Solución de tratamiento de secado de lodos:
Estado de la aplicación y análisis de caso del proceso de dos etapas de secado horizontal de película delgada en el campo de generación de energía de combustión mixta de lodos
Este artículo presenta en detalle el proceso de dos etapas de la máquina secadora horizontal de lodos de película delgada y analiza el proyecto de expansión de eliminación y tratamiento de lodos en Bamboo Park como ejemplo. La máquina secadora horizontal de película delgada tiene una gran capacidad de procesamiento individual, alta seguridad, buen sellado, menos gases de escape y un ambiente amigable en el taller. Basado en las ventajas del proceso de dos etapas del equipo de secado de película delgada horizontal en cuanto a seguridad, flexibilidad, economía y otros aspectos, este proceso de secado de lodos se aplica cada vez más en el campo de la mezcla de lodos y la generación de energía de combustión, y puede usarse como uno de los procesos preferidos para proyectos de tratamiento y disposición de lodos en centrales eléctricas. Con el rápido desarrollo de la ciudad, la cantidad de aguas residuales continúa aumentando y el progreso en la mejora de las plantas de tratamiento de aguas residuales continúa acelerándose, lo que resulta en un gran aumento en la producción de lodos. A finales de 2016, el volumen de tratamiento de aguas residuales de China alcanzó los 150 millones de m/d, y la cantidad total de lodos es de casi 30 millones de toneladas. Se estima que la producción de lodos de China superará los 60 millones de toneladas para 2020, basándose en un contenido de humedad del 80%. Los lodos generados en el proceso de recogida y tratamiento de aguas residuales urbanas pueden contener metales pesados, patógenos, virus, microorganismos y una gran cantidad de materia orgánica tóxica. Si no se trata y elimina adecuadamente, causará una contaminación secundaria grave al medio ambiente alrededor del área de descarga y amenazará la salud humana. El problema del tratamiento y eliminación de lodos se ha convertido en un problema ambiental destacado en la situación actual. En la actualidad, los principales métodos de tratamiento de lodos incluyen concentración, acondicionamiento, deshidratación, secado, etc., principalmente concentración, acondicionamiento y deshidratación, la velocidad de secado aún se encuentra en un nivel bajo. La eliminación de lodos se refiere al destino final de los lodos después del tratamiento. En la actualidad, los principales métodos de eliminación de lodos incluyen rellenos sanitarios, utilización de la tierra, utilización de materiales de construcción después de la incineración, etc., entre los cuales el relleno sanitario es el método más utilizado. Por un lado, debido a las normas cada vez más estrictas y a los limitados recursos de tierra disponibles, el tratamiento y eliminación mediante secado e incineración es cada vez más común.
Proceso de dos etapas de secado horizontal de lodos de película delgada El secado de lodos es un proceso que utiliza la energía térmica o el calor residual industrial y el calor residual generado por la quema de combustibles fósiles para evaporar rápidamente el agua del lodo mediante tecnología y equipos especiales. El secado de lodos elimina el agua del lodo, para lograr el propósito de secar el lodo, reducir el volumen del lodo, mejorar el valor calorífico del lodo y, simultáneamente, realizar la reducción y estabilización del lodo. El proceso de dos etapas de secado horizontal de lodos de película delgada es uno de los procesos principales de los proyectos de secado de lodos a gran escala en la actualidad, que es un proceso de secado por calentamiento indirecto que utiliza vapor saturado o aceite de conducción de calor como medio térmico.
Equipo básico
El equipo principal del proceso de dos etapas de secado horizontal de lodos de película delgada es la máquina secadora de película delgada horizontal. Los productos de equipos ambientales relacionados de Xinjieyuan Environmental Protection Technology Co., Ltd. involucran los campos petroquímico, farmacéutico, alimentario, ambiental y energético. La empresa Xinjieyuan cuenta con un completo centro de investigación y desarrollo de productos y una base de pruebas. La empresa es líder mundial en soluciones de separación térmica para materiales mixtos refractarios y tecnología de evaporación de película delgada, así como líder en el desarrollo y producción de equipos para secar materiales de alta viscosidad.
