Solução de tratamento de secagem de lodo:
Status da aplicação e análise de caso do processo de dois estágios de secagem de filme fino horizontal no campo de geração de energia de queima mista de lodo
Este artigo apresenta em detalhes o processo de dois estágios da máquina horizontal de secagem de lodo de filme fino e analisa o tratamento de lodo e o projeto de expansão de descarte no Parque de Bambu como exemplo. A máquina de secagem horizontal de filme fino tem grande capacidade de processamento único, alta segurança, boa vedação, menos gases de escape e ambiente de oficina amigável. Com base nas vantagens do processo de dois estágios do equipamento de secagem de filme fino horizontal em termos de segurança, flexibilidade, economia e outros aspectos, este processo de secagem de lodo é cada vez mais aplicado no campo de mistura de lodo e geração de energia de queima, e pode ser usado como um dos processos preferidos para projetos de tratamento e disposição de lodo em usinas de energia. Com o rápido desenvolvimento da cidade, a quantidade de esgoto continua a aumentar e o progresso na modernização das estações de tratamento de esgoto continua a acelerar, resultando num grande aumento na produção de lodo. No final de 2016, o volume de tratamento de esgotos da China atingiu 150 milhões de m/d e a quantidade total de lamas é de quase 30 milhões de toneladas. Estima-se que a produção de lamas da China excederá 60 milhões de toneladas até 2020, com base num teor de humidade de 80%. O lodo gerado no processo de coleta e tratamento de esgoto urbano pode conter metais pesados, patógenos, vírus, microrganismos e grande quantidade de matéria orgânica tóxica. Se não for tratado e descartado adequadamente, causará poluição secundária grave ao meio ambiente ao redor da área de descarga e ameaçará a saúde humana. O problema do tratamento e eliminação de lamas tornou-se um problema ambiental proeminente na situação actual. Actualmente, os principais métodos de tratamento de lamas incluem concentração, condicionamento, desidratação, secagem, etc., principalmente concentração, condicionamento e desidratação, a taxa de secagem ainda é baixa. A disposição do lodo refere-se ao destino final do lodo após o tratamento. Actualmente, os principais métodos de eliminação de lamas incluem aterro sanitário, utilização de terrenos, utilização de materiais de construção após incineração, etc., entre os quais o aterro sanitário é o método mais utilizado. Por um lado, devido às normas cada vez mais rigorosas e aos limitados recursos terrestres disponíveis, por outro lado, o tratamento e eliminação de secagem e incineração estão a tornar-se cada vez mais comuns.
Processo de dois estágios de secagem horizontal de lodo de filme fino A secagem de lodo é um processo que utiliza a energia térmica ou o calor residual industrial e o calor residual gerado pela queima de combustíveis fósseis para evaporar rapidamente a água do lodo por meio de tecnologia e equipamentos especiais. A secagem do lodo retira a água do lodo, de forma a atingir o objetivo de secar o lodo, reduzindo o volume do lodo, melhorando o valor calórico do lodo, e simultaneamente realizando a redução e estabilização do lodo. O processo de dois estágios de secagem de lodo de filme fino horizontal é um dos principais processos de projetos de secagem de lodo em grande escala atualmente, que é um processo de secagem por aquecimento indireto usando vapor saturado ou óleo de condução de calor como meio de calor.
Equipamento principal
O equipamento principal do processo de dois estágios de secagem de lodo de filme fino horizontal é a máquina de secagem de filme fino horizontal. Os produtos de equipamentos ambientais relacionados da Xinjieyuan Environmental Protection Technology Co., Ltd. envolvem campos petroquímicos, farmacêuticos, alimentícios, ambientais e de energia. A Xinjieyuan Company possui um centro completo de pesquisa e desenvolvimento de produtos e uma base de testes. A empresa é líder mundial em soluções de separação térmica para materiais mistos refratários e tecnologia de evaporação de filmes finos, bem como líder no desenvolvimento e produção de equipamentos para secagem de materiais de alta viscosidade.
