Rozwiązanie do suszenia osadu:
Stan zastosowania i analiza przypadku poziomego, dwustopniowego procesu suszenia cienkowarstwowego w obszarze wytwarzania energii z mieszanego osadu
W artykule szczegółowo przedstawiono dwuetapowy proces poziomej cienkowarstwowej suszarki osadu i jako przykład przeanalizowano projekt oczyszczania osadu i rozbudowy utylizacji w Bambusowym Parku. Pozioma maszyna do suszenia cienkowarstwowego ma dużą pojedynczą wydajność przetwarzania, wysokie bezpieczeństwo, dobre uszczelnienie, mniej gazów spalinowych i przyjazne środowisko warsztatowe. Opierając się na zaletach poziomego, dwustopniowego sprzętu do suszenia cienkowarstwowego procesu pod względem bezpieczeństwa, elastyczności, ekonomii i innych aspektów, ten proces suszenia osadów jest coraz częściej stosowany w dziedzinie mieszania osadów i wytwarzania energii wypalania i może być stosowany jako jeden preferowanych procesów oczyszczania i usuwania osadów w elektrowniach. Wraz z szybkim rozwojem miasta ilość ścieków stale wzrasta, a postęp modernizacji oczyszczalni ścieków stale przyspiesza, co skutkuje znacznym wzrostem produkcji osadów. Do końca 2016 roku wielkość oczyszczania ścieków w Chinach osiągnęła 150 mln m3/d, a łączna ilość osadów to prawie 30 mln ton. Szacuje się, że do roku 2020 produkcja osadów w Chinach przekroczy 60 milionów ton, przy 80% zawartości wilgoci. Osady powstałe w procesie odbioru i oczyszczania ścieków komunalnych mogą zawierać metale ciężkie, patogeny, wirusy, mikroorganizmy oraz dużą ilość toksycznej materii organicznej. Jeśli nie zostanie odpowiednio oczyszczony i usunięty, spowoduje poważne wtórne zanieczyszczenie środowiska wokół obszaru zrzutu i zagrozi zdrowiu ludzkiemu. Problem oczyszczania i usuwania osadów stał się w obecnej sytuacji znaczącym problemem środowiskowym. Obecnie do głównych metod oczyszczania osadów zalicza się zagęszczanie, kondycjonowanie, odwadnianie, suszenie itp., głównie zagęszczanie, kondycjonowanie i odwadnianie, szybkość suszenia jest wciąż na niskim poziomie. Utylizacja osadu odnosi się do ostatecznego przeznaczenia osadu po oczyszczeniu. Obecnie do głównych metod unieszkodliwiania osadów zalicza się składowiska sanitarne, zagospodarowanie terenu, utylizację materiałów budowlanych po spaleniu itp., wśród których najczęściej stosowaną metodą jest składowanie sanitarne. Z jednej strony ze względu na coraz bardziej rygorystyczne normy i ograniczone dostępne zasoby gruntów, z drugiej strony, coraz powszechniejsze staje się przetwarzanie i unieszkodliwianie poprzez suszenie i spalanie.
Poziomy, cienkowarstwowy proces suszenia osadów, dwuetapowy Suszenie osadów to proces wykorzystujący energię cieplną lub ciepło odpadowe z przemysłu oraz ciepło odpadowe powstające w wyniku spalania paliw kopalnych w celu szybkiego odparowania wody zawartej w osadzie za pomocą specjalnej technologii i sprzętu. Suszenie osadu usuwa wodę z osadu, aby osiągnąć cel polegający na wysuszeniu osadu, zmniejszeniu objętości osadu, poprawie wartości opałowej osadu, a jednocześnie realizując redukcję i stabilizację osadu. Poziomy dwustopniowy proces suszenia osadów cienkowarstwowych jest obecnie jednym z głównych procesów projektów suszenia osadów na dużą skalę, który jest procesem pośredniego suszenia poprzez ogrzewanie z wykorzystaniem pary nasyconej lub oleju przewodzącego ciepło jako medium grzewczego.
