Lösung zur Schlammtrocknung:
Anwendungsstatus und Fallanalyse des zweistufigen horizontalen Dünnschichttrocknungsprozesses im Bereich der Stromerzeugung mit Schlammmischfeuerung
In diesem Artikel wird der zweistufige Prozess der horizontalen Dünnschicht-Schlammtrocknungsmaschine im Detail vorgestellt und als Beispiel das Projekt zur Erweiterung der Schlammbehandlung und Entsorgung im Bamboo Park analysiert. Die horizontale Dünnschichttrocknungsmaschine verfügt über eine große Einzelverarbeitungskapazität, hohe Sicherheit, gute Abdichtung, weniger Abgase und eine freundliche Werkstattumgebung. Basierend auf den Vorteilen des zweistufigen Prozesses mit horizontalen Dünnschichttrocknungsanlagen in Bezug auf Sicherheit, Flexibilität, Wirtschaftlichkeit und anderen Aspekten wird dieser Schlammtrocknungsprozess immer häufiger im Bereich der Schlammmischung und Feuerungsenergieerzeugung eingesetzt und kann als Ganzes verwendet werden der bevorzugten Verfahren für Schlammbehandlungs- und Entsorgungsprojekte in Kraftwerken. Mit der rasanten Entwicklung der Stadt nimmt die Abwassermenge weiter zu und der Fortschritt bei der Modernisierung der Kläranlagen beschleunigt sich immer weiter, was zu einem starken Anstieg der Schlammproduktion führt. Bis Ende 2016 erreichte Chinas Abwasseraufbereitungsvolumen 150 Millionen Kubikmeter pro Tag und die Gesamtmenge an Schlamm beläuft sich auf fast 30 Millionen Tonnen. Es wird geschätzt, dass Chinas Schlammproduktion bis 2020 bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 80 % 60 Millionen Tonnen übersteigen wird. Der bei der Sammlung und Aufbereitung städtischer Abwässer anfallende Schlamm kann Schwermetalle, Krankheitserreger, Viren, Mikroorganismen und eine große Menge giftiger organischer Stoffe enthalten. Wenn es nicht ordnungsgemäß behandelt und entsorgt wird, führt es zu einer ernsthaften Sekundärverschmutzung der Umwelt rund um den Einleitungsbereich und gefährdet die menschliche Gesundheit. Das Problem der Schlammbehandlung und -entsorgung ist in der aktuellen Situation zu einem herausragenden Umweltproblem geworden. Derzeit umfassen die wichtigsten Schlammbehandlungsmethoden Konzentration, Konditionierung, Entwässerung, Trocknung usw., hauptsächlich Konzentration, Konditionierung und Entwässerung, die Trocknungsrate ist immer noch auf einem niedrigen Niveau. Unter Schlammentsorgung versteht man den endgültigen Bestimmungsort des Schlamms nach der Behandlung. Zu den wichtigsten Methoden zur Schlammentsorgung gehören derzeit die Mülldeponierung, die Landnutzung, die Nutzung von Baumaterialien nach der Verbrennung usw., wobei die Mülldeponie die am häufigsten verwendete Methode ist. Einerseits wird aufgrund immer strengerer Standards und begrenzter verfügbarer Flächenressourcen die Aufbereitung und Entsorgung durch Trocknung und Verbrennung immer häufiger durchgeführt.
Zweistufiges horizontales Dünnschicht-Schlammtrocknungsverfahren Bei der Schlammtrocknung handelt es sich um einen Prozess, der die Wärmeenergie oder industrielle Abwärme und Abwärme, die bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen, nutzt, um das Wasser im Schlamm durch spezielle Technologie und Ausrüstung schnell zu verdampfen. Bei der Schlammtrocknung wird das Wasser im Schlamm entfernt, um den Zweck der Schlammtrocknung, der Verringerung des Schlammvolumens, der Verbesserung des Heizwerts des Schlamms und gleichzeitiger Reduzierung und Stabilisierung des Schlamms zu erreichen. Der zweistufige horizontale Dünnschicht-Schlammtrocknungsprozess ist derzeit einer der Hauptprozesse bei großen Schlammtrocknungsprojekten, bei dem es sich um einen indirekten Heiztrocknungsprozess unter Verwendung von Sattdampf oder Wärmeleitungsöl als Wärmemedium handelt.
