Solution de traitement de séchage des boues :
État de l'application et analyse de cas d'un processus horizontal de séchage de couches minces en deux étapes dans le domaine de la production d'énergie à combustion mixte de boues
Cet article présente en détail le processus en deux étapes de la machine horizontale de séchage des boues à couche mince et analyse le traitement des boues et le projet d'expansion de l'élimination dans le parc Bamboo à titre d'exemple. La machine de séchage horizontale à couches minces a une grande capacité de traitement unique, une sécurité élevée, une bonne étanchéité, moins de gaz d'échappement et un environnement d'atelier convivial. Basé sur les avantages du processus en deux étapes de l'équipement de séchage horizontal à couche mince en termes de sécurité, de flexibilité, d'économie et d'autres aspects, ce processus de séchage des boues est de plus en plus appliqué dans le domaine du mélange des boues et de la production d'énergie de cuisson, et peut être utilisé comme un des procédés privilégiés pour les projets de traitement et d'élimination des boues dans les centrales électriques. Avec le développement rapide de la ville, la quantité d'eaux usées continue d'augmenter et les progrès de la modernisation des stations d'épuration continuent de s'accélérer, ce qui entraîne une forte augmentation de la production de boues. Fin 2016, le volume de traitement des eaux usées en Chine avait atteint 150 millions de m/j et la quantité totale de boues atteignait près de 30 millions de tonnes. On estime que la production chinoise de boues dépassera 60 millions de tonnes d'ici 2020, sur la base d'une teneur en humidité de 80 %. Les boues générées lors du processus de collecte et de traitement des eaux usées urbaines peuvent contenir des métaux lourds, des agents pathogènes, des virus, des micro-organismes et une grande quantité de matières organiques toxiques. S'ils ne sont pas correctement traités et éliminés, ils entraîneront une grave pollution secondaire de l'environnement autour de la zone de rejet et menaceront la santé humaine. Le problème du traitement et de l’élimination des boues est devenu un problème environnemental majeur dans la situation actuelle. À l'heure actuelle, les principales méthodes de traitement des boues comprennent la concentration, le conditionnement, la déshydratation, le séchage, etc., principalement la concentration, le conditionnement et la déshydratation, le taux de séchage étant encore à un faible niveau. L'élimination des boues fait référence à la destination finale des boues après traitement. À l'heure actuelle, les principales méthodes d'élimination des boues comprennent la mise en décharge sanitaire, l'utilisation des sols, l'utilisation des matériaux de construction après incinération, etc., parmi lesquelles la mise en décharge sanitaire est la méthode la plus couramment utilisée. D'une part, en raison des normes de plus en plus strictes et des ressources foncières disponibles limitées, d'autre part, le traitement et l'élimination des produits séchés et incinérés deviennent de plus en plus courants.
Processus horizontal de séchage des boues en couches minces en deux étapes Le séchage des boues est un processus qui utilise l'énergie thermique ou la chaleur résiduelle industrielle et la chaleur résiduelle générée par la combustion de combustibles fossiles pour évaporer rapidement l'eau des boues grâce à une technologie et un équipement spéciaux. Le séchage des boues élimine l'eau contenue dans les boues, de manière à atteindre l'objectif de sécher les boues, de réduire le volume des boues, d'améliorer la valeur calorifique des boues et de réaliser simultanément la réduction et la stabilisation des boues. Le processus horizontal de séchage des boues en couche mince en deux étapes est actuellement l'un des processus principaux des projets de séchage des boues à grande échelle, qui est un processus de séchage par chauffage indirect utilisant de la vapeur saturée ou de l'huile de conduction thermique comme fluide caloporteur.
Équipement de base
L'équipement de base du processus en deux étapes de séchage horizontal des boues à couche mince est la machine de séchage à couche mince horizontale. Les produits d'équipement environnemental connexes de Xinjieyuan Environmental Protection Technology Co., Ltd. concernent les domaines pétrochimiques, pharmaceutiques, alimentaires, environnementaux et énergétiques. La société Xinjieyuan dispose d'un centre complet de recherche et développement de produits et d'une base de test. L'entreprise est un leader mondial en solutions de séparation thermique pour les matériaux réfractaires mélangés et en technologie d'évaporation en couches minces, ainsi qu'un leader dans le développement et la production d'équipements pour le séchage de matériaux à haute viscosité.
