発電所の汚泥処理における積層スクリュー脱水機の応用

石炭火力発電所の製造工程では、原水の前処理や脱硫排水処理で発生する汚泥を脱水処理し、移送するのが一般的です。同社は現在この装置を導入している数少ない発電所の一つであり、使用過程での適用経験を蓄積している。本稿は、この装置の原理と使用効果について議論することにより、水処理プロセスにおける装置選択の概念を広げることを目的としている。この装備システム。

スクリュー式脱水機の動作原理

発電所の原水前処理システムの泥水脱水プロセスは、プレートアンドフレーム脱水機と遠心脱水機で最も広く使用されており、近年、発電所でのスクリュー脱水機の適用が始まりました。スクリュー脱水機は構造原理的には積層フィルターに似ています。交互に配置された円形の動的積層と静的積層のグループで構成されるルーメン内でスクリューシャフトが回転します。移動環の内径は固定環の内径よりもわずかに小さく、スクリュー軸の撹拌により固定環に対して移動環が相対的に移動する。濃縮後、泥は中央のスクリューシャフトによって前方に押し出され、さらに濃縮されてマッドスラグとなります。マッドスラグは、スタック群とスクリューシャフトの末端で、スクリューシャフトが発生する推力によって搾り取られて脱水され、最終的に泥水出口に到達します。脱水された泥土ブロックは集泥ホッパーに落ち、収集されて搬出されます。

カスケードスクリュー脱水機のスクリュー軸は周波数変換モーターによって駆動されます。モーターの回転数を調整することで泥処理能力を調整できます。周波数変換泥水ポンプの流量を調整することで、装置の異なる出力レベルの連続運転を制御できます。泥水がスクリュー脱水機の凝集混合タンクに入った後、適量の凝集助剤（PAM）を添加して泥水中の泥を大きな塊にし、泥と水の分離を容易にします。

スクリューシャフトの速度は周波数変換モーターにより5～20RPMで制御されます。速度は遅く、動作はスムーズで静かです。遠心脱水機に比べ騒音が大幅に低減され、動部と静部の摩耗も軽減されます。スクリュー式脱水機はプレート＆フレーム式脱水機に比べ、連続運転を実現します。泥水の流量、スクリュー軸の速度、凝固助剤の量をオペレーターが調整すると、スクリュー式脱水機は他の操作をすることなく連続してスムーズに運転します。無人運転を実現するために、泥バケツがいっぱいになったときにのみ車両を搬出するように手配してください。

発電所におけるカスケードスクリュー脱水機の応用

スタッキングスクリュー脱水機は都市下水処理では広く使用されていますが、発電所の水処理工程ではほとんど使用されていません。原水の前処理や脱硫排水系の泥水脱水に適しています。現在、脱硫排水処理装置にスタックスクリュー脱水機を1台、原水前処理装置にスタックスクリュー脱水機を2台設置しています。運用開始以来、無人で安定稼働しています。

プレートアンドフレーム脱水機や遠心脱水機と比較して、電力業界はこのモデルに対する理解が比較的少なく、関連情報や使用経験が不足しており、少数の発電所がこの泥水脱水プロセスを使用し始め、その優れた性能を備えています。メンテナンスの負担も軽減されたため、より多くの化学専門家がこのモデルに注目し始めました。廃水スラリーの種類に応じて、機器の選択に必要な材料も異なります。一般の原水前処理装置から発生する汚泥や都市水から発生する汚泥については、一般的なステンレス鋼材で対応可能です。ただし、塩化物イオンや硫酸イオンの含有量が多い脱硫排水の場合は、より耐食性の高い鋼材を選択し、配管や付属品を含める必要があります。対応するグレードの耐食性材料も選択する必要があります