Podstawowe wyposażenie
Podstawowym wyposażeniem poziomego dwustopniowego suszenia osadów cienkowarstwowych jest pozioma suszarka cienkowarstwowa. Powiązane produkty ochrony środowiska firmy Xinjieyuan Environmental Protection Technology Co., Ltd. obejmują dziedziny petrochemiczne, farmaceutyczne, spożywcze, środowiskowe i energetyczne. Firma Xinjieyuan posiada kompletne centrum badań i rozwoju produktów oraz bazę testową. Firma jest światowym liderem w rozwiązaniach separacji termicznej mieszanych materiałów ogniotrwałych i technologii odparowania cienkowarstwowego, a także liderem w rozwoju i produkcji urządzeń do suszenia materiałów o wysokiej lepkości.
Rysunek przedstawia schemat budowy poziomej suszarki cienkowarstwowej. Pozioma maszyna do suszenia cienkowarstwowego składa się głównie z trzech części: płaszcza, wirnika i ostrza oraz urządzenia napędowego. Płaszcz jest naczyniem ciśnieniowym, a płaszcz skorupy można napełnić parą nasyconą lub olejem przewodzącym ciepło jako nośnikiem ciepła w procesie suszenia osadu. Materiałem jest stal kotłowa odporna na wysokie temperatury, spełniająca standardy europejskie. Ściana wewnętrzna jest częścią przenoszącą ciepło stykającą się z osadem, zapewniającą główny obszar wymiany ciepła i nośnik cienkiej warstwy osadu. Odporność na korozję i odporność na zużycie są lepsze niż w przypadku innych materiałów; Wirnik jest integralnym wałem drążonym, a jego specjalna technologia przetwarzania może zapewnić, że wirnik nie będzie powodował ugięcia podczas nagrzewania i obracania się z dużą prędkością, a odległość między zewnętrzną krawędzią ostrza a wewnętrzną ścianą będzie zawsze utrzymywana na poziomie 5 -10 mm. Pod wpływem obrotu wirnika i powłoki ostrza osad wchodzący do suszarki utworzy równomiernie dynamiczną cienką warstwę na wewnętrznej ścianie, a cienka warstwa osadu będzie stale aktualizowana. W dalszym ciągu wysycha w miarę zbliżania się do wylotu.
Przebieg procesu
Po odwodnieniu w wirówce dekantacyjnej mokry osad o wilgotności 80%-85% transportowany jest transportem samochodowym lub rurociągiem do silosu mokrego osadu. Silos jest wyposażony w ramę ślizgową, która zapobiega tworzeniu się mostków z osadu, a dno wyposażone jest w ślimak rozładowczy i pompę tłoczącą mokry osad.
Pompa przenosząca mokry osad transportuje osad do wlotu suszarki cienkowarstwowej, a osad wchodzący do suszarki cienkowarstwowej jest powlekany powierzchnią gorącej ściany przez łopatkę wirnika. Ostrze nie tylko wielokrotnie obraca się i miesza osad na powierzchni gorącej ściany, ale także wypycha go do przodu do wylotu błota. W procesie tym woda zawarta w osadzie jest podgrzewana i odparowywana, tworząc parę wodną, która przemieszcza się odwrotnie do osadu wewnątrz suszarki i wchodzi do układu kondensacji gazów spalinowych ze zbiornika wylotowego nad króćcem podawania osadu.
Po odparowaniu gazu resztkowego wytworzonego w suszarce cienkowarstwowej przedostającego się do układu kondensacyjnego przez skrzynkę wydechową, najpierw wpływa on do skraplacza. W skraplaczu para odpadowa jest przemywana wodą, a woda jest skraplana z gazu resztkowego po odparowaniu. Niewielka ilość nieskondensowanego gazu (lotnych substancji w powietrzu i osadzie) jest usuwana z układu suszenia za pomocą wentylatora wyciągowego po oddzieleniu kropel przez urządzenie odmgławiające i przetwarzana w układzie dezodoryzacji lub systemie spalania. Ilość gazów spalinowych odprowadzanych przez system samoosuszający jest bardzo mała, wynosi tylko 5%-10% wody odparowanej z układu. Wentylator spalin wprowadza cały system suszenia w stan podciśnienia, aby uniknąć przelewania się nieprzyjemnych zapachów i kurzu.