Kernausrüstung
Die Kernausrüstung des zweistufigen Prozesses zur horizontalen Dünnschichtschlammtrocknung ist die horizontale Dünnschichttrocknungsmaschine. Die zugehörigen Umweltausrüstungsprodukte von Xinjieyuan Environmental Protection Technology Co., Ltd. umfassen die Bereiche Petrochemie, Pharmazie, Lebensmittel, Umwelt und Energie. Das Unternehmen Xinjieyuan verfügt über ein umfassendes Forschungs- und Entwicklungszentrum sowie eine Testbasis für Produkte. Das Unternehmen ist weltweit führend bei thermischen Trennlösungen für feuerfeste Mischmaterialien und Dünnschichtverdampfungstechnologie sowie führend in der Entwicklung und Produktion von Geräten zum Trocknen hochviskoser Materialien.
Die Abbildung zeigt das Strukturdiagramm der horizontalen Dünnschichttrocknungsmaschine. Die horizontale Dünnschichttrocknungsmaschine besteht hauptsächlich aus drei Teilen: Gehäuse, Rotor und Schaufel sowie Antriebsvorrichtung. Der Mantel ist ein Druckbehälter, und der Mantelmantel kann mit Sattdampf oder Wärmeleitungsöl als Wärmemedium für den Schlammtrocknungsprozess gefüllt sein. Das Material ist hochtemperaturbeständiger Kesselstahl europäischer Norm. Die Innenwand ist der Wärmeübertragungsteil, der mit dem Schlamm in Kontakt steht und den Hauptwärmeaustauschbereich und den Träger der dünnen Schlammschicht darstellt. Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit sind besser als bei anderen Materialien; Der Rotor ist eine integrierte Hohlwelle, und seine spezielle Verarbeitungstechnologie kann sicherstellen, dass der Rotor beim Erhitzen und Rotieren mit hoher Geschwindigkeit keine Durchbiegung erzeugt und der Abstand zwischen der Außenkante des Blattes und der Innenwand immer bei 5 gehalten wird -10mm. Durch die Drehung des Rotors und die Beschichtung der Schaufel bildet der in den Trockner eintretende Schlamm gleichmäßig eine dynamische dünne Schicht an der Innenwand, und die dünne Schlammschicht wird ständig aktualisiert. Auf dem Weg zum Auslass trocknet es weiter.
Prozessablauf
Nach der Entwässerung durch die Dekantierzentrifuge wird der Nassschlamm mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 80 % bis 85 % per Fahrzeugtransport oder Rohrleitung zum Nassschlammsilo transportiert. Das Silo ist mit einem Gleitrahmen ausgestattet, um zu verhindern, dass Schlamm Brücken bildet, und der Boden ist mit einer Entladeschnecke und einer Nassschlamm-Förderpumpe ausgestattet.
Die Nassschlamm-Förderpumpe transportiert den Schlamm zum Eingang des Dünnschichttrockners, und der in den Dünnschichttrockner eintretende Schlamm wird durch die Schaufel am Rotor auf die Oberfläche der heißen Wand aufgetragen. Die Klinge dreht und vermischt den Schlamm nicht nur wiederholt auf der Oberfläche der heißen Wand, sondern schiebt ihn auch nach vorne zum Schlammauslass. Bei diesem Prozess wird das Wasser im Schlamm erhitzt und zu Wasserdampf verdampft, der sich in der Trocknungsmaschine gegenläufig zum Schlamm bewegt und vom Abgastank über der Schlammeinspeisungsöffnung in das Abgaskondensationssystem eintritt.
Nachdem das in der Dünnschichttrocknungsmaschine erzeugte Verdampfungsrestgas über den Abluftkasten in das Kondensationssystem gelangt ist, gelangt es zunächst in den Kondensator. Im Kondensator wird der Abdampf mit Wasser gewaschen und das Wasser aus dem Verdampfungsrestgas kondensiert. Eine kleine Menge nicht kondensierendes Gas (flüchtige Bestandteile der Luft und des Schlamms) wird nach der Tröpfchenabscheidung durch das Entfeuchtungsgerät durch den Abluftventilator aus dem Trocknungssystem abgeführt und im Desodorierungssystem oder Verbrennungssystem verarbeitet. Die vom Selbsttrocknungssystem abgegebene Abgasmenge ist sehr gering und beträgt nur 5–10 % des Verdunstungswassers des Systems. Der Abgasventilator versetzt das gesamte Trocknungssystem in einen Unterdruckzustand, um ein Überströmen von Geruch und Staub zu verhindern.
