Sistem Pengering Lumpur

Menurut Panduan Teknis untuk pengolahan dan pembuangan lumpur dari Instalasi Pengolahan Air Limbah Perkotaan yang dikeluarkan oleh negara, empat metode pembuangan lumpur diusulkan, yaitu penggunaan lahan, penimbunan sampah, pemanfaatan bahan bangunan, dan pembakaran kering. Karena semakin menonjolnya kendala dan faktor-faktor merugikan dari lumpur di bidang pertanian, penimbunan sampah, laut, dan aspek lainnya, metode pengolahan dan pembuangan lumpur dengan pembakaran kering telah banyak digunakan dan dipromosikan secara luas di berbagai negara, tidak diragukan lagi bahwa pembakaran kering lumpur akan menjadi salah satu skema pembuangan teknis yang paling penting dan ideal pada tahap ini.

Berdasarkan karakteristik teknis limbah berbahaya yang dihasilkan oleh suatu perusahaan, yaitu pembakaran dan pembuangan produk setelah pengeringan, serta kebutuhan akan sumber panas uap, maka perlu dipertimbangkan secara komprehensif aspek keamanan, kemampuan adaptasi teknis, kemampuan adaptasi ekonomi, aplikasi, dan promosinya. Dikombinasikan dengan jenis peralatan proses pengeringan yang telah beroperasi, enam jenis peralatan proses pengeringan lumpur, termasuk tipe fluidized bed, tipe dua tahap, tipe lapisan tipis, tipe dayung, tipe cakram, dan tipe semprot, dibandingkan dan dipilih. Dengan mempertimbangkan kematangan teknis, stabilitas sistem, keamanan operasional, dan perlindungan lingkungan dari keenam peralatan pengeringan tersebut, akhirnya ditentukan jenis peralatan proses pengeringan lapisan tipis.

1. Komponen peralatan pengering film tipis

Secara umum, pengering film tipis terdiri dari cangkang silindris dengan lapisan pemanas, rotor berputar di dalam cangkang, dan perangkat penggerak rotor. Rotor dilengkapi dengan berbagai bentuk dan spesifikasi baling-baling, baling-baling dan rotor diikat dengan baut, mode perakitan dapat disesuaikan secara fleksibel, untuk beradaptasi dengan perubahan karakteristik lumpur dan kapasitas pengolahan; Seluruh cangkang pengering film tipis digabungkan dalam beberapa bagian. Sesuai dengan persyaratan pengolahan yang berbeda, dapat dibagi menjadi beberapa area pemanasan, dan dapat mewujudkan kontrol individual, pengaturan suhu, sakelar fleksibel, dan elemen pengoperasian lainnya.

Bilah penyebar didistribusikan di ujung masuk lumpur dan ujung keluar lumpur rotor. Empat bilah pengikis penyebar dipasang pada setiap kolom ujung masuk lumpur silinder, yang dipasang pada sudut 45° terhadap garis kolom. Tujuan pemasangan tersebut adalah untuk mewujudkan agar lumpur segera menempel pada permukaan dinding panas setelah memasuki silinder dan memiliki fungsi pengangkutan ke ujung pembuangan, total 72 buah; Dua bilah pengikis penyebar penutup ujung dipasang pada setiap kolom ujung lumpur, dan bilah pengikis penyebar di ujung pemasukan dipasang pada sudut miring 45°, sehingga tujuan pemasangannya adalah untuk meredam gaya inersia produk saat pembuangan untuk mencapai fungsi pembuangan bebas oleh gravitasi, total 36 buah.

Bilah transmisi didistribusikan di area tengah rotor, dan 40 bilah dipasang pada setiap kolom, sehingga totalnya menjadi 720 bilah.

