Soluzione di trattamento per l'essiccazione dei fanghi:
Stato dell'applicazione e analisi del caso del processo a due stadi di essiccazione orizzontale di film sottile nel campo della produzione di energia elettrica con combustione mista di fanghi
Questo articolo introduce in dettaglio il processo a due fasi dell'essiccatore orizzontale dei fanghi a film sottile e analizza come esempio il trattamento dei fanghi e il progetto di espansione dello smaltimento nel Parco di bambù. L'asciugatrice orizzontale a film sottile ha una grande capacità di lavorazione singola, elevata sicurezza, buona tenuta, meno gas di scarico e un ambiente di officina amichevole. Basato sui vantaggi del processo a due stadi dell'apparecchiatura di essiccazione a film sottile orizzontale in termini di sicurezza, flessibilità, economia e altri aspetti, questo processo di essiccazione dei fanghi viene sempre più applicato nel campo della miscelazione dei fanghi e della generazione di energia di cottura e può essere utilizzato come uno dei processi preferiti per progetti di trattamento e smaltimento dei fanghi nelle centrali elettriche. Con il rapido sviluppo della città, la quantità di liquami continua ad aumentare e il progresso nel potenziamento degli impianti di trattamento delle acque reflue continua ad accelerare, determinando un notevole aumento della produzione di fanghi. Entro la fine del 2016, il volume di trattamento delle acque reflue della Cina ha raggiunto i 150 milioni di m/g e la quantità totale di fanghi è di quasi 30 milioni di tonnellate. Si stima che la produzione di fanghi della Cina supererà i 60 milioni di tonnellate entro il 2020, con un contenuto di umidità pari all'80%. I fanghi generati nel processo di raccolta e trattamento delle acque reflue urbane possono contenere metalli pesanti, agenti patogeni, virus, microrganismi e un gran numero di sostanze organiche tossiche. Se non adeguatamente trattato e smaltito, causerà un grave inquinamento secondario nell’ambiente attorno all’area di scarico e metterà a rischio la salute umana. Il problema del trattamento e dello smaltimento dei fanghi è diventato un problema ambientale importante nella situazione attuale. Allo stato attuale, i principali metodi di trattamento dei fanghi comprendono concentrazione, condizionamento, disidratazione, essiccazione, ecc., principalmente concentrazione, condizionamento e disidratazione, il tasso di essiccazione è ancora a un livello basso. Lo smaltimento dei fanghi si riferisce alla destinazione finale dei fanghi dopo il trattamento. Attualmente, i principali metodi di smaltimento dei fanghi includono la discarica sanitaria, l'utilizzo del terreno, l'utilizzo di materiali da costruzione dopo l'incenerimento, ecc., Tra i quali la discarica sanitaria è il metodo più comunemente utilizzato. Da un lato, a causa delle norme sempre più severe e delle limitate risorse fondiarie disponibili, dall'altro il trattamento e lo smaltimento dei prodotti di essiccazione e incenerimento stanno diventando sempre più comuni.
Processo a due stadi di essiccazione orizzontale dei fanghi a film sottile L'essiccazione dei fanghi è un processo che utilizza l'energia termica o il calore di scarto industriale e il calore di scarto generato dalla combustione di combustibili fossili per far evaporare rapidamente l'acqua nei fanghi attraverso tecnologie e attrezzature speciali. L'essiccazione dei fanghi rimuove l'acqua nei fanghi, in modo da raggiungere lo scopo di essiccare i fanghi, ridurre il volume dei fanghi, migliorare il potere calorifico dei fanghi e contemporaneamente realizzare la riduzione e la stabilizzazione dei fanghi. Il processo a due stadi di essiccazione orizzontale dei fanghi a film sottile è attualmente uno dei processi principali dei progetti di essiccazione dei fanghi su larga scala, che è un processo di essiccazione a riscaldamento indiretto che utilizza vapore saturo o olio di conduzione del calore come mezzo di calore.