Der aus der Dünnschichttrocknungsmaschine erzeugte getrocknete Schlamm mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 30 % bis 40 % wird in der anschließenden linearen Trocknungsmaschine weiter getrocknet, und der minimale Feuchtigkeitsgehalt kann auf 5 % getrocknet werden. Bei der Zwischenlagerung des Trockenschlamms wird der Schlammkühler aufgestellt. Nach dem Trocknen durch den Lineartrockner wird der Schlamm zunächst abgekühlt und die Temperatur des Schlamms auf unter 50 °C gesenkt, um die Sicherheit zu erhöhen und ein Schwelen oder eine Selbstentzündung des Schlamms zu verhindern. Anschließend wird er über das Austragsventil und den Kratzförderer abwechselnd zum Trockenschlammsilo zur Lagerung geleitet. Bei Anschluss der nachfolgenden Verbrennungsanlage kann die Trocknungsanlage über die Fördertechnik direkt mit der Verbrennungsanlage in Reihe geschaltet werden. Durch den zweistufigen horizontalen Dünnschichttrocknungsprozess kann die Anforderung der Selbstinertifizierung im System durch das verdunstende Wasser im Schlamm erreicht werden. Im Anfahr- und Notfallfall werden Niederdruckdampf, Frischwasser oder Stickstoffgas als Inertifizierungsmedium des Trocknungssystems verwendet. Der Sauerstoffgehaltsanalysator wird am Auslass des Abgastanks angebracht, und der sichere und stabile Betrieb des Schlammtrocknungssystems kann durch die Steuerung des Sauerstoffgehalts im Trocknungssystem realisiert werden.
Vorteile des Prozesses
1) Sicherheit: gute Luftdichtheit des Dünnschicht-Schlammtrocknungssystems, immer einen Mikrounterdruck von -0,5 bis -1 kPa aufrechterhalten, kein Geruch und Staubüberlauf; Das System kann selbstinert sein und verschiedene Inertmittel einstellen, der Sauerstoffgehalt in kommunalen Projekten wird unter 5 % kontrolliert; Die Trocknungsschlammtemperatur am Auslass des Trockners kann 100 °C erreichen, was die Rolle der Sterilisation vollständig übernehmen und den EPA503-Standard der Schlammentsorgungsordnung der US-Umweltschutzbehörde erfüllen kann. Im Anwendungsverlauf liegt kein Sicherheitsvorfall vor. 2) Stabilität: Wenn im kooperativen Verbrennungsprojekt für Schlamm und Kohle der Feuchtigkeitsgehalt des in den Kessel des Kraftwerks gelangenden Schlamms hoch ist, kann es leicht zu negativen Auswirkungen auf die Kesselausrüstung kommen, was zu schweren Schäden an der Ausrüstung führen kann . Erstens wird die Innenwand des Ofens stark ausgewaschen und abgenutzt, und zweitens kann es leicht zu einer Verstopfung des Fördersystems und damit zur Abschaltung des Ofens kommen. Der zweistufige Prozess der Dünnschicht-Schlammtrocknung weist einen niedrigen Schlammfeuchtigkeitsgehalt auf und ermöglicht eine schnelle Anpassung des Schlammfeuchtigkeitsgehalts zwischen 20 % und 33 % durch Anpassung des Dampfdrucks in der Trocknungsmaschine. Im Vergleich zu anderen Verfahren hat es offensichtliche Vorteile und spielt eine positive Rolle bei der Aufrechterhaltung der Stabilität der Kraftwerksausrüstung und des Stromnetzbetriebs.
3) Ganz einfach: Die Gleichmäßigkeit und Granulierung von Schlammprodukten kann die Stabilität des Kraftwerkskesselbetriebs verbessern. Bei anderen Prozessen muss die Zerkleinerungs- oder Granulationsausrüstung erhöht werden. Während der Dünnschichttrockner eine Selbstgranulierung durchführen kann, ist das Produkt ein gleichmäßiger Granulationsschlamm ohne zusätzliche Granulationsausrüstung. Geringe Anzahl an Zusatzgeräten, geringer Platzbedarf, einfache Bedienung und Steuerung; Keine Trägergaszirkulation, keine Schlammrückmischung; Gemäß den „Druckbehälter-Wartungsvorschriften“ müssen alle Arten von Trocknungsmaschinen eine regelmäßige Innenwandinspektion, eine Wartung der Dünnschichttrocknungsmaschine ohne andere Hebegeräte sowie eine bequeme und effiziente Wartung durchführen.