Berbagai jenis bilah secara komprehensif mewujudkan fungsi-fungsi penting dari distribusi lumpur, penyebaran, pengikisan, pengadukan, pencampuran balik, pembersihan mandiri, dan pengangkutan pada permukaan dinding panas. Singkatnya, ketika lumpur basah masuk dari salah satu ujung pengering horizontal, lumpur tersebut segera didistribusikan secara kontinu pada permukaan dinding panas oleh rotor yang berputar untuk membentuk lapisan tipis material. Sementara bilah pada rotor terus menerus menggulung lapisan tipis lumpur basah yang didistribusikan pada permukaan dinding panas, bilah pengangkut dengan fungsi sudut pemandu yang terpasang pada rotor berputar dengan putaran melingkar rotor. Partikel lumpur semi-kering yang dihasilkan dalam proses pembentukan lapisan tipis lumpur dan pengeringan menunjukkan perpindahan horizontal dengan arah aksial rotor pada kecepatan linier tertentu, dan bergerak maju ke saluran keluar lumpur di ujung lain pengering film tipis. Ukuran panjang aksial pengering film tipis tidak hanya berupa garis horizontal dari ujung pemasukan ke ujung pengeluaran, tetapi juga menyelesaikan pemasukan dan pengeluaran lumpur di seluruh pengering film tipis silinder horizontal. Dalam proses ini, lumpur basah dipanaskan secara merata oleh dinding panas uap dan airnya menguap. Waktu tinggal lumpur basah dalam pengering film tipis adalah 10~15 menit, yang memungkinkan dimulainya, dihentikannya, dan pengosongan dengan cepat, serta pengoperasian proses dan kontrol penyesuaian peralatan yang sangat cepat.

3. Proses pengumpulan gas buang pada pengering film tipis

Kandungan air lumpur yang dimasukkan ke pengering film tipis adalah 75%~85% (dihitung sebagai 80%), dan kandungan air lumpur yang dihasilkan oleh pengering film tipis sekitar 35%. Lumpur setengah kering yang berbentuk butiran diangkut ke unit selanjutnya melalui peralatan pengangkut tahap berikutnya. Gas pembawa campuran, seperti uap air, debu yang terlepas, dan gas berbau, yang dihasilkan dalam proses kerja pengering film tipis, bergerak berlawanan arah dengan lumpur di dalam silinder, dan dibuang ke kondensor melalui pipa dari tangki gas buang di atas lubang pemasukan lumpur. Di dalam kondensor, air dari gas pembawa dikondensasikan dari uap, dan gas yang tidak terkondensasi dipisahkan menjadi tetesan dan dibuang ke sistem pengeringan melalui kipas hisap gas buang. Jumlah gas buang proses pengering film tipis relatif kecil, biasanya hanya 5%~10% dari penguapan sistem. Kipas hisap paksa membuat seluruh sistem pengeringan berada dalam kondisi tekanan negatif mikro untuk menghindari keluarnya gas berbau dan debu.

2. Parameter teknis peralatan utama untuk proses pengeringan film tipis

Sesuai dengan kebutuhan proyek ini, kapasitas pengolahan lumpur dari satu set sistem pengeringan lumpur ditentukan sebesar 2,5 t/jam (berdasarkan kadar air 80%), dan kadar air lumpur adalah 35%. Kapasitas pengolahan lumpur harian dari satu pengering film tipis adalah 60 t/hari (berdasarkan kadar air 80%), kapasitas penguapan terukur dari satu pengering film tipis adalah 1,731 t/jam, luas area pertukaran panas dari satu pengering film tipis adalah 50 m2, dan kadar air lumpur masuk adalah 80%, serta kadar air lumpur keluar adalah 35%. Sumber panas pengering film tipis adalah uap jenuh, dan kualitas pasokan uap menggunakan parameter impor: suhu uap 180 ℃, tekanan uap 1,0 MPa, konsumsi uap per unit pengering film tipis adalah 2,33 t/jam, dan jumlah pengering film tipis adalah 2, satu untuk satu penggunaan.

Uap jenuh pada suhu 180 ℃ diangkut ke pengering linier melalui pipa bertekanan, dan digunakan sebagai sumber panas untuk memanaskan lumpur setengah kering secara tidak langsung. Air dalam lumpur setengah kering selanjutnya diuapkan di pengering linier. Sesuai dengan kebutuhan aktual produk lumpur (mulai dan berhenti), lumpur akhir dapat mencapai kadar air 10% dan menuju pendingin produk.

Kapasitas pengolahan pengering linier adalah 0,769 t/jam (kadar air 35%), penguapan nominal adalah 0,214 t/jam, luas area pertukaran panas adalah 50 m2, kadar air lumpur masuk pengering linier adalah 35%, kadar air lumpur keluar adalah 10%, parameter kualitas uap masuk pengering linier: Suhu uap adalah 180 ℃, tekanan uap adalah 1,0 MPa, konsumsi uap pengering linier tunggal adalah 0,253 t/jam, dan jumlahnya adalah 1 set.