Attrezzatura principale
L'attrezzatura principale del processo a due stadi di essiccazione orizzontale dei fanghi a film sottile è l'asciugatrice orizzontale a film sottile. I prodotti relativi alle attrezzature ambientali di Xinjieyuan Environmental Protection Technology Co., Ltd. coinvolgono i settori petrolchimico, farmaceutico, alimentare, ambientale ed energetico. La Xinjieyuan Company dispone di un centro completo di ricerca e sviluppo di prodotti e di una base di test. L'azienda è leader mondiale nelle soluzioni di separazione termica per materiali misti refrattari e nella tecnologia di evaporazione a film sottile, nonché leader nello sviluppo e nella produzione di apparecchiature per l'essiccazione di materiali ad alta viscosità.
La figura mostra il diagramma della struttura dell'asciugatrice orizzontale a film sottile. L'asciugatrice orizzontale a film sottile è composta principalmente da tre parti: guscio, rotore, lama e dispositivo di guida. Il guscio è un recipiente a pressione e la camicia del guscio può essere riempita con vapore saturo o olio termoconduttore come mezzo termico del processo di essiccazione dei fanghi. Il materiale è acciaio per caldaie resistente alle alte temperature di standard europeo. La parete interna è la parte di scambio termico a contatto con i fanghi, costituisce la principale zona di scambio termico e trasporta il sottile strato di fanghi. La resistenza alla corrosione e all'usura sono migliori rispetto ad altri materiali; Il rotore è un albero cavo integrale e la sua speciale tecnologia di lavorazione può garantire che il rotore non produca flessione mentre viene riscaldato e ruota ad alta velocità e la distanza tra il bordo esterno della pala e la parete interna è sempre mantenuta a 5 -10 mm. Sotto la rotazione del rotore e del rivestimento della lama, i fanghi che entrano nell'essiccatore formeranno uniformemente uno strato sottile dinamico sulla parete interna e il sottile strato di fanghi verrà costantemente aggiornato. Continua ad asciugarsi mentre avanza verso lo sbocco.
Flusso di processo
Dopo la disidratazione mediante centrifuga del decanter, i fanghi umidi con un contenuto di umidità compreso tra l'80% e l'85% vengono trasportati al silo dei fanghi umidi attraverso il trasporto di veicoli o tubazioni. Il silo è dotato di telaio scorrevole per evitare la formazione di ponti da parte dei fanghi, e il fondo è dotato di coclea di scarico e pompa di trasporto fanghi umidi.
La pompa di trasporto del fango umido trasporta il fango all'ingresso dell'essiccatore a film sottile e il fango che entra nell'essiccatore a film sottile viene rivestito sulla superficie della parete calda dalla lama sul rotore. La lama non solo gira ripetutamente e mescola i fanghi sulla superficie della parete calda, ma li spinge anche in avanti verso lo scarico del fango. In questo processo, l'acqua contenuta nei fanghi viene riscaldata ed evaporata in vapore acqueo, che si muove in senso inverso rispetto ai fanghi all'interno dell'essiccatore ed entra nel sistema di condensazione dei gas di scarico dal serbatoio di scarico sopra la porta di alimentazione dei fanghi.
Dopo che il gas di coda dell'evaporazione generato nell'asciugatrice a film sottile entra nel sistema di condensazione attraverso la scatola di scarico, entra prima nel condensatore. Nel condensatore, il vapore di scarico viene lavato dall'acqua e l'acqua viene condensata dal gas di coda dell'evaporazione. Una piccola quantità di gas non condensante (sostanze volatili nell'aria e nei fanghi) viene scaricata dal sistema di essiccazione dalla ventola di scarico dopo la separazione delle goccioline dal dispositivo di disappannamento e trattata nel sistema di deodorizzazione o nel sistema di incenerimento. La quantità di gas di scarico scaricata dal sistema di autoasciugatura è molto ridotta, solo il 5%-10% dell'acqua di evaporazione del sistema. La ventola dei gas di scarico porta l'intero sistema di asciugatura in uno stato di pressione negativa per evitare il traboccamento di odori e polvere.
