Решение за третиране на сушене на утайки:
Състояние на приложението и анализ на случая на двуетапен процес на хоризонтално сушене на тънък филм в областта на производството на енергия от смесено изгаряне на утайки
Тази статия представя подробно двуетапния процес на хоризонтална машина за сушене на утайки с тънкослойни отпадъци и анализира проекта за разширяване на третирането на утайките в Бамбуковия парк като пример. Хоризонталната машина за сушене на тънкослойни отпадъци има голям капацитет за единична обработка, висока безопасност, добро уплътняване, по-малко отработени газове и благоприятна работна среда. Въз основа на предимствата на двуетапния процес на хоризонталното оборудване за сушене с тънкослойни отпадъци по отношение на безопасност, гъвкавост, икономичност и други аспекти, този процес на сушене на утайки се прилага все по-често в областта на производството на енергия от смесване и изгаряне на утайки и може да се използва като един от предпочитаните процеси за проекти за третиране и обезвреждане на утайки в електроцентрали. С бързото развитие на града количеството отпадъчни води продължава да се увеличава, а напредъкът в модернизацията на пречиствателните станции за отпадъчни води продължава да се ускорява, което води до значително увеличение на производството на утайки. До края на 2016 г. обемът на пречистване на отпадъчни води в Китай достигна 150 милиона м/ден, а общото количество утайки е близо 30 милиона тона. Смята се, че производството на утайки в Китай ще надхвърли 60 милиона тона до 2020 г., въз основа на 80% съдържание на влага. Утайките, генерирани в процеса на събиране и пречистване на градските отпадъчни води, могат да съдържат тежки метали, патогени, вируси, микроорганизми и голямо количество токсични органични вещества. Ако не се третират и изхвърлят правилно, те ще причинят сериозно вторично замърсяване на околната среда около зоната на заустване и ще застрашат човешкото здраве. Проблемът с третирането и обезвреждането на утайките се е превърнал във важен екологичен проблем в настоящата ситуация. В момента основните методи за третиране на утайките включват концентриране, кондициониране, дехидратация, сушене и др., като основно се използват концентриране, кондициониране и дехидратация, но скоростта на сушене все още е ниска. Обезвреждането на утайките се отнася до крайната дестинация на утайките след третирането. В момента основните методи за обезвреждане на утайките включват санитарно депониране, оползотворяване на земя, оползотворяване на строителни материали след изгаряне и др., сред които санитарното депониране е най-често използваният метод. От една страна, поради все по-строгите стандарти и ограничените налични земни ресурси, от друга страна, третирането и обезвреждането чрез сушене и изгаряне става все по-често срещано.
Двуетапен процес на хоризонтално сушене на тънкослойна утайкаСушенето на утайки е процес, който използва топлинната енергия или промишлената отпадъчна топлина и отпадъчната топлина, генерирани от изгарянето на изкопаеми горива, за бързо изпаряване на водата в утайките чрез специална технология и оборудване. Сушенето на утайки премахва водата от утайките, за да се постигне целта им за изсушаване, намаляване на обема им, подобряване на калорийността им и едновременно с това намаляване и стабилизиране на утайките. Двуетапният процес на хоризонтално сушене на тънкослойни утайки е един от основните процеси в мащабните проекти за сушене на утайки в момента. Той представлява процес на сушене с индиректно нагряване, използващ наситена пара или топлопроводящо масло като топлоносител.
Основно оборудване
Основното оборудване за двуетапно хоризонтално сушене на тънкослойни утайки е хоризонтална машина за сушене на тънкослойни утайки. Продуктите на Xinjieyuan Environmental Protection Technology Co., Ltd., свързани с екологично оборудване, обхващат нефтохимическата, фармацевтичната, хранително-вкусовата, екологичната и енергийната области. Компанията Xinjieyuan разполага с цялостен център за научноизследователска и развойна дейност и тестова база. Компанията е световен лидер в решенията за термично разделяне на огнеупорни смесени материали и технологията за изпаряване на тънкослойни материали, както и лидер в разработването и производството на оборудване за сушене на материали с висок вискозитет.