4) Flexibel: Breites Anwendungsspektrum, geeignet für eine Vielzahl von Schlammarten, kann einen Feuchtigkeitsgehalt von 65 % bis 90 % Nassschlamm in den Schlamm aufnehmen; Mit dem zweistufigen Verfahren kann jedes Produkt mit einheitlichem Feststoffgehalt hergestellt werden. Die Start-, Stopp- und Entleerungszeit ist kurz und für den erneuten Start ist kein Reinigungsvorgang erforderlich. 5) Wirtschaftlichkeit: hohe Verdampfungseffizienz. Beim Schlammmitverbrennungsprojekt kann der Dampf des Kraftwerks direkt als Wärmeträger genutzt werden. Das Verdunstungswasser pro Quadratmeter des Dünnschichttrockners kann mehr als 45 kg pro Stunde erreichen. Kommunale Projekte können mit anderen Systemen (z. B. dem Verdauungssystem) kombiniert werden und eine über 80 % hohe Effizienz der Wärmeenergierückgewinnung erreichen; Geringe Wartungskosten, nur eine jährliche Inspektion an 5–10 Tagen pro Jahr; Geruch ist sehr gering, geringe Behandlungskosten; Vollautomatische Steuerung, geringer Überwachungsaufwand.
Fallstudie eines zweistufigen horizontalen Dünnfilm-Schlammtrocknungsprozesses im Bereich der Schlammmischfeuerung zur Stromerzeugung
Das Dienstleistungsobjekt des Projekts zur Erweiterung der Schlammaufbereitung und -entsorgung im Shanghai-Zhuyuan-Gebiet ist der entwässerte Schlamm, der bei der Abwasserbehandlung der ersten und zweiten Zhuyuan-Kläranlagen, die auf den Abwasserstandard der Klasse A aufgerüstet wurden, und der Abwasserbehandlung mit 2,2 Millionen m3/Tag anfällt nach Abschluss des neuen Upgrade- und Ergänzungsprojekts. Der Bauumfang des Projekts beträgt 223 tDS/Tag, was einem Schlammvolumen von 1115 t/Tag mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 80 % entspricht. Die Anlagenkonfiguration berücksichtigt den Wartungszustand der Verbrennungslinie der ersten Phase des Projekts, und der maximale Behandlungsumfang des Projekts beträgt 288,5 tDS/Tag, was einem Schlammvolumen von 80 % Feuchtigkeitsgehalt von 1442,5 t/Tag entspricht. Der Schlammbehandlungsprozess erfolgt über ein zweistufiges Dünnschichttrocknungsverfahren + einen Kraftwerksmisch- und Brennprozess. Der entwässerte Schlamm mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 80 % wird per Muldenkipper zur Schlammbehandlungsanlage transportiert. Nach dem Schlammaufnahme- und -speichersystem wird der Nassschlamm zum Dünnfilm-Schlammtrocknungssystem gepumpt, und nach der Trocknungssystembehandlung wird der durchschnittliche Feuchtigkeitsgehalt auf 30 % reduziert (einstellbarer Bereich von 20 % bis 30 %). Der erzeugte Trockenschlamm wird mit geschlossenen LKWs zum Kraftwerk Nr. 2 oder Nr. 3 in Shanghai Waigaoqiao zur gemeinsamen Verbrennung mit Kohle transportiert.
Die Abbildung ist das Diagramm des Schlammtrocknungssystems des Projekts zur Erweiterung der Schlammbehandlung und -entsorgung im Gebiet Zhuyuan. Nachdem der Schlammwagen von der Waage gewogen wurde, wird der Nassschlamm in den unterirdischen Auffangbehälter gekippt und dann über das Kolbenpumpensystem zum Nassschlamm-Lagerbehälter transportiert. Anschließend wird der Nassschlamm über die Entladeschnecke und die Schneckenpumpe zur Dünnschichttrocknungsmaschine transportiert. Der nasse Schlamm gelangt für die erste Trocknungsstufe in die Dünnschichttrocknungsmaschine, und der getrocknete Schlamm fällt durch die Rutsche in die lineare Trocknungsmaschine. Der getrocknete Schlamm wird in der Lineartrocknungsmaschine weiter getrocknet. Durch die Einstellung des Dampfdrucks in der Trocknungsmaschine kann der Feuchtigkeitsgehalt des Schlamms schnell auf einen Wert im Bereich von 20 % bis 33 % eingestellt werden. Nach der zweiten Trocknungsstufe gelangt der Schlamm zur Kühlung in die Kühlschnecke und wird dann über das Entladeventil und den Schaber zum Trockenschlammsilo zur vorübergehenden Lagerung transportiert.