Jenis peralatan kondensor gas pembawa adalah kondensor hibrida injeksi langsung, dengan asupan udara 3.500 Nm3/jam, suhu gas masuk 95~110 ℃, suhu gas keluar 90~180 Nm3/jam, dan suhu gas keluar 55 ℃.

Jenis peralatan kipas hisap gas pembawa adalah kipas sentrifugal tekanan tinggi, volume hisap udara maksimum adalah 400 Nm3/jam, tekanan udara adalah 4,8 kPa, parameter fisik media gas pembawa: suhu 45 ℃, kelembaban 80%~100% campuran gas bau udara lembap, satu set sistem pengeringan dilengkapi dengan 1 unit.

Kapasitas pengolahan pendingin produk adalah 1,8 ton/jam, suhu masuk lumpur adalah 110 °C, suhu keluar lumpur adalah ≤45 °C, luas area pertukaran panas adalah 20 m2, dan jumlahnya adalah 1 unit.

3. Analisis konsumsi energi ekonomi selama pengoperasian awal pengering film tipis

Setelah hampir setengah bulan melakukan uji coba tunggal dan uji coba beban lumpur pada sistem proses pengeringan lapisan tipis, hasilnya adalah sebagai berikut.

Kapasitas pemrosesan konfigurasi desain pengering film tipis tunggal dalam proyek ini adalah 60 t/hari. Saat ini, rata-rata pengolahan lumpur basah selama periode pengoperasian adalah 50 t/hari (kadar air 79%), yang telah mencapai 83% dari skala pengolahan lumpur basah yang dirancang dan 87,5% dari skala pengolahan lumpur kering yang dirancang.

Kadar air rata-rata lumpur setengah kering yang dihasilkan oleh pengering film tipis adalah 36%, dan kadar air lumpur setengah kering yang dikeluarkan oleh pengering linier adalah 36%, yang pada dasarnya sesuai dengan nilai target produk desain (35%).

Diukur dengan meter uap jenuh eksternal di bengkel pengeringan lumpur, konsumsi uap jenuh adalah 25 t/hari, dan total konsumsi panas harian teoritis dari panas laten penguapan uap adalah 25 t × 1.000 × 2.014,8 kJ/kg ÷ 4,184 kJ = 1,203.8719 × 10⁷ kkal/hari. Rata-rata total penguapan air harian dari sistem pengeringan adalah (50 t × 0,79) - [50 t × (1 - 0,79)] ÷ (1 - 0,36) × 1.000 = 23.875 kg/hari. Maka konsumsi panas per unit dari sistem pengeringan lumpur adalah 1,203.8719 × 10⁷ ÷ 23.875 = 504 kkal/kg air yang diuapkan; Karena sistem pengeringan lumpur dipengaruhi oleh perubahan kadar air lumpur basah, kualitas uap eksternal, dan karakteristik peralatan pengangkutan produk lumpur semi-kering untuk persyaratan granularitas dan faktor lainnya, maka perlu dilakukan optimasi nilai berbagai variabel dalam uji coba jangka panjang di masa mendatang, sehingga dapat dirangkum kondisi operasi terbaik dan indeks konsumsi energi ekonomis dari sistem tersebut.

1. Mesin pengering film tipis

Struktur peralatan pengering film tipis terdiri dari cangkang silindris dengan lapisan pemanas, rotor berputar di dalam cangkang, dan perangkat penggerak rotor: motor + reduktor.

Rotor ini dilengkapi dengan bilah untuk pelapisan, pencampuran, dan penggerak. Jarak antara bilah dan cangkang bagian dalam adalah 5 hingga 10 mm. Permukaan pemanas dapat dibersihkan sendiri, dan bilah dapat disesuaikan dan dilepas secara individual.

Perangkat penggerak: (motor + reduktor) dapat dipilih motor konversi frekuensi atau motor kecepatan konstan, dapat dipilih reduktor sabuk atau gearbox, dapat digunakan sambungan langsung atau sambungan kopling, kecepatan rotor dapat dikontrol pada 100 r/min, kecepatan linier tepi luar rotor dapat dikontrol pada 10 m/S, waktu tinggal lumpur adalah 10~15 menit.

