Soluzione per la disidratazione dei fanghi di depurazione
30/10/2024
Applicazione della macchina disidratatrice a coclea sovrapposta nel trattamento dei fanghi di una centrale elettrica.
Nel processo produttivo delle centrali termoelettriche a carbone, i fanghi generati dal pretrattamento dell'acqua grezza e dal trattamento delle acque reflue di desolforazione vengono generalmente trattati mediante disidratazione e trasporto. Questa azienda è una delle poche centrali elettriche che attualmente utilizza questo tipo di apparecchiatura e ha maturato una certa esperienza applicativa nel suo utilizzo. Il presente articolo si propone di ampliare la conoscenza sulla selezione delle apparecchiature nel processo di trattamento delle acque, illustrando il principio di funzionamento e l'efficacia di questo sistema.
Principio di funzionamento della macchina disidratatrice a vite
Il processo di disidratazione del fango nel sistema di pretrattamento dell'acqua grezza nelle centrali elettriche è ampiamente utilizzato con dissaldatori a piastre e centrifughi, ma l'applicazione dei dissaldatori a vite nelle centrali elettriche è iniziata negli ultimi anni. Il dissaldatore a vite è simile al filtro a lamelle in termini di principio di funzionamento. Un albero a vite ruota all'interno di un lume composto da un gruppo di lamelle circolari, sia dinamiche che statiche, disposte alternativamente. Il diametro interno dell'anello mobile è leggermente inferiore a quello dell'anello fisso e l'anello mobile si muove rispetto all'anello fisso sotto l'azione della vite. Dopo la concentrazione, il fango viene spinto in avanti dall'albero a vite centrale e ulteriormente concentrato in fanghi. All'estremità del gruppo di lamelle e dell'albero a vite, i fanghi vengono compressi e disidratati dalla spinta generata dalla vite, raggiungendo infine l'uscita. I blocchi di fango disidratato cadono nella tramoggia di raccolta, vengono raccolti e trasportati all'esterno.
L'albero a vite della macchina disidratatrice a vite a cascata è azionato da un motore a frequenza variabile. Regolando la velocità del motore, è possibile regolare la capacità di trattamento del fango. Regolando la portata della pompa di alimentazione del fango a frequenza variabile, è possibile controllare il funzionamento continuo a diversi livelli di produzione dell'apparecchiatura. Dopo che il fango entra nella vasca di miscelazione per la flocculazione della macchina disidratatrice a vite, viene aggiunta una quantità appropriata di agente coagulante (PAM) per far sì che il fango formi una massa più grande, che facilita la separazione del fango dall'acqua.
La velocità dell'albero a vite è controllata tra 5 e 20 giri/minuto tramite un motore a frequenza variabile. La velocità è bassa e il funzionamento è fluido e silenzioso. Rispetto alla macchina disidratatrice centrifuga, la rumorosità è notevolmente ridotta e anche l'usura tra le parti dinamiche e statiche è minore. Rispetto al disidratatore a piastre e telai, il disidratatore a vite consente un funzionamento continuo. Dopo che l'operatore ha regolato la portata del fango, la velocità dell'albero a vite e il dosaggio dell'agente coagulante, il disidratatore a vite funziona in modo continuo e regolare senza bisogno di ulteriori interventi. È sufficiente predisporre il trasporto del fango con un veicolo quando la benna è piena, in modo da consentire un funzionamento senza presidio.
Applicazione della macchina disidratatrice a vite a cascata nelle centrali elettriche
La macchina disidratatrice a coclea impilata è ampiamente utilizzata nel trattamento delle acque reflue urbane, ma è raramente impiegata nei processi di depurazione delle centrali elettriche. È adatta al pretrattamento dell'acqua grezza e alla disidratazione dei fanghi del sistema di trattamento delle acque reflue di desolforazione. Attualmente, l'azienda ha installato una macchina disidratatrice a coclea impilata nel sistema di trattamento delle acque reflue di desolforazione e due macchine disidratatrici a coclea impilata nel sistema di pretrattamento dell'acqua grezza. Da quando è stata messa in funzione, l'impianto opera in modo stabile e senza necessità di supervisione.