La figure montre le schéma de structure de la machine de séchage horizontale à couches minces. La machine de séchage horizontale à couches minces est principalement composée de trois parties : une coque, un rotor et une lame, ainsi qu'un dispositif d'entraînement. La coque est un récipient sous pression et la gaine peut être remplie de vapeur saturée ou d'huile de conduction thermique comme fluide caloporteur pour le processus de séchage des boues. Le matériau est un acier de chaudière résistant aux hautes températures de norme européenne. La paroi interne est la partie d'échange thermique en contact avec les boues, constituant la principale zone d'échange thermique et le support de la fine couche de boues. La résistance à la corrosion et à l'usure est meilleure que celle des autres matériaux ; Le rotor est un arbre creux intégré, et sa technologie de traitement spéciale peut garantir que le rotor ne produit pas de déviation lorsqu'il est chauffé et tourne à grande vitesse, et que la distance entre le bord extérieur de la pale et la paroi intérieure est toujours maintenue à 5. -10mm. Sous la rotation du rotor et le revêtement de la pale, les boues entrant dans le séchoir formeront uniformément une fine couche dynamique sur la paroi interne, et la fine couche de boue est constamment mise à jour. Il continue de sécher à mesure qu'il avance vers la sortie.
Flux de processus
Après la déshydratation par décanteur centrifuge, les boues humides avec une teneur en humidité de 80 % à 85 % sont transportées vers le silo à boues humides par transport par véhicule ou par pipeline. Le silo est équipé d'un cadre coulissant pour empêcher les boues d'ériger des ponts, et le fond est équipé d'une vis de déchargement et d'une pompe de distribution de boues humides.
La pompe de transport de boues humides transporte les boues jusqu'à l'entrée du séchoir à couche mince, et les boues entrant dans le séchoir à couche mince sont enduites sur la surface de la paroi chaude par la pale du rotor. Non seulement la lame tourne et mélange à plusieurs reprises la boue sur la surface du mur chaud, mais elle la pousse également vers la sortie de boue. Dans ce processus, l'eau contenue dans les boues est chauffée et évaporée en vapeur d'eau, qui se déplace inversement avec les boues à l'intérieur de la machine de séchage et pénètre dans le système de condensation des gaz d'échappement depuis le réservoir d'échappement au-dessus de l'orifice d'alimentation des boues.
Une fois que le gaz résiduaire d'évaporation généré dans la machine de séchage à couche mince pénètre dans le système de condensation par la boîte d'échappement, il entre d'abord dans le condenseur. Dans le condenseur, la vapeur résiduaire est lavée par l'eau et l'eau est condensée à partir des gaz résiduaires d'évaporation. Une petite quantité de gaz sans condensation (matières volatiles dans l'air et les boues) est évacuée du système de séchage par le ventilateur d'extraction après séparation des gouttelettes par le dispositif de désembuage et traitée dans le système de désodorisation ou le système d'incinération. La quantité de gaz d'échappement rejetée par le système d'auto-séchage est très faible, seulement 5 à 10 % de l'eau d'évaporation du système. Le ventilateur des gaz d'échappement met l'ensemble du système de séchage dans un état de pression négative pour éviter le débordement d'odeurs et de poussières.
Les boues séchées avec une teneur en humidité de 30 à 40 % produites à partir de la machine de séchage à couche mince sont ensuite séchées dans la machine de séchage linéaire suivante, et la teneur en humidité minimale peut être séchée jusqu'à 5 %. Lorsque les boues sèches sont temporairement stockées, le refroidisseur de boues est installé. Les boues après séchage par le sécheur linéaire sont d'abord refroidies et la température des boues est réduite en dessous de 50 ℃ pour améliorer la sécurité et empêcher les boues de couver ou de combustion spontanée. Ensuite, elles sont envoyées au silo à boues sèches pour être stockées tour à tour via la vanne de décharge et le convoyeur à racleurs. Lorsque le système d'incinération ultérieur est connecté, le système de séchage peut être directement connecté au système d'incinération en série via l'équipement de transport. Le processus de séchage horizontal en couche mince en deux étapes peut répondre à l'exigence d'auto-inertification du système grâce à l'eau qui s'évapore dans les boues. En cas de démarrage et d'urgence, de la vapeur basse pression, de l'eau douce ou de l'azote gazeux sont utilisés comme moyen d'inertification du système de séchage. L'analyseur de teneur en oxygène est placé à la sortie du réservoir d'échappement, et le fonctionnement sûr et stable du système de séchage des boues peut être réalisé en contrôlant la teneur en oxygène dans le système de séchage.