Фигурата показва структурната диаграма на хоризонталната машина за сушене на тънки филми. Хоризонталната машина за сушене на тънки филми е съставена основно от три части: корпус, ротор с лопатка и задвижващо устройство. Корпусът е съд под налягане, а обвивката може да бъде запълнена с наситена пара или топлопроводящо масло като топлоносител на процеса на сушене на утайките. Материалът е високотемпературна котелна стомана по европейски стандарт. Вътрешната стена е топлопреносната част, която е в контакт с утайките, осигурявайки основната площ за топлообмен и носител на тънкия слой утайка. Устойчивостта на корозия и износоустойчивостта са по-добри от тези на други материали; Роторът е интегрален кух вал, а специалната му технология за обработка може да гарантира, че роторът не се огъва при нагряване и въртене с висока скорост, а разстоянието между външния ръб на лопатката и вътрешната стена винаги се поддържа на 5-10 мм. Под въздействието на въртенето на ротора и покритието на лопатката, утайката, влизаща в сушилнята, ще образува динамичен тънък слой върху вътрешната стена равномерно и тънкият слой утайка се актуализира постоянно. Тя продължава да изсъхва, докато се придвижва към изхода.
Процесен поток
След обезводняване с декантерна центрофуга, мокрите утайки със съдържание на влага 80%-85% се транспортират до силоза за мокри утайки чрез транспортно средство или тръбопровод. Силозът е снабден с плъзгаща се рамка, за да се предотврати образуването на мостове от утайките, а дъното е снабдено с разтоварващ шнек и помпа за подаване на мокри утайки.
Помпата за транспортиране на мокра утайка транспортира утайката до входа на тънкослойната сушилня, а утайката, влизаща в тънкослойната сушилня, се нанася върху повърхността на горещата стена от лопатката на ротора. Лопатката не само многократно се завърта и смесва утайката на повърхността на горещата стена, но и я избутва напред към изхода за утайка. При този процес водата в утайката се нагрява и се изпарява във водна пара, която се движи обратно на утайката вътре в сушилнята и постъпва в системата за кондензация на отработени газове от резервоара за отработени газове над отвора за подаване на утайка.
След като изпарителният остатъчен газ, генериран в машината за сушене на тънки филми, попадне в кондензационната система през изпускателната кутия, той първо влиза в кондензатора. В кондензатора отпадъчната пара се промива с вода и водата се кондензира от изпарителния остатъчен газ. Малко количество некондензиращ газ (летливи вещества във въздуха и утайките) се отвежда от сушилната система чрез изпускателния вентилатор, след отделяне на капчици от устройството за обеззаразяване, и се обработва в системата за дезодориране или системата за изгаряне. Количеството отработени газове, отделяни от самосушителната система, е много малко, само 5%-10% от изпарената вода на системата. Вентилаторът за отработени газове създава отрицателно налягане в цялата сушилна система, за да се избегне преливане на миризми и прах.
Изсушените утайки с 30%-40% съдържание на влага, получени от машината за сушене на тънки филми, се сушат допълнително в последващата линейна сушилня, като минималното съдържание на влага може да се достигне до 5%. Когато сухите утайки се съхраняват временно, се монтира охладител за утайки. След изсушаване в линейната сушилня, утайките първо се охлаждат, като температурата им се понижава под 50℃, за да се подобри безопасността и да се предотврати тлеенето или спонтанното им запалване. След това, през изпускателния клапан и скреперния конвейер, те се изпращат в силоза за съхранение в сухата утайка. Когато последващата система за изгаряне е свързана, системата за сушене може да бъде директно свързана последователно със системата за изгаряне чрез транспортното оборудване. Двустепенният хоризонтален процес на сушене на тънки филми може да постигне изискването за самоинертификация в системата чрез изпаряващата се вода в утайките. В случай на стартиране и аварийни ситуации, като инертифицираща среда на системата за сушене се използват пара с ниско налягане, прясна вода или азотен газ. Анализаторът на съдържанието на кислород е разположен на изхода на резервоара за отработени газове, а безопасната и стабилна работа на системата за сушене на утайки може да се осъществи чрез контролиране на съдържанието на кислород в системата за сушене.
