作或檢修時應有相應的保護設施，極端惡劣天氣時嚴禁登高。②各生產構筑物設置便于行走的操作平臺、走道板、安全護欄和扶手。③污泥卸料口處車擋板不得有缺陷，易造成人員操作失誤，可導致車輛或人員傾翻至污泥池中。

3.9 中毒與窒息

（1）危險源。由于污泥本身的特性，自身會產生硫化氫和少量氨氣，硫化氫和氨是高毒物質，如現場監測、通排風等技術措施不到位，調試過程中人員未遵守相關安全規定，缺乏符合要求的現場處置方案或未定期演練等，可能會造成人員中毒與窒息事故。污泥焚燒過程中會產生大量的煙氣，煙氣中除含有較多的粉塵外同時含有諸多的有毒有害物質，若煙氣泄露積聚會對人員造成中毒、窒息的傷害。

（2）預防與控制措施。①嚴格實行作業審批制度，做到“先通風、再檢測、后作業”。②配備個人防中毒窒息等防護裝備，設置安全警示標識，嚴禁無防護監護措施作業。③對作業人員進行安全培訓，制定應急措施，現場配備應急裝備，嚴禁盲目施救。

3.10 機械、起重傷害

（1）危險源。調試作業大量使用各類機械設備和起重機械，常用的機械設備包括污泥切割機、離心脫水機、各類污泥輸送機器、攪拌機等，起重機械主要為電動單梁橋式起重機、橋式起重機等起重設備等。一旦出現設備故障，操作人員違反作業規程，個人防護用品缺少或及作業場地環境不良等，均可能造成機械傷害和起重傷害事故。

（2）預防與控制措施。①機械設備、起重機械配齊安全防護裝置，并定期維護、檢修和保養，避免設備帶故障或超負荷運行。②設備布局合理，設計足夠的安全間距。③建立相關規章制度、安全操作規程，嚴禁設備調試維修過程中違反能量鎖定程序。

4 結束語

現今國內已有污泥焚燒處理工程相關技術規程、規范等，這些行業標準的建立對提升我國市政污泥干化焚燒的工藝設計和運行管理水平有著重要的指導意義。但是尚沒有專門針對市政污泥干化焚燒工程項目調試試運行的安全技術規程、規范或標準。在調研白龍港污水處理廠污泥處理處置二期等相關工程的基礎上，本文對該類項目調試期間的安全管理機制、安全風險辨識及對策措施進行了研究分析。調試階段的安全生產重點應做到建立健全的安全管理體系，包括調試各參與方安全生產責任制、調試方案及操作手冊、調試應急預案等。根據污泥處理工藝和污泥特性、調試所需物料特性、設備設施特性等進行風險辨識與評估，并分析可能造成的事故隱患，再采取有效的管理方法、技術措施以降低安全風險，保證調試工作的安全穩定運行。