Avantages du processus
1) Sécurité : bonne étanchéité à l'air du système de séchage des boues à couche mince, maintenir toujours une micro pression négative de -0,5 à -1 kPa, sans odeur ni débordement de poussière ; Le système peut être auto-inerte et définir une variété de moyens inertes, la teneur en oxygène dans les projets municipaux est contrôlée en dessous de 5 % ; La température des boues de séchage à la sortie du sécheur peut atteindre 100 ℃, ce qui peut jouer pleinement le rôle de stérilisation et répondre à la norme EPA503 du code d'élimination des boues de l'Agence américaine de protection de l'environnement. Il n’y a aucun incident de sécurité dans l’historique de l’application. 2) Stabilité : dans le projet d'incinération coopérative des boues et du charbon, lorsque la teneur en humidité des boues entrant dans la chaudière de la centrale électrique est importante, il est facile d'avoir un impact négatif sur l'équipement de la chaudière, ce qui peut entraîner de graves dommages à l'équipement. . Premièrement, la paroi intérieure du four est lavée et usée sérieusement, et la seconde peut facilement conduire au blocage du système de transport, entraînant l'arrêt du four. Le processus en deux étapes de séchage des boues en couche mince a une faible teneur en humidité des boues et peut réaliser un ajustement rapide de la teneur en humidité des boues entre 20 % et 33 % en ajustant la pression de la vapeur dans la machine de séchage. Par rapport à d’autres processus, il présente des avantages évidents et joue un rôle positif dans le maintien de la stabilité des équipements des centrales électriques et du fonctionnement du réseau électrique.
3) Simple : l’uniformité et la granulation des boues peuvent améliorer la stabilité du fonctionnement des chaudières des centrales électriques. D'autres processus doivent augmenter l'équipement de concassage ou de granulation, tandis que le séchoir à couche mince peut être auto-granulé, le produit est une boue de granulation uniforme, sans équipement de granulation supplémentaire ; Petit nombre d'équipements auxiliaires, faible encombrement, opération et contrôle simples ; Pas de circulation de gaz vecteur, pas de retour de mélange des boues ; Conformément aux « Règlements sur l'entretien des récipients sous pression », tous les types de machines de séchage doivent effectuer une inspection périodique de la paroi intérieure, un entretien de la machine de séchage à couche mince sans autre équipement de levage, un entretien pratique et efficace.
4) Flexible : une large gamme d'applications, adaptée à une variété de types de boues, peut accepter dans la boue une teneur en humidité de 65 % à 90 % de boues humides ; Le processus en deux étapes peut produire n’importe quel produit avec une teneur en solides uniforme. Les temps de démarrage, d'arrêt et de vidange sont courts et aucune opération de nettoyage n'est nécessaire pour recommencer. 5) Économie : efficacité d’évaporation élevée. Dans le projet de co-incinération des boues, la vapeur de la centrale électrique peut être directement utilisée comme fluide caloporteur. L'eau d'évaporation par mètre carré du séchoir à couche mince peut atteindre plus de 45 kg par heure. Les projets municipaux peuvent être combinés avec d'autres systèmes (tels que le système digestif), peuvent atteindre un rendement élevé de plus de 80 % en matière de récupération d'énergie thermique ; Faible coût de maintenance, une seule inspection annuelle de 5 à 10 jours par an ; L'odeur est très faible et le coût du traitement est faible ; Contrôle entièrement automatique, faibles exigences de surveillance.
Étude de cas d'un processus horizontal de séchage de boues en couches minces en deux étapes dans le domaine de la production d'énergie à combustion mixte de boues
L'objet de service du projet d'expansion du traitement et de l'élimination des boues de la région de Shanghai Zhuyuan est les boues déshydratées générées par le traitement des eaux usées des première et deuxième stations d'épuration de Zhuyuan mises à niveau selon la norme d'effluent de catégorie A et le traitement des eaux usées de 2,2 millions de m/j. après l'achèvement du nouveau projet de mise à niveau et de supplément. L'échelle de construction du projet est de 223 tDS/j, ce qui équivaut à un volume de boues à 80 % d'humidité de 1 115 t/j. La configuration de l'installation prend en compte l'état de maintenance de la ligne d'incinération de la première phase du projet, et l'échelle de traitement maximale du projet est de 288,5 tDS/j, équivalent au volume de boues d'une teneur en humidité de 80 % de 1 442,5 t/j. Le processus de traitement des boues adopte une méthode de séchage en couche mince en deux étapes + un processus de mélange et de cuisson dans une centrale électrique. Les boues déshydratées avec une teneur en humidité de 80 % sont transportées vers la station d'épuration des boues par camion-benne. Après le système de réception et de stockage des boues, les boues humides sont pompées vers le système de séchage des boues à couche mince, puis la teneur en humidité moyenne est réduite à 30 % (plage réglable de 20 % à 30 %) après le traitement du système de séchage. Les boues sèches générées sont transportées par des camions fermés vers la centrale électrique n°2 ou la centrale électrique n°3 de Shanghai Waigaoqiao pour être co-incinérées avec du charbon.