La figura muestra el diagrama de estructura de la máquina secadora horizontal de película delgada. La máquina secadora horizontal de película delgada se compone principalmente de tres partes: carcasa, rotor y cuchilla, y dispositivo impulsor. La carcasa es un recipiente a presión y la camisa de la carcasa se puede llenar con vapor saturado o aceite de conducción de calor como medio térmico del proceso de secado de lodos. El material es acero para calderas resistente a altas temperaturas de norma europea. La pared interior es la parte de transferencia de calor en contacto con el lodo, proporcionando la zona principal de intercambio de calor y portadora de la fina capa de lodo. La resistencia a la corrosión y al desgaste son mejores que otros materiales; El rotor es un eje hueco integral y su tecnología de procesamiento especial puede garantizar que el rotor no produzca deflexión mientras se calienta y gira a alta velocidad, y la distancia entre el borde exterior de la pala y la pared interior siempre se mantiene a 5 -10mm. Bajo la rotación del rotor y el recubrimiento de la pala, el lodo que ingresa al secador formará una capa delgada dinámica en la pared interior de manera uniforme, y la capa delgada de lodo se actualiza constantemente. Continúa secándose a medida que avanza hacia la salida.
Flujo del proceso
Después de la deshidratación por centrífuga decantadora, el lodo húmedo con un contenido de humedad del 80% al 85% se transporta al silo de lodo húmedo a través de vehículos o tuberías. El silo está provisto de un marco deslizante para evitar que los lodos levanten puentes, y el fondo está provisto de un tornillo de descarga y una bomba de entrega de lodos húmedos.
La bomba transportadora de lodo húmedo transporta el lodo a la entrada del secador de película delgada, y la paleta del rotor recubre la superficie de la pared caliente del lodo que ingresa al secador de película delgada. La cuchilla no solo gira repetidamente y mezcla el lodo en la superficie de la pared caliente, sino que también lo empuja hacia la salida del lodo. En este proceso, el agua del lodo se calienta y se evapora en vapor de agua, que se mueve inversamente con el lodo dentro de la máquina secadora y ingresa al sistema de condensación de gases de escape desde el tanque de escape encima del puerto de alimentación de lodo.
Después de que el gas de cola de evaporación generado en la máquina secadora de película delgada ingresa al sistema de condensación a través de la caja de escape, primero ingresa al condensador. En el condensador, el vapor residual se lava con agua y el agua se condensa a partir del gas de cola de evaporación. El ventilador de extracción descarga una pequeña cantidad de gas no condensado (materia volátil en el aire y lodo) del sistema de secado después de que el dispositivo antivaho separa las gotas y se procesa en el sistema de desodorización o en el sistema de incineración. La cantidad de gases de escape descargados por el sistema de autosecado es muy pequeña, solo entre el 5% y el 10% del agua de evaporación del sistema. El ventilador de escape hace que todo el sistema de secado esté en un estado de presión negativa para evitar el desbordamiento de olores y polvo.
El lodo seco con un contenido de humedad del 30% al 40% producido en la máquina secadora de película delgada se seca aún más en la máquina secadora lineal posterior, y el contenido mínimo de humedad se puede secar al 5%. Cuando el lodo seco se almacena temporalmente, se instala el enfriador de lodo. El lodo después del secado mediante el secador lineal se enfría primero y la temperatura del lodo se reduce a menos de 50 ℃ para mejorar la seguridad y evitar que el lodo arda sin llama o se produzca una combustión espontánea. Luego se envía al silo de lodos secos para su almacenamiento a través de la válvula de descarga y el transportador raspador a su vez. Cuando se conecta el sistema de incineración posterior, el sistema de secado se puede conectar directamente con el sistema de incineración en serie a través del equipo de transporte. El proceso de secado de película delgada horizontal de dos etapas puede lograr el requisito de autoinertificación en el sistema a través de la evaporación del agua en el lodo. En caso de arranque y emergencia, se utiliza vapor a baja presión, agua dulce o gas nitrógeno como medio de inertificación del sistema de secado. El analizador del contenido de oxígeno se instala en la salida del tanque de escape y el funcionamiento seguro y estable del sistema de secado de lodos se puede lograr controlando el contenido de oxígeno en el sistema de secado.