2. Badan pengering linier

Pengering linier ini menggunakan konveyor sekrup tipe U, dan bilah transmisinya dirancang dan diproses secara khusus untuk menghindari ekstrusi dan pemotongan partikel lumpur. Cangkang dan poros putar pengering linier merupakan bagian pemanas, dan cangkangnya dapat dilepas. Kecuali bagian pemanas, bagian yang bersentuhan dengan lumpur terbuat dari baja tahan karat 316 L atau material yang setara, dan bagian lainnya terbuat dari baja karbon, yaitu, peralatan pengering linier ini terbuat dari SS304+CS.

3. Kondensor

Fungsi kondensor gas pembawa adalah untuk membersihkan gas buang dari pengering lumpur sehingga gas yang dapat dikondensasi dalam gas tersebut mengembun. Tipe struktur peralatan ini adalah kondensor semprot langsung, dan material yang diproses adalah SS304.

4. Pendingin produk

Fungsi pendingin produk ini adalah untuk menurunkan suhu lumpur semi-kering dari 110 °C menjadi sekitar 45 °C, dengan luas area perpindahan panas 21 m2 dan daya 4 kW. Bahan utama yang digunakan untuk pemrosesan dan pembuatannya adalah SS304+CS.

Proses pengeringan lumpur lapisan tipis telah menjadi populer dalam beberapa tahun terakhir karena karakteristik teknisnya, menjadikannya metode pengolahan lumpur yang efisien dan efektif. Proses ini melibatkan penggunaan pengering lapisan tipis, untuk menghilangkan kelembapan dari lumpur dengan cepat dan efisien, menghasilkan produk granular kering yang mudah ditangani dan diangkut. Dikombinasikan dengan pengalaman operasional peralatan sistem proses dari berbagai teknologi di bidang pengeringan dan pembakaran lumpur, karakteristik teknis proses pengeringan lumpur lapisan tipis adalah sebagai berikut.

1. Fitur teknis utama dari mesin pengering lumpur lapisan tipis adalah integrasinya yang sederhana. Metode ini membutuhkan peralatan bantu paling sedikit dan mudah dioperasikan serta dikendalikan. Proses pengeringan tidak memerlukan pencampuran balik, dan lumpur langsung melewati "tahap plastis" (zona viskositas lumpur), sehingga proses menjadi lebih efisien dan lancar. Selain itu, jumlah gas buang yang dihasilkan relatif kecil dan proses pengolahan gas buangnya sederhana, menjadikannya pilihan pengeringan lumpur yang ekonomis, efisien, dan ramah lingkungan.

2. Aspek penting lainnya dari mesin pengeringan lumpur lapisan tipis adalah efisiensi operasionalnya. Mesin ini dikenal karena konsumsi energinya yang relatif rendah dan efisiensi penguapan yang tinggi secara konsisten. Pemulihan dan daur ulang media pemanas juga dimungkinkan, sehingga semakin mengurangi biaya energi. Selain itu, peralatan ini kokoh, memiliki biaya perawatan yang rendah, dan hanya membutuhkan pemantauan minimal, menjadikannya solusi hemat biaya untuk pengeringan lumpur.

3. Fleksibilitas operasional juga merupakan fitur penting dari mesin pengering lumpur film tipis. Mesin ini cocok untuk mengeringkan berbagai jenis lumpur kental dan dapat menghasilkan partikel lumpur produk yang seragam dengan kadar air berapa pun. Proses ini memiliki beban padatan rendah, mudah dihidupkan dan dimatikan, serta waktu pengosongan yang singkat, yang semakin meningkatkan fleksibilitas operasionalnya.

4. Proses pengeringan lumpur lapisan tipis dikenal aman dan ramah lingkungan. Proses ini mengadopsi desain inert multifaset seperti N2, uap, dan deteksi pemadam api otomatis. Proses ini beroperasi dalam sistem tertutup bertekanan negatif dengan oksigen rendah, tanpa bau dan tanpa kebocoran debu, mengurangi kemungkinan ledakan debu dan memastikan keamanan serta perlindungan lingkungan dari proses pengeringan lumpur.

Singkatnya, karakteristik teknis proses pengeringan lumpur lapisan tipis menjadikannya pilihan pengolahan lumpur yang efisien, ekonomis, dan ramah lingkungan. Proses ini memiliki karakteristik kesederhanaan komprehensif, ekonomis dalam pengoperasian, fleksibilitas operasional, keamanan, dan perlindungan lingkungan, dan merupakan solusi berharga untuk peralatan pengeringan lumpur.