Řešení pro odvodňování kalů z odpadních vod
30. 10. 2024
Aplikace odvodňovacího stroje se stohovaným šnekem při čištění kalů z elektrárny
Ve výrobním procesu uhelných elektráren se kal vznikající při předčištění surové vody a odsiřování odpadních vod obvykle čistí dehydratací a transportem. Tato společnost je jednou z mála elektráren, které toto zařízení v současnosti používají, a nashromáždila s ním určité aplikační zkušenosti. Tento článek si klade za cíl rozšířit pojetí výběru zařízení pro proces úpravy vody diskusí o principu a efektu použití tohoto zařízení.
Princip fungování šnekového odvodňovacího stroje
Proces odvodňování kalu v systémech předúpravy surové vody v elektrárnách se nejčastěji používá v deskových odvodňovacích strojích a odstředivých odvodňovacích strojích a v posledních letech se v elektrárnách začaly používat i šnekové odvodňovací stroje. Šnekové odvodňovací stroje jsou z hlediska konstrukčního principu podobné laminovacímu filtru. Šneková hřídel se otáčí v lumenu, který se skládá ze skupiny kruhových dynamických a statických laminovaných střídavě uspořádaných vrstev. Vnitřní průměr pohyblivého prstence je o něco menší než průměr pevného prstence a pohyblivý prstenec se pohybuje vzhledem k pevnému prstenci za míchání šnekové hřídele. Po zahuštění je kal tlačen dopředu centrální šnekovou hřídelí a dále se zahušťuje na kalovou strusku. Na konci stohovací skupiny a šnekové hřídele je kalová struska stlačena a dehydratována tahem generovaným šnekovou hřídelí a nakonec dosáhne výstupu kalu. Dehydratované bloky kalu padají do násypky kalu, kde se shromažďují a transportují ven.
Šneková hřídel kaskádového šnekového odvodňovacího stroje je poháněna motorem s frekvenčním měničem. Nastavením otáček motoru lze regulovat kapacitu zpracování kalu. Nastavením průtoku frekvenčně měnicího čerpadla pro přívod kalu lze řídit nepřetržitý provoz zařízení s různými výstupními úrovněmi. Po vstupu kalu do flokulační míchací nádrže šnekového odvodňovacího stroje se přidá vhodné množství koagulačního činidla (PAM), aby se kal v kalu vytvořil do velké hmoty, kterou je snadné oddělit od vody.
Rychlost šnekového hřídele je regulována v rozmezí 5 ~ 20 ot./min pomocí frekvenčního měniče. Rychlost je pomalá a provoz plynulý a tichý. Ve srovnání s odstředivým odvodňovacím strojem je hluk výrazně snížen a opotřebení mezi dynamickými a statickými částmi je také sníženo. Ve srovnání s deskovým rámovým dehydratátorem dosahuje šnekový dehydratátor nepřetržitého provozu. Poté, co obsluha upraví průtok kalu, rychlost šnekového hřídele a dávkování koagulačního činidla, běží šnekový dehydratátor nepřetržitě a plynule bez dalších operací. Vozidlo připravujte k odvozu pouze tehdy, když je kbelík s kalem plný, aby se zajistil bezobslužný provoz.
Aplikace kaskádového šnekového odvodňovacího stroje v elektrárně
Šnekové odvodňovací zařízení se široce používá v čištění odpadních vod v městských oblastech, ale zřídka se používá v procesu čištění vody v elektrárnách. Je vhodné pro předčištění surové vody a odvodnění kalu z odsiřovacích systémů odpadních vod. V současné době společnost instalovala jedno šnekové odvodňovací zařízení v systému odsiřování odpadních vod a dvě šneková odvodňovací zařízení v systému předčištění surové vody. Od uvedení do provozu je provoz stabilní a bezobslužný.
Ve srovnání s deskovými odvodňovacími stroji a odstředivými odvodňovacími stroji má energetický průmysl relativně málo znalostí o tomto modelu, chybí mu relevantní informace a zkušenosti s jeho používáním. Vzhledem k tomu, že malý počet elektráren začal tento proces dehydratace kalu používat, má vynikající výkon a menší údržbu, což vedlo k tomu, že se tomuto modelu začalo věnovat více chemických odborníků. Pro různé typy odpadních kalů se při výběru zařízení vyžadují různé materiály. Pro kaly generované běžnými systémy předčištění surové vody a kaly generované městskou vodou může splňovat požadavky běžná nerezová ocel. Pro odsiřovací odpadní vodu s vysokým obsahem chloridových a síranových iontů je však nutné zvolit korozivzdornější ocel, spolu s podpůrným potrubím a příslušenstvím. Měl by být také zvolen odpovídající stupeň korozivzdorného materiálu.