Ventajas del proceso
1) Seguridad: buena estanqueidad del sistema de secado de lodos de película delgada, mantenga siempre una presión micro negativa de -0,5 a -1 kPa, sin olores ni desbordamiento de polvo; El sistema puede ser autoinerte y configurar una variedad de medios inertes; el contenido de oxígeno en proyectos municipales se controla por debajo del 5%; La temperatura del lodo de secado a la salida de la secadora puede alcanzar los 100 ℃, lo que puede desempeñar plenamente el papel de esterilización y cumplir con el estándar EPA503 del código de eliminación de lodos de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. No hay ningún incidente de seguridad en el historial de la aplicación. 2) Estabilidad: en el proyecto cooperativo de incineración de lodos y carbón, cuando el contenido de humedad del lodo que ingresa a la caldera de la central eléctrica es grande, es fácil tener un impacto negativo en el equipo de la caldera, lo que puede provocar daños graves al equipo. . En primer lugar, la pared interior del horno se lava y desgasta gravemente, y el segundo es fácil de provocar el bloqueo del sistema de transporte, lo que provoca la parada del horno. El proceso de dos etapas de secado de lodos de película delgada tiene un bajo contenido de humedad de lodos y puede realizar un ajuste rápido del contenido de humedad de lodos entre 20% y 33% ajustando la presión del vapor en la máquina secadora. En comparación con otros procesos, tiene ventajas obvias y desempeña un papel positivo en el mantenimiento de la estabilidad de los equipos de las centrales eléctricas y del funcionamiento de la red eléctrica.
3) Simple: la uniformidad y granulación de los productos de lodo pueden mejorar la estabilidad del funcionamiento de las calderas de las centrales eléctricas. Otros procesos necesitan aumentar el equipo de trituración o granulación, mientras que el secador de película delgada puede ser autogranulado, el producto es lodo de granulación uniforme, sin equipo de granulación adicional; Pequeña cantidad de equipos auxiliares, tamaño reducido, operación y control simples; Sin circulación de gas portador ni retromezcla de lodos; De acuerdo con el "Reglamento de mantenimiento de recipientes a presión", todo tipo de máquinas secadoras deben realizar inspecciones periódicas de la pared interior, mantenimiento de la máquina secadora de película delgada sin otros equipos de elevación, mantenimiento conveniente y eficiente.
4) Flexible: amplia gama de aplicaciones, adecuada para una variedad de tipos de lodos, puede aceptar en el lodo un contenido de humedad del 65% al 90% de lodo húmedo; El proceso de dos etapas puede producir cualquier producto con contenido sólido uniforme. El tiempo de inicio, parada y vaciado es corto y no es necesaria ninguna operación de limpieza para empezar de nuevo. 5) Economía: alta eficiencia de evaporación. En el proyecto de coincineración de lodos, el vapor de la central eléctrica se puede utilizar directamente como medio térmico. El agua de evaporación por metro cuadrado del secador de capa fina puede alcanzar más de 45 kg por hora. Los proyectos municipales se pueden combinar con otros sistemas (como el sistema digestivo), pueden lograr una alta eficiencia de recuperación de energía térmica de más del 80%; Bajo coste de mantenimiento, sólo una inspección anual de 5 a 10 días al año; El olor es muy pequeño, el costo del tratamiento es bajo; Control completamente automático, bajos requisitos de monitoreo.
Estudio de caso del proceso de dos etapas de secado horizontal de lodos de película delgada en el campo de generación de energía de combustión mixta de lodos
El objeto de servicio del proyecto de ampliación del tratamiento y eliminación de lodos del área de Zhuyuan de Shanghai son los lodos deshidratados generados por el tratamiento de aguas residuales de la primera y segunda plantas de tratamiento de aguas residuales de Zhuyuan actualizadas al estándar de efluentes de Grado A y el tratamiento de aguas residuales de 2,2 millones de m/d. después de la finalización del nuevo proyecto de actualización y complemento. La escala de construcción del proyecto es de 223tDS/d, equivalente al volumen de lodos con un contenido de humedad del 80% de 1115t/d. La configuración de la instalación considera la condición de mantenimiento de la línea de incineración de la primera fase del proyecto, y la escala máxima de tratamiento del proyecto es de 288,5tDS/d, equivalente al volumen de lodos con un contenido de humedad del 80% de 1442,5t/d. La ruta del proceso de tratamiento de lodos adopta el método de dos etapas de secado en capa fina + proceso de mezcla y cocción de la planta de energía. Los lodos deshidratados con un contenido de humedad del 80% se transportan a la planta de tratamiento de lodos mediante un camión volquete. Después del sistema de recepción y almacenamiento de lodos, el lodo húmedo se bombea al sistema de secado de lodos de película delgada y luego el contenido de humedad promedio se reduce al 30% (rango ajustable de 20% ~ 30%) después del tratamiento del sistema de secado. El lodo seco generado se transporta en camiones cerrados a la central eléctrica nº 2 o a la central eléctrica nº 3 de Waigaoqiao de Shanghai para su coincineración con carbón.