A figura mostra o diagrama estrutural da máquina de secagem horizontal de filme fino. A máquina de secagem horizontal de filme fino é composta principalmente de três partes: casco, rotor e lâmina, e dispositivo de acionamento. O casco é um vaso de pressão e a camisa do casco pode ser preenchida com vapor saturado ou óleo de condução de calor como meio de calor do processo de secagem de lodo. O material é aço para caldeira resistente a altas temperaturas de padrão europeu. A parede interna é a parte de transferência de calor em contato com o lodo, proporcionando a principal área de troca de calor e o transportador da fina camada de lodo. A resistência à corrosão e a resistência ao desgaste são melhores que outros materiais; O rotor é um eixo oco integral e sua tecnologia de processamento especial pode garantir que o rotor não produza deflexão ao ser aquecido e girando em alta velocidade, e a distância entre a borda externa da pá e a parede interna seja sempre mantida em 5 -10mm. Sob a rotação do rotor e o revestimento da lâmina, o lodo que entra no secador formará uniformemente uma fina camada dinâmica na parede interna, e a fina camada de lodo é constantemente atualizada. Continua a secar à medida que avança em direção à saída.
Fluxo de processo
Após a desidratação da centrífuga decantadora, o lodo úmido com teor de umidade de 80% a 85% é transportado para o silo de lodo úmido por meio de transporte de veículo ou duto. O silo é fornecido com uma estrutura deslizante para evitar que o lodo erga pontes, e o fundo é fornecido com parafuso de descarga e bomba de distribuição de lodo úmido.
A bomba de transporte de lodo úmido transporta o lodo para a entrada do secador de película fina, e o lodo que entra no secador de película fina é revestido na superfície da parede quente pela lâmina do rotor. A lâmina não apenas gira e mistura repetidamente o lodo na superfície da parede quente, mas também o empurra para a saída de lama. Nesse processo, a água do lodo é aquecida e evaporada em vapor d'água, que se move inversamente com o lodo dentro da máquina de secagem e entra no sistema de condensação dos gases de exaustão a partir do tanque de exaustão acima da porta de alimentação do lodo.
Depois que o gás residual da evaporação gerado na máquina de secagem de filme fino entra no sistema de condensação através da caixa de exaustão, ele entra primeiro no condensador. No condensador, o vapor residual é lavado com água e a água é condensada a partir do gás residual da evaporação. Uma pequena quantidade de gás não condensado (matéria volátil no ar e lodo) é descarregada do sistema de secagem pelo exaustor após a separação das gotas pelo dispositivo de desembaçamento e processada no sistema de desodorização ou sistema de incineração. A quantidade de gases de escape descarregados pelo sistema de autosecagem é muito pequena, apenas 5%-10% da água de evaporação do sistema. O ventilador de exaustão de gases coloca todo o sistema de secagem em estado de pressão negativa para evitar o transbordamento de odores e poeira.
O lodo seco com teor de umidade de 30% a 40% produzido na máquina de secagem de filme fino é posteriormente seco na máquina de secagem linear subsequente, e o teor mínimo de umidade pode ser seco até 5%. Quando o lodo seco é armazenado temporariamente, o resfriador de lodo é configurado. O lodo após a secagem pelo secador linear é resfriado primeiro e a temperatura do lodo é reduzida para menos de 50 ℃ para melhorar a segurança e evitar que o lodo fique latente ou combustão espontânea. Em seguida, ele é enviado ao silo de lodo seco para armazenamento através da válvula de descarga e do transportador raspador. Quando o sistema de incineração subsequente é conectado, o sistema de secagem pode ser conectado diretamente ao sistema de incineração em série através do equipamento de transporte. O processo de secagem horizontal de filme fino em dois estágios pode atingir o requisito de autoinertificação no sistema através da evaporação da água no lodo. Em caso de partida e emergência, vapor de baixa pressão, água doce ou gás nitrogênio são utilizados como meio de inertificação do sistema de secagem. O analisador de teor de oxigênio é colocado na saída do tanque de exaustão, e a operação segura e estável do sistema de secagem de lodo pode ser realizada controlando o teor de oxigênio no sistema de secagem.