Предимства на процеса
1) Безопасност: добра херметичност на системата за сушене на тънкослойни утайки, винаги поддържане на микро отрицателно налягане от -0,5 до -1 kPa, без мирис и преливане на прах; Системата може да бъде самоинертна и да се настройва с различни инертни средства, съдържанието на кислород в общинските проекти се контролира под 5%; Температурата на сушените утайки на изхода на сушилнята може да достигне 100℃, което може напълно да играе ролята на стерилизация и да отговаря на стандарта EPA503 на кода за обезвреждане на утайки на Агенцията за опазване на околната среда на САЩ. В историята на приложението няма инциденти, свързани с безопасността. 2) Стабилност: в проекта за кооперативно изгаряне на утайки и въглища, когато съдържанието на влага в утайките, влизащи в котела на електроцентралата, е голямо, е лесно да се окаже отрицателно въздействие върху котелното оборудване, което може да доведе до сериозни повреди на оборудването. Първо, вътрешната стена на пещта се измива и износва сериозно, а второ, е лесно да се доведе до запушване на транспортната система, което води до спиране на пещта. Двустепенният процес на сушене на тънкослойни утайки има ниско съдържание на влага в утайките и може да постигне бързо регулиране на съдържанието на влага в утайките между 20%-33% чрез регулиране на налягането на парата в сушилнята. В сравнение с други процеси, той има очевидни предимства и играе положителна роля за поддържане на стабилността на оборудването на електроцентралите и работата на електропреносната мрежа.
3) Просто: равномерността и гранулирането на утайките могат да подобрят стабилността на работата на котела на електроцентралата. Други процеси изискват допълнително оборудване за раздробяване или гранулиране, докато тънкослойната сушилня може да бъде самогранулираща се, продуктът е равномерно гранулирана утайка, без допълнително оборудване за гранулиране; Малък брой спомагателно оборудване, малък размер, лесна работа и управление; Няма циркулация на носещ газ, няма обратно смесване на утайката; Съгласно „Правилника за поддръжка на съдове под налягане“, всички видове сушилни машини трябва да извършват периодична проверка на вътрешните стени, поддръжката на тънкослойната сушилня не изисква друго повдигащо оборудване, удобна и ефективна поддръжка.
4) Гъвкавост: широк спектър на приложение, подходящ за различни видове утайки, може да приема в калта влажност от 65%-90%; Двустепенният процес може да произведе всякакъв продукт с равномерно съдържание на твърди частици. Времето за стартиране, спиране и изпразване е кратко и не е необходимо почистване за повторно стартиране. 5) Икономичност: висока ефективност на изпаряване. В проекта за съвместно изгаряне на утайки, парата от електроцентралата може да се използва директно като топлоносител. Изпарената вода на квадратен метър от тънкослойната сушилня може да достигне над 45 кг на час. Общинските проекти могат да се комбинират с други системи (като храносмилателна система), като по този начин се постига над 80% висока ефективност на рекуперация на топлинна енергия; Ниски разходи за поддръжка, само една годишна проверка от 5-10 дни в годината; Миризмата е много малка, разходите за третиране са ниски; Напълно автоматичен контрол, ниски изисквания за мониторинг.
Казус на двуетапен процес на хоризонтално сушене на тънкослойни утайки в областта на смесеното производство на енергия от утайки
Обектът на услугата по проекта за разширение на пречистването и обезвреждането на утайки в района на Шанхай Джуюан са обезводнените утайки, генерирани от пречистването на отпадъчните води на първата и втората пречиствателни станции за отпадъчни води в Джуюан, модернизирани до стандарт за отпадъчни води клас А, и пречистването на отпадъчни води с капацитет 2,2 милиона м/ден след завършване на новия проект за модернизация и допълнение. Мащабът на строителството на проекта е 223 тона сухи стъбла/ден, което се равнява на обем на утайките със съдържание на влага 80% от 1115 тона/ден. Конфигурацията на съоръжението отчита състоянието на линията за изгаряне от първата фаза на проекта, а пиковият мащаб на пречистване на проекта е 288,5 тона сухи стъбла/ден, което се равнява на обем на утайките със съдържание на влага 80% от 1442,5 тона/ден. Процесът на пречистване на утайките използва двуетапен метод на тънкослойно сушене + процес на смесване и изгаряне в електроцентралата. Обезводнените утайки с 80% съдържание на влага се транспортират до пречиствателната станция за утайки с камион. След системата за приемане и съхранение на утайките, мокрите утайки се изпомпват към системата за сушене на тънкослойни утайки, след което средното съдържание на влага се намалява до 30% (регулируем диапазон от 20% ~ 30%) след третирането в системата за сушене. Получените сухи утайки се транспортират със затворени камиони до електроцентрала № 2 или № 3 в Шанхай Вайгаоцяо за съвместно изгаряне с въглища.