Das von der Selbsttrocknungsmaschine erzeugte Verdampfungsrückgas bewegt sich in umgekehrter Richtung mit dem Schlamm und der Abgaskasten über der Selbsttrocknungsmaschine gelangt in das nachfolgende Abgaskondensationssystem. Das verdunstende Abgas wird versprüht und im Kondensator kondensiert, und das nicht kondensierende Gas gelangt in die nachfolgende Scheibenheizung. Nach der Tröpfchenabscheidung im Defogger wird das endgültige Abgas aus dem Trocknungssystem durch den Ventilator abgeführt und gelangt zur Behandlung in das Geruchsbehandlungssystem. Die im horizontalen Dünnschichttrocknungssystem verwendeten öffentlichen technischen Bedingungen umfassen hauptsächlich Sattdampf, mittleres Wasser, Instrumentenluft, zirkulierendes Kühlwasser und Frischwasser. Der in der Trocknungsanlage verwendete Dampf stammt aus dem Kraftwerk und wird über Unterzylinder auf 10 Produktionslinien verteilt. Das Trocknungssystem ist mit einem Luftdrucksystem zur Versorgung mit Instrumentenluft ausgestattet, das Kondensatrückgewinnungssystem dient zur Rückgewinnung des Dampfkondensats der Trocknungsmaschine und das Umlaufkühlwassersystem stellt zirkulierendes Kühlwasser für das System bereit. Das durch das Trocknungssystem erzeugte Abwasser ist hauptsächlich das Sprühwasser nach dem Waschen des Verdampfungsrestgases mit mittlerem Wasserspray, und dieser Teil des Abwassers wird zur Behandlung in die Kläranlage zurückgeführt. Das Abgas gelangt zur zentralen Behandlung in das Geruchsbehandlungssystem. Nach dem Trocknen wird der Schlamm zur gemeinsamen Verbrennung mit Kohle zum Kraftwerk Waigaoqiao geschickt. Das Schlammtrocknungssystem des Projekts zur Erweiterung der Schlammbehandlung und -entsorgung im Gebiet Zhuyuan hat die Leistungsbewertung im August 2020 erfolgreich bestanden. Die jährliche Laufzeit des Projekts kann 8.000 Stunden erreichen, und die jährliche Schlammbehandlungskapazität kann mehr als 400.000 Tonnen erreichen. Die Fertigstellung und der Betrieb des Projekts werden das Problem des Schlammabflusses im Zhuyuan-Gebiet grundlegend lösen und der Wirtschaft Shanghais zu einer nachhaltigen Entwicklung verhelfen. Es kann als Referenz für Projekte zur häuslichen Schlammbehandlung und -entsorgung mit Kraftwerksmitverbrennung dienen.
Zusammenfassung
1) Das horizontale Dünnschichttrocknungssystem weist eine gute Luftdichtheit auf, kann eine strenge Kontrolle des Sauerstoffgehalts erreichen und bietet eine hohe Sicherheit. In der mehr als 30-jährigen Anwendungsgeschichte ist es zu keinem Sicherheitsunfall gekommen und es handelt sich heute um eines der sichersten Trocknungsverfahren im Bereich der Schlammtrocknung.
2) Im Projekt zur Stromerzeugung aus Schlammmischung und -feuerung ist die Kontrolle der Trockenschlammform und des Feuchtigkeitsgehalts von entscheidender Bedeutung, was sich auf den Betrieb des nachfolgenden Verbrennungssystems des Trocknungssystems auswirkt. Einerseits kann der zweistufige Prozess der horizontalen Dünnschichttrocknung körnige Produkte mit gleichmäßiger Partikelgröße und ohne Staub erzeugen, andererseits kann die Anpassung des Feuchtigkeitsgehalts durch Änderung des Dampfdrucks und der Geschwindigkeit schnell erfolgen die zweistufige lineare Trocknungsmaschine. Die gute Kontrolle der Form und des Feuchtigkeitsgehalts des Trockenschlamms kann den stabilen Betrieb des gesamten Systems gewährleisten.
3) Horizontale Dünnschichttrocknung, zweistufige kooperative Entsorgung von Schlammtrocknung ist der Entwicklungstrend der kommunalen Schlammbehandlung und -entsorgung, der offensichtliche Vorteile in Bezug auf Sicherheit, Stabilität, Zuverlässigkeit, fortschrittliche und andere Aspekte bietet. Die Anwendung des zweistufigen horizontalen Dünnschichttrocknungsprozesses bei der kooperativen Schlammentsorgung ist heute eine wissenschaftliche und vernünftige Wahl für die kommunale Schlammbehandlung und -entsorgung.