スクリュー汚泥脱水装置の構成

スクリュースタッキング脱水機システムは、周波数変換泥ポンプ、凝集混合タンク、スクリュースタッキング脱水コンポーネント、凝集剤調製および投与システム、およびスプレー水システムで構成されています。原水前処理装置から排出された泥は、周波数変換泥水ポンプにより凝集混合槽に送られ、凝集助剤と混合され、均一に撹拌され、大きなスラグブロックに凝縮され、スクリュー脱水モジュールに送られて脱水が完了します。フラッシングシステムを搭載しており、スクリューパッドの隙間からはみ出した微量の泥やスラグを断続的に洗浄し、装置をクリーンに保ちます。

自動ディスペンスシステム（自動発泡機）。スタッキングスクリュー脱水機は凝固助剤を継続的に添加する必要があり、凝固助剤の量が多く、液体凝固助剤を購入する経済性が悪い。このシステムには通常、凝固助剤の自動調製装置が装備されています。この装置は、乾燥粉末ホッパー、調製タンク、硬化タンク、貯蔵タンクで構成されます。ポリアクリルアミド乾燥粉末は、周波数変換モーターによって駆動される供給スクリューによって駆動される配水装置に正確かつ均一に供給されます。水と均一に混合し続けた後、調製タンクに落ち、撹拌機の作用により溶解して均一に混合されます。混合液は養生槽に流入し、さらに撹拌・養生され、最終的に貯留槽に流入して使用されます。貯留タンクの液面スイッチ制御により、自動分注装置の自動運転を実現することができる。貯留タンクの液面に応じて自動で調合を開始できます。凝固助剤の調合液は凝固助剤投入ボックスの電動バルブで制御でき、計量ボックスに凝固助剤を自動添加できます。

使用中に遭遇した問題

1. スラリーと凝固助剤の添加量のマッチング問題

泥の流量に合わせて凝固助剤の量を調整し、泥の水分含有量を制御します。凝集剤の量が多いと、凝集剤の含有量により泥中の水分がラミネート隙間からろ過されにくくなり、水の粘度が増加し、その後の浸出および押し出し効果が悪化して泥質が不良になります。。凝集助剤の量が少ないと、泥水中の固体粒子と水分との分離効果が悪く、泥粒子が積層隙間を塞いで水の浸入が阻止され、泥水の含水率が増加する。使用時には、満足のいく脱水効果を達成するために、シリンダー調整テストを通じて凝固助剤の適切な投与量範囲を決定できます。

2. スクリューAssyのマッドバックプレッシャープレートのクリアランス調整

スクリューアセンブリのマッドバックプレッシャープレートのギャップサイズは、マッドの水分含有量に影響します。背圧板の隙間が小さいと、そこから泥を押し出す際に大きな駆動力が必要となります。同時に脱水部の泥水キャビティ内の圧力が上昇し、スクリューの押し出し効果が増大します。泥が乾燥すると硬化し、スクリューの押出トルクが増加し、スクリュー破断損傷を起こしやすくなります。

3. 凝固助剤製剤の濃度

凝固助剤の自動調製装置が作動すると、設定濃度が高すぎて、乾燥粉末供給スクリューによって送られる乾燥粉末の量が多くなり、配水器内の水中にタイムリーかつ均一に分散できなくなり、仕込みタンク内でダマや詰まりを起こしやすく、流動性も悪くなります。調製工程において調製タンクが凝集しないように、凝固助剤の濃度を合理的に制御し、乾燥粉末スクリューの速度をテストを通じて適切に設定する必要があります。硬化した凝固剤液は適度な流動性を有しており、必要な用量に応じた凝固剤調製装置の自動運転が実現できます。通常、凝集剤の濃度は0.4～0.5ppmで調整できます。

さらに、凝固助剤の粘度により、貯蔵タンクから計量ボックスまでのパイプライン抵抗を十分に考慮する必要があります。大口径のパイプとバルブを設計に使用することで、流出不良や調製装置の入口流量よりも低い出力流量を回避できるため、貯蔵タンクの液面が繰り返し上昇および下降し、液面レベルが上昇します。貯蔵タンクに設定されたスイッチを使用し、凝固助剤調製装置全体を頻繁に起動および停止します。