La figura es el diagrama del sistema de secado de lodos del proyecto de ampliación de tratamiento y eliminación de lodos en el área de Zhuyuan. Después de que el camión de lodos es pesado por la báscula puente, el lodo húmedo se vierte al contenedor receptor subterráneo y luego se transporta al contenedor de almacenamiento de lodo húmedo a través del sistema de bomba de émbolo. Luego el lodo húmedo es transportado a la máquina secadora de película delgada a través del tornillo de descarga y la bomba de tornillo. El lodo húmedo ingresa a la máquina secadora de película delgada para la primera etapa de secado, y el lodo seco cae a la máquina secadora lineal a través del conducto. El lodo seco se seca aún más en la secadora lineal. El contenido de humedad del lodo se puede completar rápidamente en el rango de 20%-33% ajustando la presión del vapor en la secadora. Después de la segunda etapa de secado, el lodo ingresa al tornillo de enfriamiento para su enfriamiento y luego es transportado al silo de lodo seco para su almacenamiento temporal a través de la válvula de descarga y el raspador.
El gas de cola evaporativo generado por la máquina de autosecado se mueve en reversa con el lodo, y la caja de escape encima de la máquina de autosecado ingresa al sistema de condensación de gas de cola posterior. El gas de cola evaporativo se rocía y condensa en el condensador, y el gas no condensado ingresa al desempañador posterior. Después de la separación de las gotas en el desempañador, el gas de cola final se descarga del sistema de secado a través del ventilador y ingresa al sistema de tratamiento de olores para su tratamiento. Las condiciones de ingeniería pública utilizadas en el sistema de secado de película delgada horizontal incluyen principalmente vapor saturado, agua media, aire para instrumentos, agua de refrigeración circulante y agua dulce. El vapor utilizado en el sistema de secado proviene de la planta eléctrica y se distribuye a 10 líneas de producción a través de subcilindros. El sistema de secado está equipado con un sistema de presión de aire para suministrar aire a los instrumentos, el sistema de recuperación de condensado se utiliza para recuperar el condensado de vapor de la máquina secadora y el sistema de agua de refrigeración en circulación proporciona agua de refrigeración en circulación para el sistema. El agua residual producida por el sistema de secado es principalmente el agua rociada después de lavar el gas de cola de evaporación con agua rociada media, y esta parte de las aguas residuales será devuelta a la planta de tratamiento de aguas residuales para su tratamiento. Los gases de escape ingresan al sistema de tratamiento de olores para un tratamiento centralizado. Después del secado, el lodo se envía a la central eléctrica de Waigaoqiao para su coincineración con carbón. El sistema de secado de lodos del proyecto de ampliación de tratamiento y eliminación de lodos del área de Zhuyuan pasó con éxito la evaluación de desempeño en agosto de 2020. El tiempo de ejecución anual del proyecto puede alcanzar las 8000 h y la capacidad anual de tratamiento de lodos puede alcanzar más de 400 000 toneladas. La finalización y operación del proyecto resolverá fundamentalmente el problema de la salida de lodos en el área de Zhuyuan y ayudará a la economía de Shanghai a lograr un desarrollo sostenible. Puede servir de referencia para proyectos de tratamiento y eliminación de lodos domésticos con coincineración en centrales eléctricas.
Resumen
1) El sistema de secado de película delgada horizontal tiene buena estanqueidad, puede lograr un control estricto del contenido de oxígeno y tiene alta seguridad. No ha ocurrido ningún accidente de seguridad en la historia de la aplicación de más de 30 años, y es uno de los procesos de secado más seguros en el campo del secado de lodos en la actualidad.
2) En el proyecto de generación de energía de combustión y mezcla de lodos, el control de la forma de lodo seco y el contenido de humedad es muy crítico, lo que afectará el funcionamiento del sistema de incineración posterior del sistema de secado. Por un lado, el proceso de dos etapas de secado horizontal en capa fina puede generar productos granulares con un tamaño de partícula uniforme y sin polvo, y por otro lado, puede realizar rápidamente el ajuste del contenido de humedad cambiando la presión del vapor y la velocidad de La secadora lineal de dos etapas. El buen control de la forma y el contenido de humedad del lodo seco puede garantizar el funcionamiento estable de todo el sistema.
3) La eliminación cooperativa de secado de lodos en dos etapas con secado horizontal en capa fina es la tendencia de desarrollo del tratamiento y eliminación de lodos municipales, que tiene ventajas obvias en seguridad, estabilidad, confiabilidad, aspectos avanzados y otros aspectos. La aplicación del proceso de dos etapas de secado horizontal de película delgada en la eliminación cooperativa de lodos es una opción científica y razonable para el tratamiento y eliminación de lodos municipales en la actualidad.