Wysuszony osad o zawartości wilgoci 30–40% wytworzony w suszarce cienkowarstwowej jest dalej suszony w kolejnej suszarce liniowej, a minimalna zawartość wilgoci może zostać wysuszona do 5%. Podczas tymczasowego przechowywania suchego osadu instalowana jest chłodnica osadu. Osad po suszeniu za pomocą suszarki liniowej jest najpierw schładzany, a temperatura osadu obniżana do poziomu poniżej 50℃, aby poprawić bezpieczeństwo i zapobiec tleniu się osadu lub samozapaleniu. Następnie kierowany jest do silosu osadu suchego w celu magazynowania poprzez zawór spustowy i przenośnik zgrzebłowy. Po podłączeniu kolejnego systemu spalania, system suszenia można połączyć bezpośrednio z systemem spalania szeregowo poprzez urządzenia transportowe. Dwustopniowy poziomy proces suszenia cienkowarstwowego pozwala osiągnąć wymóg samoinertyfikacji w systemie poprzez odparowanie wody w osadzie. W przypadku rozruchu i sytuacji awaryjnej jako czynnik zobojętniający w instalacji suszącej stosuje się parę niskociśnieniową, świeżą wodę lub azot. Analizator zawartości tlenu instaluje się na wylocie zbiornika spalin, a bezpieczną i stabilną pracę układu suszenia osadów można zapewnić poprzez kontrolę zawartości tlenu w układzie suszenia.
Zalety procesu
1) Bezpieczeństwo: dobra szczelność cienkowarstwowego systemu suszenia osadów, zawsze utrzymuj mikropodciśnienie od -0,5 do -1 kPa, brak zapachu i przelewania się kurzu; System może być samowystarczalny i mieć możliwość ustawienia różnych środków inertnych. Zawartość tlenu w projektach komunalnych jest kontrolowana poniżej 5%; Temperatura osadu suszącego na wylocie suszarki może osiągnąć 100 ℃, co może w pełni pełnić rolę sterylizacji i spełniać normę EPA503 dotyczącą usuwania osadów Agencji Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych. W historii aplikacji nie ma żadnego zdarzenia związanego z bezpieczeństwem. 2) Stabilność: w projekcie spółdzielni spalania osadów i węgla, gdy zawartość wilgoci w osadach wchodzących do kotła elektrowni jest duża, łatwo jest mieć negatywny wpływ na wyposażenie kotła, co może prowadzić do poważnego uszkodzenia sprzętu . Po pierwsze, wewnętrzna ściana pieca jest myta i poważnie zużyta, a po drugie, łatwo jest doprowadzić do zablokowania układu transportowego, co skutkuje wyłączeniem pieca. Dwuetapowy proces suszenia osadu cienkowarstwowego charakteryzuje się niską zawartością wilgoci w osadzie i umożliwia szybką regulację zawartości wilgoci w osadzie w zakresie 20–33% poprzez regulację ciśnienia pary w suszarce. W porównaniu z innymi procesami ma oczywiste zalety i odgrywa pozytywną rolę w utrzymaniu stabilności urządzeń elektrowni i pracy sieci energetycznej.
3) Proste: jednorodność i granulacja produktów osadowych może poprawić stabilność pracy kotła elektrowni. Inne procesy wymagają zwiększenia sprzętu do kruszenia lub granulacji, podczas gdy suszarka cienkowarstwowa może być samogranulacją, produktem jest jednolity osad granulacyjny, bez dodatkowego sprzętu do granulacji; Mała liczba urządzeń pomocniczych, niewielka powierzchnia, prosta obsługa i sterowanie; Brak cyrkulacji gazu nośnego, brak ponownego mieszania osadu; Zgodnie z „Przepisami dotyczącymi konserwacji zbiorników ciśnieniowych” wszystkie rodzaje suszarek muszą przeprowadzać okresową kontrolę ścian wewnętrznych, konserwację suszarek cienkowarstwowych bez użycia innego sprzętu podnoszącego, wygodną i wydajną konserwację.