Vantagens do processo
1) Segurança: boa estanqueidade do sistema de secagem de lodo de filme fino, mantenha sempre uma micro pressão negativa de -0,5 a -1kPa, sem odor e transbordamento de poeira; O sistema pode ser autoinerte e definir uma variedade de meios inertes, o teor de oxigênio em projetos municipais é controlado abaixo de 5%; A temperatura do lodo de secagem na saída do secador pode chegar a 100 ℃, o que pode desempenhar plenamente o papel de esterilização e atender ao padrão EPA503 do código de descarte de lodo da Agência de Proteção Ambiental dos EUA. Não há nenhum incidente de segurança no histórico do aplicativo. 2) Estabilidade: no projeto de incineração cooperativa de lodo e carvão, quando o teor de umidade do lodo que entra na caldeira da usina é grande, é fácil ter um impacto negativo no equipamento da caldeira, o que pode levar a sérios danos ao equipamento . Primeiro, a parede interna do forno é lavada e seriamente desgastada, e o segundo é fácil de levar ao bloqueio do sistema de transporte, resultando no desligamento do forno. O processo de secagem de lodo de filme fino em dois estágios tem baixo teor de umidade do lodo e pode realizar um ajuste rápido do teor de umidade do lodo entre 20% -33% ajustando a pressão do vapor na máquina de secagem. Comparado com outros processos, tem vantagens óbvias e desempenha um papel positivo na manutenção da estabilidade dos equipamentos da usina e na operação da rede elétrica.
3) Simples: a uniformidade e granulação dos produtos de lodo podem aumentar a estabilidade da operação da caldeira da usina. Outros processos precisam aumentar o equipamento de britagem ou granulação, enquanto o secador de filme fino pode ser autogranulado, o produto é lodo de granulação uniforme, sem equipamento de granulação adicional; Pequeno número de equipamentos auxiliares, área ocupada pequena, operação e controle simples; Sem circulação de gás de arraste, sem mistura de lodo; De acordo com os "Regulamentos de Manutenção de Vasos de Pressão", todos os tipos de máquinas de secagem precisam realizar inspeção periódica da parede interna, manutenção da máquina de secagem de filme fino sem outros equipamentos de elevação, manutenção conveniente e eficiente.
4) Flexível: ampla gama de aplicações, adequada para uma variedade de tipos de lodo, pode aceitar na lama um teor de umidade de 65% -90% de lodo úmido; O processo de duas etapas pode produzir qualquer produto com conteúdo sólido uniforme. O tempo de arranque, paragem e esvaziamento é curto e não é necessária qualquer operação de limpeza para recomeçar. 5) Economia: alta eficiência de evaporação. No projeto de co-incineração de lodo, o vapor da usina pode ser utilizado diretamente como meio de aquecimento. A água de evaporação por metro quadrado do secador de camada fina pode atingir mais de 45kg por hora. Os projetos municipais podem ser combinados com outros sistemas (como o sistema digestivo), podendo atingir mais de 80% de alta eficiência na recuperação de energia térmica; Baixo custo de manutenção, apenas uma inspeção anual de 5 a 10 dias por ano; O odor é muito pequeno e de baixo custo de tratamento; Controle totalmente automático, baixos requisitos de monitoramento.
Estudo de caso do processo de dois estágios de secagem de lodo de filme fino horizontal em campo de geração de energia de queima mista de lodo
O objeto de serviço do projeto de expansão de tratamento e descarte de lodo da área de Shanghai Zhuyuan é o lodo desidratado gerado pelo tratamento de esgoto da primeira e segunda estações de tratamento de esgoto de Zhuyuan atualizadas para o padrão de efluentes de Grau A e o tratamento de esgoto de 2,2 milhões de m/d após a conclusão do novo projeto de atualização e complemento. A escala de construção do projeto é de 223 tDS/d, equivalente ao volume de lodo com teor de umidade de 80% 1.115 t/d. A configuração da instalação considera a condição de manutenção da linha de incineração da primeira fase do projeto, e a escala de pico de tratamento do projeto é de 288,5tDS/d, equivalente ao volume de lodo com teor de umidade de 80% 1442,5t/d. A rota do processo de tratamento de lodo adota o método de dois estágios de secagem em camada fina + processo de mistura e queima da usina. O lodo desidratado com 80% de umidade é transportado para a estação de tratamento de lodo por caminhão basculante. Após o sistema de recebimento e armazenamento de lodo, o lodo úmido é bombeado para o sistema de secagem de lodo de película fina e, em seguida, o teor médio de umidade é reduzido para 30% (faixa ajustável de 20% ~ 30%) após o tratamento do sistema de secagem. O lodo seco gerado é transportado por caminhões fechados para a Usina Nº 2 de Shanghai Waigaoqiao ou para a Usina Nº 3 para co-incineração com carvão.