Rispetto alle macchine disidratatrici a piastre e telai e alle macchine disidratatrici centrifughe, l'industria energetica ha una conoscenza relativamente limitata di questo modello, con una carenza di informazioni pertinenti ed esperienza d'uso. Tuttavia, solo un numero limitato di centrali elettriche ha iniziato a utilizzare questo processo di disidratazione dei fanghi. Le sue eccellenti prestazioni e la ridotta necessità di manutenzione hanno attirato l'attenzione di un numero crescente di professionisti del settore chimico. Per i diversi tipi di fanghi di acque reflue, è necessario selezionare materiali diversi per le apparecchiature. Per i fanghi generati dai sistemi di pretrattamento delle acque grezze e per quelli provenienti dalle acque urbane, l'acciaio inossidabile ordinario è sufficiente. Tuttavia, per le acque reflue di desolforazione con un elevato contenuto di ioni cloruro e solfato, è necessario selezionare un acciaio più resistente alla corrosione, con relative tubazioni e accessori di supporto. È inoltre necessario selezionare il grado di resistenza alla corrosione appropriato.
Composizione del sistema di disidratazione dei fanghi a vite
Il sistema di disidratazione a vite è composto da una pompa per fanghi a frequenza variabile, un serbatoio di miscelazione per la flocculazione, un componente di disidratazione a vite, un sistema di preparazione e dosaggio dell'agente coagulante e un sistema di nebulizzazione dell'acqua. Il fango scaricato dal sistema di pretrattamento dell'acqua grezza viene inviato al serbatoio di miscelazione per la flocculazione tramite la pompa per fanghi a frequenza variabile, miscelato con l'agente coagulante, agitato uniformemente, condensato in un grosso blocco di scorie e inviato al modulo di disidratazione a vite per completare la disidratazione. Il sistema è dotato di un sistema di lavaggio per rimuovere periodicamente piccole quantità di fango e scorie che fuoriescono dalle fessure del basamento della vite, al fine di mantenere pulita l'apparecchiatura.
Sistema di dosaggio automatico (macchina schiumogena automatica). La macchina disidratatrice a vite impilabile richiede l'aggiunta continua di agente coagulante, la cui quantità è elevata e l'acquisto di agente coagulante liquido risulta poco conveniente. Il sistema è generalmente dotato di un'apparecchiatura automatica per la preparazione dell'agente coagulante. L'apparecchiatura è composta da una tramoggia per polvere secca, un serbatoio di preparazione, un serbatoio di polimerizzazione e un serbatoio di stoccaggio. La polvere secca di poliacrilammide viene alimentata in modo preciso e uniforme nel dispositivo di distribuzione dell'acqua azionato dalla vite di alimentazione azionata da un motore a frequenza variabile. Dopo una miscelazione continua e uniforme con acqua, la polvere cade nel serbatoio di preparazione, dove viene disciolta e miscelata uniformemente grazie all'azione dell'agitatore. Il liquido miscelato fluisce nel serbatoio di polimerizzazione, dove viene ulteriormente agitato e polimerizzato, per poi confluire nel serbatoio di stoccaggio per l'utilizzo. Tramite il controllo del livello del liquido nel serbatoio di stoccaggio, è possibile realizzare il funzionamento automatico del dispositivo di dosaggio. In base al livello del liquido nel serbatoio di stoccaggio, la preparazione del liquido può essere avviata automaticamente. La quantità di liquido coagulante preparato può essere controllata tramite la valvola elettrica del dosatore, e il coagulante può essere aggiunto automaticamente al dosatore stesso.
Problemi riscontrati durante l'utilizzo
1. Problema di abbinamento tra il dosaggio della sospensione e quello dell'agente coagulante
Regolare la quantità di agente coagulante in base alla portata del fango per controllarne il contenuto d'acqua. Quando la quantità di agente coagulante è elevata, l'acqua presente nel fango non riesce a filtrare facilmente dagli spazi di laminazione a causa della sua concentrazione, la viscosità dell'acqua aumenta e il conseguente effetto di essudazione ed estrusione peggiora, con conseguente formazione di fango di scarsa qualità. Quando la quantità di agente coagulante è insufficiente, l'effetto di separazione delle particelle solide dall'acqua nel fango è scarso e le particelle di fango ostruiscono gli spazi di laminazione, bloccando la fuoriuscita dell'acqua e aumentando il contenuto di umidità del fango. Durante l'utilizzo, il dosaggio ottimale dell'agente coagulante può essere determinato tramite una prova di regolazione del cilindro per ottenere un effetto di disidratazione soddisfacente.