Il fango essiccato con un contenuto di umidità del 30%-40% prodotto dall'essiccatore a film sottile viene ulteriormente essiccato nel successivo essiccatore lineare e il contenuto di umidità minimo può essere essiccato al 5%. Quando il fango secco viene immagazzinato temporaneamente, viene installato il raffreddatore del fango. Il fango dopo l'essiccazione mediante l'essiccatore lineare viene prima raffreddato e la temperatura del fango viene ridotta al di sotto di 50 ℃ per migliorare la sicurezza ed evitare la combustione senza fiamma o la combustione spontanea del fango. Successivamente viene inviato al silo dei fanghi secchi per lo stoccaggio attraverso la valvola di scarico e il trasportatore raschiante a sua volta. Quando il successivo sistema di incenerimento è collegato, il sistema di essiccazione può essere collegato direttamente al sistema di incenerimento in serie attraverso l'attrezzatura di trasporto. Il processo di essiccazione orizzontale a film sottile a due stadi può soddisfare il requisito di autoinertificazione nel sistema attraverso l'evaporazione dell'acqua nei fanghi. In caso di avvio e di emergenza, come mezzo di inertizzazione del sistema di essiccazione vengono utilizzati vapore a bassa pressione, acqua dolce o gas azoto. L'analizzatore del contenuto di ossigeno è posizionato all'uscita del serbatoio di scarico e il funzionamento sicuro e stabile del sistema di essiccazione dei fanghi può essere realizzato controllando il contenuto di ossigeno nel sistema di essiccazione.
Vantaggi del processo
1) Sicurezza: buona tenuta all'aria del sistema di essiccazione dei fanghi a film sottile, mantenere sempre una micro pressione negativa compresa tra -0,5 e -1 kPa, nessun odore e traboccamento di polvere; Il sistema può essere autoinerte e impostare una varietà di mezzi inerti, il contenuto di ossigeno nei progetti comunali è controllato al di sotto del 5%; La temperatura del fango di essiccazione all'uscita dell'essiccatore può raggiungere i 100 ℃, che può svolgere pienamente il ruolo di sterilizzazione e soddisfare lo standard EPA503 del codice di smaltimento dei fanghi della US Environmental Protection Agency. Non è presente alcun incidente di sicurezza nella cronologia dell'applicazione. 2) Stabilità: nel progetto di incenerimento cooperativo di fanghi e carbone, quando il contenuto di umidità dei fanghi che entrano nella caldaia della centrale elettrica è elevato, è facile avere un impatto negativo sulle apparecchiature della caldaia, che può portare a gravi danni alle apparecchiature . In primo luogo, la parete interna del forno viene lavata e usurata seriamente, e in secondo luogo è facile che si verifichi il blocco del sistema di trasporto, con conseguente arresto del forno. Il processo a due fasi di essiccazione dei fanghi a film sottile ha un basso contenuto di umidità dei fanghi e può realizzare una rapida regolazione del contenuto di umidità dei fanghi tra il 20% e il 33% regolando la pressione del vapore nell'asciugatrice. Rispetto ad altri processi, presenta evidenti vantaggi e svolge un ruolo positivo nel mantenimento della stabilità delle apparecchiature delle centrali elettriche e del funzionamento della rete elettrica.
3) Semplice: l'uniformità e la granulazione dei fanghi possono migliorare la stabilità del funzionamento della caldaia della centrale elettrica. Altri processi necessitano di aumentare le apparecchiature di frantumazione o granulazione, mentre l'essiccatore a film sottile può essere autogranulato, il prodotto è un fango di granulazione uniforme, senza apparecchiature di granulazione aggiuntive; Piccolo numero di apparecchiature ausiliarie, ingombro ridotto, funzionamento e controllo semplici; Nessuna circolazione del gas di trasporto, nessuna miscelazione dei fanghi; Secondo le "Norme sulla manutenzione dei recipienti a pressione", tutti i tipi di asciugatrici devono eseguire l'ispezione periodica delle pareti interne, la manutenzione dell'asciugatrice a film sottile senza altre apparecchiature di sollevamento, una manutenzione comoda ed efficiente.