Složení systému odvodňování šnekového kalu
Systém odvodňovacího stroje se šnekovým stohováním se skládá z frekvenčně měnicího kalové pumpy, flokulační míchací nádrže, komponenty pro odvodňování se šnekovým stohováním, systému pro přípravu a dávkování koagulační přísady a systému rozprašovací vody. Kal vypouštěný ze systému předúpravy surové vody je frekvenčně měnicím kalové pumpou posílán do flokulační míchací nádrže, kde se mísí s koagulační přísadou, rovnoměrně se promíchá, zhutní do velkého struskového bloku a poté se posílá do modulu odvodňování šnekem k úplné dehydrataci. Systém je vybaven proplachovacím systémem, který přerušovaně proplachuje malé množství kalu a strusky vytlačované z trhlin v šnekové podložce, aby se zařízení udrželo v čistotě.
Automatický dávkovací systém (automatický pěnicí stroj). Šnekový odvodňovací stroj musí neustále přidávat koagulační přísadu, jejíž množství je velké a nákup kapalné koagulační přísady je nízká ekonomika. Systém je obvykle vybaven automatickým zařízením na přípravu koagulační přísady. Zařízení se skládá ze zásobníku suchého prášku, přípravné nádrže, vytvrzovací nádrže a skladovací nádrže. Suchý polyakrylamidový prášek je přesně a rovnoměrně přiváděn do zařízení na rozdělování vody poháněného podávacím šnekem poháněným frekvenčním měničem. Po plynulém a rovnoměrném smíchání s vodou padá do přípravné nádrže, kde se rozpouští a rovnoměrně promíchává působením míchadla. Směs proudí do vytvrzovací nádrže, kde se dále míchá a vytvrzuje, a nakonec proudí do skladovací nádrže k použití. Automatický dávkovací systém je spuštěn pomocí spínače hladiny kapaliny v skladovací nádrži. Příprava kapaliny se automaticky spustí podle hladiny kapaliny v skladovací nádrži. Připravenou kapalinu koagulačního pomocného prostředku lze ovládat elektrickým ventilem dávkovací krabice koagulačního pomocného prostředku a koagulační pomocný prostředek lze automaticky přidávat do dávkovací krabice.
Problémy, které se vyskytly při používání
1. Problém s přizpůsobováním dávkování suspenze a koagulačního činidla
Upravte množství koagulačního činidla tak, aby odpovídalo průtoku kalu, a tím regulujte obsah vody v kalu. Pokud je množství koagulantu velké, voda v kalu se kvůli obsahu koagulantu obtížně odfiltruje z laminační mezery. Viskozita vody se zvyšuje a následný efekt exsudace a vytlačování se zhoršuje, což vede k nekvalitnímu kalu. Pokud je množství koagulačního činidla malé, separační účinek pevných částic a vody v kalu je špatný a částice kalu blokují laminační mezeru, čímž se blokuje prosakování vody a zvyšuje se obsah vlhkosti v kalu. Při použití lze pro dosažení uspokojivého dehydratačního účinku stanovit přiměřené dávkování koagulačního činidla pomocí zkoušky nastavení válce.
2. Nastavení vůle protitlakové desky šnekové sestavy
Velikost mezery mezi přítlačnou deskou pro kal v sestavě šneku ovlivňuje obsah vlhkosti v kalu. Malá mezera mezi přítlačnou deskou vyžaduje velkou hnací sílu, když je kal vytlačován z mezery. Zároveň se zvyšuje tlak v dutině pro kal odvodňovací sekce a zvyšuje se i extruzní účinek šneku. Vysychání kalu způsobuje zpevnění, zvyšuje se točivý moment při extruzi šneku a snadno dochází k poškození šneku zlomením.
3. Koncentrace přípravku koagulačního činidla
Pokud je v provozu automatické zařízení pro přípravu koagulačního prostředku, je nastavená koncentrace příliš vysoká a množství suchého prášku dodávaného šnekem suchého prášku je velké. Prášek nemůže být včas a rovnoměrně rozptýlen ve vodě v rozdělovači vody. To může snadno způsobit shlukování a ucpávání v přípravné nádrži a špatnou tekutost. Je nutné přiměřeně kontrolovat koncentraci koagulačního prostředku a nastavit vhodnou rychlost šneku suchého prášku během testu, aby se v přípravné nádrži během procesu přípravy nehromadila. Vytvrzená koagulační kapalina má správnou tekutost a lze dosáhnout automatického provozu zařízení pro přípravu koagulačního prostředku při splnění potřeb dávkování. Obecně lze koncentraci koagulačního prostředku nastavit v rozmezí 0,4 ~ 0,5 ppm.