2. Regolazione del gioco della piastra di contropressione del fango del gruppo vite
La dimensione dell'intercapedine della piastra di contropressione del fango nel gruppo vite influisce sul contenuto di umidità del fango. Un'intercapedine ridotta della piastra di contropressione richiederà una forza motrice elevata quando il fango viene espulso. Allo stesso tempo, la pressione nella cavità del fango nella sezione di disidratazione aumenterà, e l'effetto di estrusione della vite aumenterà. L'essiccazione e l'indurimento del fango, l'aumento della coppia di estrusione della vite, possono facilmente causare danni e rotture della vite stessa.
3. Concentrazione del preparato coadiuvante della coagulazione
Quando l'apparecchiatura automatica per la preparazione dell'agente coagulante è in funzione, la concentrazione impostata è troppo elevata e la quantità di polvere secca inviata dalla coclea di alimentazione è eccessiva, impedendo una dispersione tempestiva e uniforme nell'acqua del distributore. Ciò può facilmente causare grumi e ostruzioni nel serbatoio di preparazione e compromettere la fluidità. È necessario controllare in modo appropriato la concentrazione dell'agente coagulante e impostare la velocità adeguata della coclea di alimentazione della polvere secca tramite test, in modo che il serbatoio di preparazione non si riempia eccessivamente durante il processo. Il liquido coagulante polimerizzato deve avere una fluidità adeguata e il funzionamento automatico dell'apparecchiatura di preparazione dell'agente coagulante può essere realizzato soddisfacendo al contempo le esigenze di dosaggio. In genere, la concentrazione dell'agente coagulante può essere regolata tra 0,4 e 0,5 ppm.
Inoltre, a causa della viscosità dell'agente coagulante, è necessario considerare attentamente la resistenza della tubazione dal serbatoio di stoccaggio alla scatola di dosaggio. Nella progettazione si possono utilizzare tubi e valvole di grande diametro per evitare un flusso in uscita insufficiente e un flusso in uscita inferiore al flusso in ingresso dell'apparecchiatura di preparazione, in modo che il livello del liquido nel serbatoio di stoccaggio continui a salire e scendere, attivando l'interruttore di livello del liquido installato nel serbatoio e avviando e arrestando frequentemente l'intero sistema di preparazione dell'agente coagulante.
4. Blocchi dovuti a interruzioni prolungate
È facile che l'albero della vite si blocchi quando l'apparecchiatura di deslimatura a vite sovrapposta viene riavviata dopo un lungo periodo di inattività. La causa principale è che il fango residuo nel gruppo vite si asciuga gradualmente e, dopo l'avvio, il blocco di fango secco e indurito si accumula all'uscita del fango, provocando un aumento della pressione nell'intera unità di deslimatura. Di conseguenza, il residuo di fango nella sezione posteriore si disidrata e si indurisce eccessivamente. L'intera resistenza alla rotazione dell'albero della vite aumenta a causa del blocco di fango indurito e dell'elevata resistenza, e l'allarme si attiva quando viene superata la coppia massima del motore dell'albero della vite. Un'eccessiva coppia può anche causare danni alla saldatura dell'albero della vite. Pertanto, ad ogni arresto della macchina di deslimatura a vite sovrapposta, è necessario prima interrompere l'alimentazione del fango al componente a vite sovrapposta e riavviare per 10 minuti per scaricare completamente il fango e le scorie dall'albero della vite, oppure utilizzare la modalità di funzionamento continuo a bassa frequenza per ridurre l'impatto di un lungo periodo di inattività. In alternativa, è possibile allentare il deflettore di ingresso del fango per drenare completamente i residui di fango nel gruppo vite per un utilizzo prolungato.