4) Elastyczny: szeroki zakres zastosowań, odpowiedni dla różnych rodzajów osadów, może przyjąć wilgotność błota na poziomie 65% -90% mokrego osadu; W dwuetapowym procesie można wytworzyć dowolny produkt o jednakowej zawartości części stałych. Czas uruchomienia, zatrzymania i opróżnienia jest krótki, a ponowne uruchomienie nie wymaga czyszczenia. 5) Ekonomiczność: wysoka wydajność parowania. W projekcie współspalania osadów para elektrowni może zostać bezpośrednio wykorzystana jako nośnik ciepła. Woda odparowująca na metr kwadratowy suszarki cienkowarstwowej może osiągnąć ponad 45 kg na godzinę. Projekty komunalne mogą być łączone z innymi systemami (np. układem trawiennym), mogą osiągnąć ponad 80% wysoką sprawność odzysku energii cieplnej; Niskie koszty konserwacji, tylko jedna inspekcja roczna trwająca 5–10 dni w roku; Zapach jest bardzo mały, niski koszt leczenia; W pełni automatyczna kontrola, niskie wymagania dotyczące monitorowania.
Studium przypadku poziomego, dwustopniowego procesu suszenia osadu cienkowarstwowego w obszarze wytwarzania energii z mieszanego wypalania osadu
Przedmiotem usługi w ramach projektu rozbudowy i oczyszczania osadów na obszarze Shanghai Zhuyuan jest odwodniony osad powstający w wyniku oczyszczania ścieków w pierwszej i drugiej oczyszczalni ścieków w Zhuyuan zmodernizowanych do standardu ścieków klasy A oraz w oczyszczalni ścieków o przepustowości 2,2 miliona m3/d po zakończeniu nowego projektu modernizacji i uzupełnień. Skala konstrukcyjna projektu wynosi 223 t sm/d, co odpowiada objętości osadu o wilgotności 80% wynoszącej 1115 t/d. Konfiguracja obiektu uwzględnia stan utrzymania linii spalania w pierwszej fazie projektu, a szczytowa skala oczyszczania projektu wynosi 288,5 t sm/d, co odpowiada objętości osadu o wilgotności 80% wynoszącej 1442,5 t/d. W procesie oczyszczania osadu zastosowano dwustopniową metodę suszenia cienkowarstwowego + proces mieszania i wypalania w elektrowni. Odwodniony osad o wilgotności 80% transportowany jest wywrotką do oczyszczalni osadów. Po systemie odbioru i przechowywania osadu mokry osad jest pompowany do cienkowarstwowego systemu suszenia osadu, a następnie po oczyszczeniu systemu suszenia średnia zawartość wilgoci zostaje zmniejszona do 30% (regulowany zakres 20% ~ 30%). Wytworzony suchy osad transportowany jest zamkniętymi ciężarówkami do elektrowni nr 2 lub 3 w Szanghaju Waigaoqiao w celu współspalania z węglem.
Rysunek przedstawia schemat systemu suszenia osadów w ramach projektu rozbudowy oczyszczania osadów i ich usuwania na obszarze Zhuyuan. Po zważeniu ciężarówki z osadem na wadze pomostowej mokry osad jest zrzucany do podziemnego zbiornika odbiorczego, a następnie transportowany do zbiornika na mokry osad poprzez system pompy nurnikowej. Następnie mokry osad transportowany jest do suszarki cienkowarstwowej poprzez ślimak rozładunkowy i pompę śrubową. Mokry osad wchodzi do suszarki cienkowarstwowej w pierwszym etapie suszenia, a wysuszony osad wpada przez rynnę do suszarki liniowej. Wysuszony osad jest dalej suszony w suszarce liniowej. Wilgotność osadu można szybko uzupełnić w zakresie 20%-33% regulując ciśnienie pary w suszarce. Po drugim etapie suszenia osad trafia do ślimaka chłodzącego w celu schłodzenia, a następnie transportowany jest do silosu osadu suchego w celu tymczasowego magazynowania poprzez zawór rozładowczy i zgarniacz.