Kromě toho je třeba vzhledem k viskozitě koagulačního činidla plně zohlednit odpor potrubí od skladovací nádrže k dávkovacímu boxu. V návrhu lze použít potrubí a ventil s velkým průměrem, aby se zabránilo špatnému odtoku a výstupnímu průtoku nižšímu než vstupní průtok do přípravného zařízení, takže hladina kapaliny v skladovací nádrži opakovaně stoupá a klesá, aktivuje hladinový spínač kapaliny nastavený v skladovací nádrži a často spouští a zastavuje celé zařízení pro přípravu koagulačního činidla.
4. Dlouhodobé výpadky a zácpy
Při spuštění odkalovacího zařízení na stohované šneky po dlouhé době odstávky se snadno zasekne hřídel šneku. Hlavním důvodem je, že zbytkový kal ve šnekové sestavě postupně vysychá a suchý a tvrdý blok kalu se po spuštění ucpe na výstupu kalu, což má za následek zvýšení tlaku v celé odkalovací jednotce a následné nadměrné odvodnění a ztvrdnutí zbytků kalu v zadní části. Celá šneková hřídel zvyšuje rotační odpor v důsledku tvrdého bloku kalu a vysokého odporu a alarm se zastaví, když překročí maximální točivý moment motoru šnekové hřídele. A to i kvůli nadměrnému točivému momentu způsobenému poškozením svařováním hřídele šneku. Proto by se při každém vypnutí odkalovacího zařízení na stohované šneky mělo nejprve zastavit přívod kalu do stohované součásti šneku a nechat běžet 10 minut, aby se kal a struska z hřídele šneku zcela vyprázdnily, nebo použít nízkofrekvenční nepřetržitý provoz ke snížení dopadu dlouhé odstávky. Lze jej také použít k uvolnění přepážky ústí kalu, aby se zbytky kalu ze šnekové sestavy zcela vyprázdnily pro dlouhodobé používání.
5. Údržba a generální opravy po dlouhodobém provozu
Po dvou letech provozu se blok kalu zasekl ve šnekové hřídeli a problém se opakovaně opakoval i po demontáži a čištění. Měřením mezery mezi spirálovou hřídelí a pohyblivým kroužkem se zjistilo, že mezera mezi spirálovou deskou a pohyblivým kroužkem spirálové hřídele dosahuje v průměru 5 ~ 6 mm. Pohyblivý kroužek vyřezává rovnoměrné drážky podél vnějšího okraje spirálové desky v důsledku šikmého příčného řezu pohyblivého kroužku spirálové desky. Údržbářský personál při předchozí demontáži a údržbě obrousil vyčnívající část drážky, čímž se zmenšil vnější průměr spirálové desky a zvětšila se shodná mezera mezi spirálovou hřídelí a pohyblivým kroužkem. Když je struska kalu stlačena, teče zpět na zadní stranu spirálové hřídele s relativně nízkým tlakem, což vede k nadměrné cirkulující dehydrataci a vysychání a tvrdnutí strusky kalu ve spirálové hřídeli, což ovlivňuje tok k výstupu kalu a vede k ucpání. Po dvou letech používání je opotřebení menší než 0,1 mm a hlavní část opotřebení se týká vnějšího okraje spirálové desky. Po opravě vnějšího okraje spirálové desky je průměrná mezera mezi spirálovou deskou a pohyblivým kroužkem 1-1,5 mm. Po opětovné instalaci je opravená spirálová hřídel porovnána s náhradní novou spirálovou hřídelí a stav výtoku kalu z opravené spirálové hřídele je stejný jako u nové spirálové hřídele. Původní výkon zařízení byl obnoven a po 3 měsících provozu nedošlo k žádnému ucpání kalem.
Výhody zařízení na odvodňování kalů ze šneků
1) Nízká rychlost a nízká hlučnost. Rotační zařízení v provozu má nízkou rychlost otáčení, nízkou spotřebu energie, stabilní provoz bez vibrací a mírného hluku, což pomáhá snižovat opotřebení a prodlužovat životnost zařízení.
2) Dálkové ovládání se snadno implementuje. Zařízení v provozu kontroluje stav kalu během pravidelné kontroly a upravuje dávkování koagulačního činidla a rychlost šnekového hřídele pomocí vzdáleného systému DCS pro řízení efektu produkce kalu.
3) Malé množství provozu a údržby. Zařízení běží hladce, opotřebení pohyblivých částí je malé, vydrží dlouhodobý nepřetržitý provoz a nevyžaduje častou údržbu.
4) Úspora místa. Šnekový odvodňovací stroj má malé rozměry a malý půdorys, což šetří místo.
5) Flexibilní nastavení výkonu. Nastavením frekvence kalového čerpadla pro řízení přívodu kalu a nastavením otáček hřídele šnekové sestavy lze plynule nastavit výkon zařízení tak, aby odpovídal produkci kalu, a udržet tak plynulý provoz systému úpravy surové vody.