4. 長時間の停電による渋滞

積層スクリュー脱スライム装置を長時間停止させてから起動すると、スクリュー軸が詰まりやすくなります。主な原因は、スクリューアッセンブリー内の残留泥が徐々に乾燥し、始動後泥出口で乾燥して硬くなった泥塊が詰まり、脱スライム装置全体の圧力が上昇し、後方に泥が残留することです。セクションが脱水しすぎて硬くなっています。固い泥ブロックと高抵抗によりねじ軸全体の回転抵抗が増大し、ねじ軸モータの最大トルクを超えると警報が停止します。ねじ軸の溶接損傷による過大なトルクによる場合でも。したがって、積層スクリュー脱泥機を停止するたびに、まず積層スクリューコンポーネントへの泥の供給を停止し、スクリューシャフト内の泥とスラグを完全に排出するために 10 分間運転を継続するか、低周波連続運転モードを使用して、長時間のシャットダウンによる影響を軽減します。長期使用のために、泥口バッフルを緩めてスクリューアセンブリ内の泥残留物を完全に排出するためにも使用できます。

5. 長期使用後のメンテナンスとオーバーホール

2年ほど使用後、ネジ軸に泥詰まりが発生し、分解洗浄しても再発を繰り返しました。スパイラルシャフトと可動リングの間の隙間を測定すると、スパイラルプレートとスパイラルシャフトの可動リングの間の隙間は平均で5〜6mmに達していることがわかります。スパイラルプレートの可動リングの斜めのクロスカットにより、可動リングはスパイラルプレートの外縁に沿って均一な溝を切ります。事前の分解整備工程で、メンテナンス担当者が溝の突出した部分を削り落とします。これにより、スパイラルプレートの外径が小さくなり、スパイラルシャフトと可動リングとの合わせ隙間が大きくなります。マッドスラグが圧搾されると比較的低圧でスパイラルシャフト後方へ逆流するため、スパイラルシャフト内でマッドスラグが過剰に循環脱水し乾燥硬化し、泥水出口への流れに影響を与え、詰まりにつながります。 2年間の使用後、摩耗は0.1mm未満であり、摩耗の主な部分はスパイラルプレートの外縁です。スパイラルプレートの外縁を修復した後、スパイラルプレートと可動リングの間の平均ギャップは1〜1.5mmです。再設置後、修理したスパイラルシャフトと予備の新品スパイラルシャフトを比較したところ、修理したスパイラルシャフトの泥の排出状態は新品のスパイラルシャフトと同じであった。装置本来の性能が回復し、3ヶ月の稼働後も泥詰まりは発生していません。

スクリュー汚泥脱水装置のメリット

1) 低速、低騒音。稼働中の回転機器は、回転速度が低く、消費電力が低く、振動や騒音が少なく安定して動作するため、摩耗が軽減され、機器の寿命が長くなります。

2) 遠隔制御が容易です。稼動中の装置は定期点検時に泥の状態を確認し、遠隔DCSシステムを通じて凝集助剤の投与量やスクリューシャフトの速度を調整して泥の生成効果を制御します。

3) 少量の運用保守。装置はスムーズに動作し、可動部品の磨耗が少なく、長期の連続運転に耐えられ、頻繁なメンテナンスは必要ありません。

4) 省スペース。スクリュー脱水機の装置は小型で設置面積が小さく、省スペースに貢献します。

5) 柔軟な出力調整。泥ポンプの周波数を調整して泥の供給を制御し、スクリューアセンブリのスクリュー軸速度を調整することにより、装置の出力を泥の生成量に合わせてスムーズに調整でき、原水処理システムのスムーズな運転を維持できます。。