4) Flessibile: un'ampia gamma di applicazioni, adatta a una varietà di tipi di fanghi, può accettare nel fango un contenuto di umidità pari al 65% -90% di fanghi umidi; Il processo a due fasi può produrre qualsiasi prodotto con contenuto solido uniforme. I tempi di avvio, arresto e svuotamento sono brevi e non è necessaria alcuna operazione di pulizia per riavviare. 5) Economia: alta efficienza di evaporazione. Nel progetto di coincenerimento dei fanghi, il vapore della centrale elettrica può essere utilizzato direttamente come mezzo di calore. L'acqua di evaporazione per metro quadrato dell'essiccatore a strato sottile può raggiungere più di 45 kg all'ora. I progetti comunali possono essere combinati con altri sistemi (come il sistema digestivo), possono raggiungere un'efficienza elevata di recupero dell'energia termica superiore all'80%; Bassi costi di manutenzione, solo un'ispezione annuale di 5-10 giorni all'anno; L'odore è molto piccolo, il costo del trattamento è basso; Controllo completamente automatico, bassi requisiti di monitoraggio.
Caso di studio del processo a due stadi di essiccazione orizzontale dei fanghi a film sottile nel campo della produzione di energia elettrica a combustione mista di fanghi
L'oggetto del servizio del progetto di espansione del trattamento e dello smaltimento dei fanghi dell'area di Shanghai Zhuyuan è il fango disidratato generato dal trattamento delle acque reflue del primo e del secondo impianto di trattamento delle acque reflue di Zhuyuan aggiornato allo standard di effluenti di Grado A e dal trattamento delle acque reflue da 2,2 milioni di m/giorno dopo il completamento del nuovo progetto di aggiornamento e integrazione. La scala di costruzione del progetto è di 223 tDS/d, equivalente al volume dei fanghi con un contenuto di umidità dell'80% di 1115 t/d. La configurazione dell'impianto considera le condizioni di manutenzione della linea di incenerimento della prima fase del progetto e la scala di trattamento di picco del progetto è 288,5 tDS/giorno, equivalente al volume dei fanghi con un contenuto di umidità dell'80% di 1.442,5 t/giorno. Il percorso del processo di trattamento dei fanghi adotta il metodo a due fasi di essiccazione dello strato sottile + processo di miscelazione e cottura della centrale elettrica. I fanghi disidratati con un contenuto di umidità dell'80% vengono trasportati all'impianto di trattamento fanghi tramite autocarro con cassone ribaltabile. Dopo il sistema di ricezione e stoccaggio dei fanghi, il fango umido viene pompato nel sistema di essiccazione dei fanghi a film sottile, quindi il contenuto medio di umidità viene ridotto al 30% (intervallo regolabile tra 20% e 30%) dopo il trattamento del sistema di essiccazione. I fanghi secchi generati vengono trasportati con camion chiusi alla centrale elettrica n. 2 o alla centrale elettrica n. 3 di Shanghai Waigaoqiao per il coincenerimento con il carbone.
La figura è il diagramma del sistema di essiccazione dei fanghi del progetto di espansione del trattamento e dello smaltimento dei fanghi nell'area di Zhuyuan. Dopo che il camion dei fanghi è stato pesato tramite una pesa a ponte, i fanghi umidi vengono scaricati nel contenitore di raccolta sotterraneo e quindi trasportati nel contenitore di stoccaggio dei fanghi umidi attraverso il sistema di pompe a stantuffo. Successivamente il fango umido viene trasportato all'essiccatore a film sottile attraverso la coclea di scarico e la pompa a coclea. Il fango umido entra nell'essiccatore a film sottile per la prima fase di essiccazione, mentre il fango essiccato cade nell'essiccatore lineare attraverso lo scivolo. Il fango essiccato viene ulteriormente essiccato nell'essiccatore lineare. Il contenuto di umidità dei fanghi può essere rapidamente completato nell'intervallo compreso tra il 20% e il 33% regolando la pressione del vapore nell'essiccatore. Dopo la seconda fase di essiccazione, i fanghi entrano nella coclea di raffreddamento per il raffreddamento, quindi vengono trasportati al silo dei fanghi secchi per lo stoccaggio temporaneo attraverso la valvola di scarico e il raschiatore.