6) Široký rozsah adaptace koncentrace a úpravy kalu. Vhodná koncentrace kalu je 10 kg/m3, což odpovídá koncentraci kalu v systému předúpravy surové vody. Lze jej použít pro dehydratační úpravu bez procesu koncentrace. Změna koncentrace kalu má malý vliv na práci šnekového odvodňovacího stroje a obsah vlhkosti v kalu je v podstatě konstantní.
Perspektivní aplikace šnekového sušiče kalu
S neustálým rozvojem energetického průmyslu se zvyšuje stupeň automatizace a ruční ovládání je postupně nahrazováno automatickým řízením. Spolehlivost a stabilita provozu zařízení jsou klíčovými faktory ovlivňujícími automatický provoz. Podniky snižují využívání personálu a množství zařízení ovládaných každým zaměstnancem se výrazně zvyšuje, což klade vyšší požadavky na bezobslužná zařízení. V současné době se v procesech úpravy surové vody v energetických podnicích široce používají deskové a rámové odvlhčovače a odstředivé odvlhčovače. Deskové a rámové odvlhčovače patří k zařízením s přerušovaným provozem a je obtížné během provozu vyčistit kal usazený na mezivrstvě lisovací tkaniny, proto je nutné ji monitorovat a ručně čistit na místě. Životnost lisovací tkaniny je omezená a je třeba ji pravidelně vyměňovat. Odstředivé odvodňovací stroje však mají vysokou rychlost, vysoké požadavky na přesnost ložisek a dalších rotujících součástí, velké zatížení údržbou, vysoké náklady na vysoce přesné díly a vysoký hluk při provozu jsou relativně častými problémy. Po odladění může kaskádový šnekový odvodňovací stroj dosáhnout nepřetržitého a stabilního provozu, nízkých otáček šneku, nízké hlučnosti, nastavení vhodné vlhkosti kalu, malého opotřebení zařízení a malého zatížení údržbou. Obsluha provádí pravidelné kontroly a jemně dolaďuje dávkování koagulační přísady podle situace v kalu, aby kontrolovala obsah vlhkosti v kalu v určitém rozsahu. Průtok podávaného kalovým čerpadlem má široký rozsah nastavení a výstup lze plynule regulovat mezi nízkým a jmenovitým průtokem. Díky nastavení dávkování koagulační přísady lze plynule regulovat úroveň výstupu. ŠNEKOVÝ ODVODŇOVACÍ STROJ JE vybaven dálkovým ovládáním spouštění a zastavování v kombinaci s automatickým dávkováním koagulační přísady. Pro splnění požadavků na dálkové ovládání a automatické řízení je zaveden systém programového řízení DCS.
V procesu výroby energie se požadavky na úsporu vody zvyšují a využívání městské vody klade vyšší nároky na předúpravu surové vody v elektrárnách. Množství hub a organických látek ve vodě se značně zvýšilo, a proto se odpovídajícím způsobem zvýšila i produkce kalů. Kal je lepkavý a při použití deskového odvodňovacího stroje se kal během pracovního procesu snadno přichytává na filtrační tkaninu deskového odvodňovacího stroje. Podíl biologického kalu je relativně malý, což také způsobuje obtíže při odvodňování odstředivého odvodňovacího stroje. Použití šnekového odvodňovacího stroje umožňuje upravovat vzdálenost přepážky kalu podle povahy kalu a regulovat obsah vlhkosti v kalu podle přiměřeného dávkování koagulační přísady, aby se splnily potřeby různých typů odvodňování kalů.
Při aplikaci odsiřovacího čištění odpadních vod v elektrárnách je nutné zvolit stohovaný šnekový odvodňovací stroj vhodný pro odsiřovací systém s materiály s vysokým obsahem síranů a chloridových iontů, aby se zabránilo rychlé korozi a poškození běžné nerezové oceli v náročném prostředí. Odpadní cementová struska z odsiřování má relativně vysokou viskozitu, problém s adhezí, který se často vyskytuje při provozu deskových odvodňovacích strojů, lze lépe vyřešit použitím šnekového odvodňovacího stroje.
Šnekový odvodňovací stroj se dá také široce používat k třídění a sběru částic ve vodě. Například během výskytu sinic ve vodní oblasti se používá ke sběru sinic ve vodě. Směs vody obsahující velké množství sinic se kontinuálně vstřikuje do šnekového odvodňovacího stroje a dehydratované sinice se kontinuálně balí do pytlů a shromažďují, s vysokou účinností sběru a snadnou obsluhou.
V dalších oblastech použití, jako je změkčování surové vody vápencem, dehydratační úprava kalu z úpravny komunální vody z vodovodu, úprava velkého množství kalu vznikajícího při separaci částic v jiných průmyslových odvětvích atd., je stohovací šnekový odvodňovací stroj také ideální volbou. V kombinaci s aplikací automatického řídicího systému je velmi užitečné zlepšit celkovou úroveň automatického řízení.