5. Manutenzione e revisione dopo un lungo periodo di funzionamento
Dopo due anni di funzionamento, si è verificato un blocco di fango incastrato nell'albero a vite, e il problema si è ripresentato ripetutamente anche dopo lo smontaggio e la pulizia. Misurando lo spazio tra l'albero a spirale e l'anello mobile, si è constatato che tale spazio raggiunge in media i 5-6 mm. L'anello mobile ha inciso delle scanalature uniformi lungo il bordo esterno della piastra a spirale a causa del taglio obliquo. Il personale addetto alla manutenzione ha smerigliato la parte sporgente della scanalatura durante le precedenti operazioni di smontaggio e manutenzione, riducendo il diametro esterno della piastra a spirale e aumentando lo spazio di accoppiamento tra l'albero a spirale e l'anello mobile. Quando la scoria di fango viene compressa, rifluisce verso la parte posteriore dell'albero a spirale con una pressione relativamente bassa, provocando un'eccessiva disidratazione, essiccazione e indurimento della scoria di fango all'interno dell'albero a spirale, il che compromette il flusso verso l'uscita del fango e porta al blocco. Dopo due anni di utilizzo, l'usura è inferiore a 0,1 mm e la parte principale soggetta a usura è il bordo esterno della piastra a spirale. Dopo la riparazione del bordo esterno della piastra a spirale, lo spazio medio tra la piastra a spirale e l'anello mobile è di 1-1,5 mm. Dopo la reinstallazione, l'albero a spirale riparato è stato confrontato con un albero a spirale nuovo di ricambio e le condizioni di scarico del fango dell'albero a spirale riparato sono risultate identiche a quelle dell'albero a spirale nuovo. Le prestazioni originali dell'apparecchiatura sono state ripristinate e non si sono verificati intasamenti di fango dopo 3 mesi di funzionamento.
I vantaggi dell'impianto di disidratazione dei fanghi a vite
1) Bassa velocità e bassa rumorosità. L'apparecchiatura rotante in funzione ha una bassa velocità di rotazione, un basso consumo energetico, un funzionamento stabile senza vibrazioni e con una rumorosità minima, il che contribuisce a ridurre l'usura e a prolungare la durata dell'apparecchiatura.
2) Il controllo remoto è facile da implementare. L'apparecchiatura in funzione controlla lo stato del fango durante le ispezioni periodiche e regola il dosaggio dell'agente coagulante e la velocità dell'albero a vite tramite il sistema DCS remoto per controllare l'effetto della produzione di fango.
3) Riduzione dei costi di esercizio e manutenzione. L'apparecchiatura funziona senza intoppi, l'usura delle parti mobili è minima, consente un funzionamento continuo a lungo termine e non richiede frequenti interventi di manutenzione.
4) Risparmio di spazio. Il dispositivo di disidratazione a vite è di piccole dimensioni e ha un ingombro ridotto, il che contribuisce a risparmiare spazio.
5) Regolazione flessibile della potenza erogata. Regolando la frequenza della pompa del fango per controllare l'alimentazione del fango e regolando la velocità dell'albero della vite del gruppo vite, la potenza erogata dall'apparecchiatura può essere regolata in modo continuo per adattarsi alla produzione di fango, garantendo così il regolare funzionamento del sistema di trattamento delle acque grezze.
6) Ampio intervallo di adattamento della concentrazione e del trattamento del fango. La concentrazione di fango appropriata è di 10 kg/m³, equivalente alla concentrazione di fanghi del sistema di pretrattamento dell'acqua grezza. Può essere utilizzato per il trattamento di disidratazione senza processo di concentrazione. La variazione della concentrazione di fango ha un'influenza minima sul funzionamento della macchina disidratatrice a vite e il contenuto di umidità del fango rimane sostanzialmente costante.