Il gas di coda evaporativo generato dalla macchina autoasciugante si muove in senso inverso con i fanghi e la scatola di scarico sopra la macchina autoasciugante entra nel successivo sistema di condensazione del gas di coda. Il gas di coda evaporativo viene spruzzato e condensato nel condensatore, mentre il gas non condensante entra nel successivo antiappannante. Dopo la separazione delle goccioline nello sbrinatore, il gas di coda finale viene scaricato dal sistema di asciugatura attraverso la ventola ed entra nel sistema di trattamento degli odori per il trattamento. Le condizioni di ingegneria pubblica utilizzate nel sistema di essiccazione orizzontale a film sottile comprendono principalmente vapore saturo, acqua media, aria strumentale, acqua di raffreddamento circolante e acqua dolce. Il vapore utilizzato nel sistema di essiccazione proviene dalla centrale elettrica e viene distribuito a 10 linee di produzione tramite sottobombole. Il sistema di asciugatura è dotato di un sistema di pressione dell'aria per fornire aria agli strumenti, il sistema di recupero della condensa viene utilizzato per recuperare la condensa del vapore dell'asciugatrice e il sistema di circolazione dell'acqua di raffreddamento fornisce acqua di raffreddamento in circolazione per il sistema. Le acque reflue prodotte dal sistema di essiccazione sono principalmente l'acqua nebulizzata dopo il lavaggio del gas di coda dell'evaporazione con uno spruzzo d'acqua medio, e questa parte delle acque reflue verrà restituita all'impianto di trattamento delle acque reflue per il trattamento. I gas di scarico entrano nel sistema di trattamento degli odori per il trattamento centralizzato. Dopo l'essiccazione, i fanghi vengono inviati alla centrale elettrica di Waigaoqiao per il coincenerimento con il carbone. Il sistema di essiccazione dei fanghi del progetto di espansione del trattamento e dello smaltimento dei fanghi dell'area di Zhuyuan ha superato con successo la valutazione delle prestazioni nell'agosto 2020. Il tempo di esecuzione annuale del progetto può raggiungere le 8.000 ore e la capacità annuale di trattamento dei fanghi può raggiungere più di 400.000 tonnellate. Il completamento e la messa in funzione del progetto risolveranno radicalmente il problema dello scarico dei fanghi nell'area di Zhuyuan e aiuteranno l'economia di Shanghai a raggiungere uno sviluppo sostenibile. Può fornire riferimento per progetti di trattamento e smaltimento dei fanghi domestici con coincenerimento in centrali elettriche.
Riepilogo
1) Il sistema di essiccazione orizzontale a film sottile ha una buona ermeticità, può ottenere un controllo rigoroso del contenuto di ossigeno e ha un'elevata sicurezza. In oltre 30 anni di storia delle applicazioni non si è verificato alcun incidente relativo alla sicurezza ed è oggi uno dei processi di essiccazione più sicuri nel campo dell'essiccazione dei fanghi.
2) Nel progetto di generazione di energia elettrica di miscelazione e cottura dei fanghi, il controllo della forma dei fanghi secchi e del contenuto di umidità è molto critico, il che influenzerà il funzionamento del successivo sistema di incenerimento del sistema di essiccazione. Da un lato, il processo a due stadi di essiccazione orizzontale a strato sottile può generare prodotti granulari con dimensioni delle particelle uniformi e senza polvere e, dall'altro, può realizzare rapidamente la regolazione del contenuto di umidità modificando la pressione del vapore e la velocità di l'asciugatrice lineare a due stadi. Il buon controllo della forma e del contenuto di umidità del fango secco può garantire il funzionamento stabile dell'intero sistema.
3) Lo smaltimento cooperativo dell'essiccazione dei fanghi a due stadi con essiccazione orizzontale a strato sottile è la tendenza di sviluppo del trattamento e dello smaltimento dei fanghi comunali, che presenta evidenti vantaggi in termini di sicurezza, stabilità, affidabilità, aspetti avanzati e altri. L'applicazione del processo a due stadi di essiccazione orizzontale a film sottile nello smaltimento cooperativo dei fanghi è oggi una scelta scientifica e ragionevole per il trattamento e lo smaltimento dei fanghi municipali.