Odparowany gaz resztkowy wytwarzany przez maszynę samosuszącą przemieszcza się w odwrotnym kierunku wraz z osadem, a skrzynia wydechowa nad maszyną samosuszącą wchodzi do kolejnego układu kondensacji gazów resztkowych. Odparowany gaz resztkowy jest rozpylany i skraplany w skraplaczu, a nieskroplony gaz wchodzi do kolejnego odmgławiacza. Po oddzieleniu kropel w odmgławiaczu końcowy gaz resztkowy jest odprowadzany z układu suszącego przez wentylator i trafia do układu oczyszczania odorów w celu oczyszczenia. Warunki inżynierii publicznej stosowane w poziomym systemie suszenia cienkowarstwowego obejmują głównie parę nasyconą, wodę medium, powietrze przyrządowe, krążącą wodę chłodzącą i wodę słodką. Para wykorzystywana w systemie suszenia pochodzi z elektrowni i poprzez podcylindry rozprowadzana jest do 10 linii produkcyjnych. System suszenia jest wyposażony w system sprężonego powietrza dostarczający powietrze do przyrządów, system odzyskiwania kondensatu służy do odzyskiwania kondensatu pary z suszarki, a system cyrkulacji wody chłodzącej zapewnia cyrkulację wody chłodzącej dla systemu. Ścieki powstające w systemie suszenia to głównie woda rozpryskowa po przemyciu gazów resztkowych z odparowania średnim strumieniem wody i ta część ścieków zostanie zawrócona do oczyszczalni ścieków w celu oczyszczenia. Spaliny trafiają do systemu oczyszczania odorów w celu scentralizowanego oczyszczania. Po wysuszeniu osad kierowany jest do elektrowni Waigaoqiao w celu współspalenia z węglem. System suszenia osadu w ramach projektu rozbudowy i oczyszczania osadów w obszarze Zhuyuan pomyślnie przeszedł ocenę wydajności w sierpniu 2020 r. Roczny czas realizacji projektu może osiągnąć 8000 godzin, a roczna wydajność oczyszczania osadów może osiągnąć ponad 400 000 ton. Zakończenie i funkcjonowanie projektu zasadniczo rozwiąże problem usuwania osadów w obszarze Zhuyuan i pomoże gospodarce Szanghaju osiągnąć zrównoważony rozwój. Może stanowić punkt odniesienia dla krajowych projektów oczyszczania i usuwania osadów przy współspalaniu elektrowni.
Streszczenie
1) Poziomy system suszenia cienkowarstwowego ma dobrą szczelność, może osiągnąć ścisłą kontrolę zawartości tlenu i zapewnia wysokie bezpieczeństwo. W ponad 30-letniej historii zastosowań nie zdarzył się żaden wypadek związany z bezpieczeństwem i jest to obecnie jeden z najbezpieczniejszych procesów suszenia w dziedzinie suszenia osadów.
2) W projekcie wytwarzania energii do mieszania i wypalania osadów bardzo istotna jest kontrola postaci suchego osadu i zawartości wilgoci, co będzie miało wpływ na działanie kolejnego systemu spalania w systemie suszenia. Z jednej strony, dwuetapowy proces poziomego suszenia cienkowarstwowego pozwala wytworzyć produkty ziarniste o jednakowej wielkości cząstek i bez pyłu, z drugiej strony umożliwia szybką regulację zawartości wilgoci poprzez zmianę ciśnienia pary i prędkości dwustopniowa suszarka liniowa. Dobra kontrola kształtu i zawartości wilgoci w suchym osadzie może zapewnić stabilną pracę całego systemu.
3) Poziome suszenie cienkowarstwowe, dwustopniowe suszenie osadu, wspólne usuwanie osadów to trend rozwojowy w zakresie oczyszczania i usuwania osadów komunalnych, który ma oczywiste zalety w zakresie bezpieczeństwa, stabilności, niezawodności, zaawansowanych i innych aspektów. Zastosowanie poziomego, dwuetapowego procesu suszenia cienkowarstwowego we wspólnym usuwaniu osadów jest obecnie naukowym i rozsądnym wyborem w zakresie oczyszczania i usuwania osadów komunalnych.