La figure est le schéma du système de séchage des boues du projet d'expansion du traitement et de l'élimination des boues dans la région de Zhuyuan. Une fois le camion de boues pesé par un pont-bascule, les boues humides sont déversées vers le bac de réception souterrain, puis transportées vers le bac de stockage de boues humides via le système de pompe à piston. Ensuite, les boues humides sont transportées vers la machine de séchage à couche mince via la vis de déchargement et la pompe à vis. Les boues humides entrent dans la machine de séchage à couche mince pour la première étape de séchage, et les boues séchées tombent dans la machine de séchage linéaire par la goulotte. Les boues séchées sont ensuite séchées dans la machine de séchage linéaire. La teneur en humidité des boues peut être rapidement complétée entre 20 % et 33 % en ajustant la pression de la vapeur dans la machine de séchage. Après la deuxième étape de séchage, les boues entrent dans la vis de refroidissement pour être refroidies, puis sont transportées vers le silo à boues sèches pour un stockage temporaire via la vanne de déchargement et le grattoir.
Le gaz résiduaire par évaporation généré par la machine d'auto-séchage se déplace en sens inverse avec les boues, et la boîte d'échappement au-dessus de la machine d'auto-séchage pénètre dans le système de condensation des gaz résiduaires ultérieur. Le gaz résiduaire par évaporation est pulvérisé et condensé dans le condenseur, et le gaz non condensé entre dans le désembueur suivant. Après séparation des gouttelettes dans le désembueur, le gaz résiduaire final est évacué du système de séchage via le ventilateur et entre dans le système de traitement des odeurs pour traitement. Les conditions d'ingénierie publique utilisées dans le système de séchage horizontal à couche mince comprennent principalement la vapeur saturée, l'eau moyenne, l'air instrument, l'eau de refroidissement en circulation et l'eau douce. La vapeur utilisée dans le système de séchage provient de la centrale électrique et est distribuée vers 10 lignes de production via des sous-cylindres. Le système de séchage est équipé d'un système de pression d'air pour fournir de l'air instrument, le système de récupération des condensats est utilisé pour récupérer le condensat de vapeur de la machine de séchage et le système d'eau de refroidissement en circulation fournit de l'eau de refroidissement en circulation pour le système. Les eaux usées produites par le système de séchage sont principalement l'eau de pulvérisation après lavage des gaz résiduaires d'évaporation avec une pulvérisation d'eau moyenne, et cette partie des eaux usées sera renvoyée à la station d'épuration pour traitement. Les gaz d'échappement entrent dans le système de traitement des odeurs pour un traitement centralisé. Après séchage, les boues sont envoyées à la centrale électrique de Waigaoqiao pour être co-incinérées avec du charbon. Le système de séchage des boues du projet d'expansion du traitement et de l'élimination des boues de la région de Zhuyuan a passé avec succès l'évaluation des performances en août 2020. La durée de fonctionnement annuelle du projet peut atteindre 8 000 heures et la capacité annuelle de traitement des boues peut atteindre plus de 400 000 tonnes. L'achèvement et l'exploitation du projet résoudront fondamentalement le problème de l'évacuation des boues dans la région de Zhuyuan et aideront l'économie de Shanghai à atteindre un développement durable. Il peut servir de référence pour les projets de traitement et d’élimination des boues domestiques avec co-incinération dans des centrales électriques.
Résumé
1) Le système de séchage horizontal à couche mince a une bonne étanchéité à l’air, peut atteindre un contrôle strict de la teneur en oxygène et présente une sécurité élevée. Aucun accident de sécurité ne s'est produit au cours des 30 dernières années d'application et il s'agit aujourd'hui de l'un des procédés de séchage les plus sûrs dans le domaine du séchage des boues.
2) Dans le projet de mélange de boues et de production d'électricité, le contrôle de la forme des boues sèches et de leur teneur en humidité est très critique, ce qui affectera le fonctionnement du système d'incinération ultérieur du système de séchage. D'une part, le processus horizontal de séchage en couche mince en deux étapes peut générer des produits granulaires avec une granulométrie uniforme et sans poussière, et d'autre part, il peut réaliser rapidement l'ajustement de la teneur en humidité en modifiant la pression de la vapeur et la vitesse de la machine de séchage linéaire à deux étages. Le bon contrôle de la forme et de la teneur en humidité des boues sèches peut assurer le fonctionnement stable de l'ensemble du système.
3) L'élimination coopérative de séchage en couche mince horizontale en deux étapes est la tendance de développement du traitement et de l'élimination des boues municipales, qui présente des avantages évidents en termes de sécurité, de stabilité, de fiabilité, d'avancées et d'autres aspects. L'application d'un processus horizontal de séchage en couche mince en deux étapes dans l'élimination coopérative des boues constitue aujourd'hui un choix scientifique et raisonnable pour le traitement et l'élimination des boues municipales.