Фигурата показва схема на системата за сушене на утайки от проекта за разширение на преработката и обезвреждането на утайки в района на Джуюан. След като камионът за утайки се претегли с кантар, мокрите утайки се изсипват в подземния приемен бункер и след това се транспортират до бункера за съхранение на мокри утайки чрез системата с бутални помпи. След това мокрите утайки се транспортират до машината за сушене на тънки филми чрез разтоварващ шнек и винтова помпа. Мократите утайки постъпват в машината за сушене на тънки филми за първия етап на сушене, а изсушените утайки попадат в линейната сушилня през улея. Изсушените утайки се сушат допълнително в линейната сушилня. Съдържанието на влага в утайките може бързо да се достигне до диапазона от 20%-33% чрез регулиране на налягането на парата в сушилнята. След втория етап на сушене, утайките постъпват в охлаждащия шнек за охлаждане и след това се транспортират до силоза за сухи утайки за временно съхранение чрез разтоварващ клапан и скрепер.
Изпарителният остатъчен газ, генериран от самосушилната машина, се движи обратно с утайката, а изпускателната кутия над самосушилната машина постъпва в следващата система за кондензация на остатъчния газ. Изпарителният остатъчен газ се разпръсква и кондензира в кондензатора, а некондензиращият газ постъпва в следващия обезмъглител. След отделяне на капчици в обезмъглителя, крайният остатъчен газ се изхвърля от сушилната система чрез вентилатора и постъпва в системата за третиране на миризми за обработка. Инженерните условия, използвани в хоризонталната система за тънкослойно сушене, включват главно наситена пара, вода като среда, инструментален въздух, циркулираща охлаждаща вода и прясна вода. Парата, използвана в сушилната система, идва от електроцентралата и се разпределя към 10 производствени линии чрез подцилиндри. Сушилната система е оборудвана със система за подаване на инструментален въздух, системата за регенериране на кондензат се използва за регенериране на парния кондензат на сушилната машина, а системата за циркулираща охлаждаща вода осигурява циркулираща охлаждаща вода за системата. Отпадъчните води, произведени от сушилната система, са главно пръскаща вода след промиване на изпарителния остатъчен газ със пръскаща вода като среда, и тази част от отпадъчните води ще се връщат в пречиствателната станция за пречистване. Отработените газове постъпват в системата за третиране на миризми за централизирано третиране. След изсушаване, утайките се изпращат към електроцентралата Вайгаоцяо за съвместно изгаряне с въглища. Системата за сушене на утайки от проекта за разширяване на третирането и обезвреждането на утайки в района на Джуюан успешно премина оценката на ефективността през август 2020 г. Годишното време за работа на проекта може да достигне 8000 часа, а годишният капацитет за третиране на утайки може да достигне над 400 000 тона. Завършването и експлоатацията на проекта ще решат фундаментално проблема с изпускането на утайки в района на Джуюан и ще помогнат на икономиката на Шанхай да постигне устойчиво развитие. Това може да осигури ориентир за проекти за третиране и обезвреждане на утайки в страната чрез съвместно изгаряне в електроцентралите.
Обобщение
1) Хоризонталната система за сушене с тънък филм има добра херметичност, може да постигне стриктен контрол на съдържанието на кислород и е с висока безопасност. В историята на приложение от повече от 30 години не е имало инцидент, свързан с безопасността, и това е един от най-безопасните процеси на сушене в областта на сушенето на утайки днес.
2) В проекта за производство на енергия от смесване и изгаряне на утайки, контролът на формата и съдържанието на влага в сухата утайка е много важен, което ще повлияе на работата на последващата система за изгаряне на сушилнята. От една страна, двустепенният процес на хоризонтално тънкослойно сушене може да генерира гранулирани продукти с равномерен размер на частиците и без прах, а от друга страна, той може бързо да регулира съдържанието на влага чрез промяна на налягането на парата и скоростта на двустепенната линейна сушилня. Добрият контрол на формата и съдържанието на влага в сухата утайка може да осигури стабилна работа на цялата система.
3) Хоризонталното тънкослойно сушене с двустепенно сушене и кооперативно обезвреждане на утайки е тенденция в развитието на третирането и обезвреждането на общински утайки, която има очевидни предимства по отношение на безопасността, стабилността, надеждността, усъвършенстването и други аспекти. Приложението на хоризонтален тънкослоен двустепенен процес на сушене при кооперативно обезвреждане на утайки е научен и разумен избор за третиране и обезвреждане на общински утайки днес.