A figura é o diagrama do sistema de secagem de lodo do projeto de expansão de tratamento e disposição de lodo na área de Zhuyuan. Depois que o caminhão de lodo é pesado pela ponte de pesagem, o lodo úmido é despejado no recipiente de recebimento subterrâneo e, em seguida, transportado para o recipiente de armazenamento de lodo úmido através do sistema de bomba de êmbolo. Em seguida, o lodo úmido é transportado para a máquina de secagem de filme fino através do parafuso de descarga e da bomba helicoidal. O lodo úmido entra na máquina de secagem de película fina para o primeiro estágio de secagem, e o lodo seco cai na máquina de secagem linear através da rampa. A lama seca é posteriormente seca na máquina de secagem linear. O teor de umidade do lodo pode ser rapidamente completado na faixa de 20% a 33% ajustando a pressão do vapor na máquina de secagem. Após a segunda etapa de secagem, o lodo entra na rosca de resfriamento para resfriamento e depois é transportado para o silo de lodo seco para armazenamento temporário através da válvula de descarga e raspador.
O gás residual evaporativo gerado pela máquina de autosecagem se move em sentido inverso com o lodo, e a caixa de exaustão acima da máquina de autosecagem entra no sistema de condensação do gás residual subsequente. O gás residual evaporativo é pulverizado e condensado no condensador, e o gás não condensante entra no desembaçador subsequente. Após a separação das gotas no desembaçador, o gás residual final é descarregado do sistema de secagem através do ventilador e entra no sistema de tratamento de odores para tratamento. As condições de engenharia pública utilizadas no sistema horizontal de secagem de película fina incluem principalmente vapor saturado, água média, ar de instrumento, água de resfriamento circulante e água doce. O vapor utilizado no sistema de secagem vem da usina e é distribuído para 10 linhas de produção por meio de subcilindros. O sistema de secagem é equipado com um sistema de pressão de ar para fornecer ar de instrumento, o sistema de recuperação de condensado é usado para recuperar o vapor condensado da máquina de secagem e o sistema de circulação de água de resfriamento fornece água de resfriamento circulante para o sistema. As águas residuais produzidas pelo sistema de secagem são principalmente a água pulverizada após a lavagem do gás residual da evaporação com pulverização média de água, e esta parte do esgoto será devolvida à estação de tratamento de esgoto para tratamento. Os gases de exaustão entram no sistema de tratamento de odores para tratamento centralizado. Após a secagem, o lodo é enviado para a Usina Waigaoqiao para co-incineração com carvão. O sistema de secagem de lodo do projeto de expansão de tratamento e descarte de lodo da área de Zhuyuan passou com sucesso na avaliação de desempenho em agosto de 2020. O tempo de execução anual do projeto pode chegar a 8.000 horas, e a capacidade anual de tratamento de lodo pode chegar a mais de 400.000 toneladas. A conclusão e operação do projeto resolverão fundamentalmente o problema da saída de lodo na área de Zhuyuan e ajudarão a economia de Xangai a alcançar o desenvolvimento sustentável. Pode fornecer referência para projectos de tratamento e eliminação de lamas domésticas com co-incineração de centrais eléctricas.
Resumo
1) O sistema de secagem de filme fino horizontal tem boa estanqueidade, pode obter controle rigoroso do conteúdo de oxigênio e tem alta segurança. Nenhum acidente de segurança ocorreu na história de aplicação de mais de 30 anos, e é um dos processos de secagem mais seguros na área de secagem de lodo atualmente.
2) No projeto de geração de energia de mistura e queima de lodo, o controle da forma do lodo seco e do teor de umidade é muito crítico, o que afetará o funcionamento do sistema de incineração subsequente do sistema de secagem. Por um lado, o processo de dois estágios de secagem horizontal em camada fina pode gerar produtos granulares com tamanho de partícula uniforme e sem poeira e, por outro lado, pode realizar rapidamente o ajuste do teor de umidade alterando a pressão do vapor e a velocidade de a máquina de secagem linear de dois estágios. O bom controle da forma e do teor de umidade do lodo seco pode garantir a operação estável de todo o sistema.
3) A eliminação cooperativa de secagem de lodo em dois estágios com secagem horizontal em camada fina é a tendência de desenvolvimento do tratamento e descarte de lodo municipal, que tem vantagens óbvias em segurança, estabilidade, confiabilidade, aspectos avançados e outros. A aplicação do processo de dois estágios de secagem de filme fino horizontal no descarte cooperativo de lodo é uma escolha científica e razoável para o tratamento e descarte de lodo municipal atualmente.