Prospettive di applicazione del disidratatore di fanghi a vite
Con il continuo sviluppo dell'industria dell'energia elettrica, il grado di automazione aumenta sempre di più e il funzionamento manuale viene gradualmente sostituito dal controllo automatico. L'affidabilità e la stabilità del funzionamento delle apparecchiature sono fattori chiave che influenzano il funzionamento automatico. Le aziende riducono l'impiego di personale e il numero di apparecchiature controllate da ciascun dipendente aumenta notevolmente, il che impone requisiti più elevati alle apparecchiature non presidiate. Attualmente, i deumidificatori a piastre e a telaio e i deumidificatori centrifughi sono ampiamente utilizzati nel processo di trattamento dell'acqua grezza delle centrali elettriche. I deumidificatori a piastre e a telaio sono apparecchiature a funzionamento intermittente ed è difficile pulire il fango che si deposita sullo strato intermedio del telo di pressatura durante il funzionamento, quindi è necessario monitorarlo e pulirlo manualmente in loco. La durata del telo di pressatura è limitata e deve essere sostituito regolarmente. Tuttavia, le macchine di disidratazione centrifughe presentano problemi relativamente comuni quali alta velocità, elevati requisiti di precisione per cuscinetti e altre parti rotanti, elevati carichi di manutenzione, costi elevati per componenti di alta precisione e rumorosità elevata durante il funzionamento. Dopo la fase di debug, la macchina disidratatrice a vite a cascata può raggiungere un funzionamento continuo e stabile, con bassa velocità della vite, bassa rumorosità, regolazione del contenuto di umidità del fango, usura minima delle apparecchiature e carico di lavoro di manutenzione ridotto. Il personale addetto effettua ispezioni regolari e regola con precisione il dosaggio dell'agente coagulante in base alle condizioni del fango per mantenere il contenuto di umidità entro un determinato intervallo. La portata di alimentazione della pompa del fango ha un ampio intervallo di regolazione e la portata può essere regolata in modo continuo tra la portata minima e quella nominale. Regolando il dosaggio dell'agente coagulante, è possibile regolare in modo continuo il livello di portata. La macchina disidratatrice a vite è dotata di avvio e arresto tramite telecomando, combinata con un dispositivo di dosaggio automatico dell'agente coagulante, e il sistema di controllo programmabile DCS è stato introdotto per soddisfare i requisiti di funzionamento remoto e controllo automatico.
Nel processo di produzione di energia, i requisiti di risparmio idrico sono in costante aumento e l'utilizzo di acqua di rete ha imposto maggiori esigenze di pretrattamento dell'acqua grezza nelle centrali elettriche. La presenza di funghi e sostanze organiche nell'acqua è aumentata notevolmente, con conseguente incremento della produzione di fanghi. I fanghi sono appiccicosi e, quando si utilizza una macchina disidratatrice a piastre e telai per disidratarli, tendono ad aderire al tessuto filtrante. La percentuale di fanghi biologici è relativamente bassa, il che rappresenta un ulteriore ostacolo al processo di disidratazione con una macchina centrifuga. L'utilizzo di una macchina disidratatrice a vite consente di regolare la distanza tra i deflettori dei fanghi in base alla loro natura e di controllare il contenuto di umidità mediante un'opportuna regolazione del dosaggio dell'agente coagulante, soddisfacendo così le esigenze di disidratazione di diversi tipi di fanghi.
Nell'applicazione del trattamento delle acque reflue di desolforazione nelle centrali elettriche, è necessario scegliere una macchina disidratatrice a vite sovrapposta adatta al sistema di desolforazione con materiali ad alto contenuto di ioni solfato e cloruro, al fine di evitare la rapida corrosione e il danneggiamento dell'acciaio inossidabile comune in ambienti aggressivi. Le scorie di cemento derivanti dalla desolforazione hanno una viscosità relativamente elevata; il problema di adesione che si verifica spesso nel funzionamento delle macchine disidratatrici a piastre e telai può essere risolto meglio nell'applicazione di una macchina disidratatrice a vite.
La macchina disidratatrice a coclea sovrapposta può essere ampiamente utilizzata anche per la vagliatura e la raccolta di materiale particolato nell'acqua. Ad esempio, durante un'infestazione di cianobatteri in un'area acquatica, viene utilizzata per raccogliere i cianobatteri presenti nell'acqua. L'acqua mista contenente un gran numero di cianobatteri viene iniettata continuamente nella macchina disidratatrice a coclea sovrapposta, e i cianobatteri disidratati vengono insacchettati e raccolti in modo continuo, con elevata efficienza di raccolta e facilità d'uso.
Altri campi di applicazione, come il trattamento di addolcimento dell'acqua grezza con calcare, il trattamento di disidratazione dei fanghi degli impianti di depurazione dell'acqua potabile municipale, il trattamento di grandi quantità di fanghi generati dalla separazione di materiale particolato in altri settori industriali, ecc., vedono la disidratatrice a coclea impilata come una scelta ideale, soprattutto se abbinata a un sistema di controllo automatico, che contribuisce a migliorare notevolmente il livello complessivo di automazione.