6) 泥の濃度や処理の適応範囲が広い。泥水濃度は原水前処理装置の汚泥濃度に相当する 10Kg/m3 が適当である。濃縮工程を行わずに脱水処理が可能です。泥水濃度の変化はスクリュー式脱水機の働きにほとんど影響を与えず、泥水の含水率は基本的に一定です。

スクリュー汚泥脱水機の応用展望

電力業界の継続的な発展に伴い、自動化の度合いはますます高くなり、手動操作は徐々に自動制御に取って代わられています。機器の動作の信頼性と安定性は自動運転に影響を与える重要な要素です。企業は人員の使用を削減します。、各従業員が管理する機器の量が大幅に増加し、無人機器に対する要件がさらに高まります。現在、プレートアンドフレーム式除湿機と遠心式除湿機は電力会社の原水処理プロセスで広く使用されています。プレートフレーム除湿機は間欠運転装置に属し、運転中に当て布の中間層に付着した泥の除去が困難なため、その場で監視し手作業で清掃する必要があります。当て布には寿命があり、定期的に交換する必要があります。しかし、遠心脱水機は高速かつベアリングなどの回転部品に高精度が要求され、メンテナンスの負担が大きく、高精度部品のコストが高く、運転時の騒音が大きいという問題が比較的一般的です。デバッグ後、カスケードスクリュー脱水機は、連続的で安定した運転、低いスクリュー速度、低騒音、適切な泥水含量運転の調整、機器の摩耗が少なく、メンテナンスの負担が少ないことを実現できます。担当者が定期的に点検を行い、泥の状況に応じて凝固助剤の添加量を微調整することで、泥の含水率を一定の範囲内に管理しています。マッドポンプの送り流量は調整範囲が広く、低流量から定格流量までスムーズに出力調整が可能です。凝固助剤の投与量を調整することで出力レベルをスムーズに調整できます。スクリュー脱水機には遠隔制御の開始と停止が装備されており、凝固剤の自動分配装置と組み合わせて、DCSプログラム制御システムが導入されており、遠隔操作と自動制御の要件を満たすことができます。

発電の過程において、節水の要求はますます高くなっており、市水の使用により、発電所の原水の前処理に対する要求がさらに高まっています。水中の菌類や有機物が大量に増加し、それに伴い汚泥の発生量も増加しています。汚泥はベタベタしており、平板型脱水機で脱水すると作業工程で泥が平型型脱水機のろ布に付着しやすくなります。生物汚泥の割合が比較的少ないため、遠心脱水機での脱水処理が困難になります。スクリュー脱水機を適用すると、汚泥の性質に応じて泥バッフルのクリアランスを調整し、凝集助剤の投与量の合理的な調整に応じて泥の含水率を制御し、さまざまな種類の汚泥脱水のニーズを満たすことができます。

発電所における脱硫廃水処理の用途では、過酷な環境下での通常のステンレス鋼の急速な腐食や損傷を避けるために、高硫酸塩および高塩化物イオン物質を使用する脱硫システムに適した積層スクリュー脱水機を選択する必要があります。脱硫廃セメントスラグは粘度が比較的高いため、プレートフレーム式脱水機の運転時によく発生する付着問題は、スクリュー式脱水機を使用することでよりよく解決できます。

積層スクリュー脱水機は、水中の粒子状物質のスクリーニングと収集にも広く使用できます。例えば、水域でシアノバクテリアが発生した際に、水中のシアノバクテリアを回収するために使用されます。ラン藻を多く含む混合水を積層スクリュー脱水機に連続的に注入し、脱水ラン藻を連続的に袋詰めして回収するため、回収効率が高く、操作が容易です。

その他の応用分野としては、原水の石灰石軟化処理、都市水道水処理装置の泥水の脱水処理、他産業における粒子状物質の分離により発生する大量のスラリーの処理など、スタッキングスクリュー脱水機はあります。また、自動制御システムの適用と組み合わせて、全体的な自動制御レベルを向上させるための理想的な選択も非常に役立ちます。