תמיסת סחיטת בוצה
30/10/2024
יישום של מכונת סחיטה בורגית מוערמת בטיפול בבוצה של תחנת כוח
בתהליך הייצור של תחנות כוח פחמיות, הבוצה הנוצרת מטיפול מקדים במים גולמיים וטיפול בשפכים באמצעות הסרת גופרית מטופלת בדרך כלל באמצעות התייבשות והובלה. חברה זו היא אחת מתחנות הכוח הבודדות המשתמשות בציוד זה כיום, וצברה ניסיון יישום מסוים בתהליך השימוש. מאמר זה שואף להרחיב את הרעיון של בחירת ציוד בתהליך טיפול במים על ידי דיון בעקרון ובהשפעת השימוש של מערכת ציוד זו.
עקרון העבודה של מכונת סחיטה מסוג בורג
תהליך סחיטת הבוץ של מערכת טיפול מקדים במים גולמיים בתחנות כוח נמצא בשימוש נרחב ביותר במכונות סחיטת פלטות ומסגרת ובמכונות סחיטת צנטריפוגליות, והשימוש במכונות סחיטת בורג בתחנות כוח החל בשנים האחרונות. מכונת סחיטת הבורג דומה למסנן הלמינציה מבחינת עקרון המבנה. ציר בורג מסתובב בתוך החלל, המורכב מקבוצה של למינציות מעגליות דינמיות וסטטיות המסודרות לסירוגין. הקוטר הפנימי של הטבעת הנעה קטן מעט מזה של הטבעת הקבועה, והטבעת הנעה נעה יחסית לטבעת הקבועה תחת ערבוב ציר הבורג. לאחר הריכוז, הבוץ נדחף קדימה על ידי ציר הבורג המרכזי ומתרכז עוד יותר לסיג בוץ. בקצה קבוצת הערימה וציר הבורג, סיגי הבוץ נסחטים ומיובשים על ידי הדחף שנוצר על ידי ציר הבורג, ולבסוף מגיעים לפתח יציאת הבוץ. גושי הבוץ המיובשים נופלים לתוך מיכל איסוף הבוץ, נאספים ומועברים החוצה.
ציר הבורג של מכונת סחיטת הבורג המדורגת מונע על ידי מנוע המרת תדר. על ידי התאמת מהירות המנוע, ניתן להתאים את קיבולת עיבוד הבוץ. בעזרת התאמת קצב הזרימה של משאבת הזנת הבוץ להמרת תדר, ניתן לשלוט על הפעולה הרציפה של רמות תפוקה שונות של הציוד. לאחר שהבוץ נכנס למיכל ערבוב הפתתה של מכונת סחיטת הבורג, מוסיפים כמות מתאימה של חומר קרישה (PAM) כדי ליצור מסה גדולה של בוץ בבוץ, שקל להפריד בין בוץ למים.
מהירות ציר הבורג נשלטת על 5 ~ 20 סל"ד באמצעות מנוע המרת תדר. המהירות איטית והפעולה חלקה ושקטה. בהשוואה למכונת סחיטה צנטריפוגלית, הרעש מופחת משמעותית, וגם הבלאי בין החלקים הדינמיים והסטטיים מופחת. בהשוואה למייבש מסוג פלטה ומסגרת, מייבש מסוג הבורג מממש פעולה רציפה. לאחר שהמפעיל מתאים את קצב זרימת הבוץ, את מהירות ציר הבורג ואת מינון חומר הקרישה, מייבש מסוג הבורג פועל ברציפות ובצורה חלקה ללא פעולות אחרות. יש לסדר את הרכב להובלה החוצה רק כאשר דלי הבוץ מלא, על מנת לממש פעולה ללא השגחה.
יישום מכונת סחיטת מים עם בורג מפל בתחנת כוח
מכונת סחיטת בורגי ערימה נמצאת בשימוש נרחב בטיפול בשפכים עירוניים, אך היא נמצאת בשימוש נדיר בתהליך טיפול במים של תחנות כוח. היא מתאימה לטיפול מקדים של מים גולמיים ולהתייבשות בוץ במערכת שפכים מסיר גופרית. נכון לעכשיו, החברה התקינה מכונת סחיטת בורגי ערימה במערכת טיפול בשפכים מסיר גופרית, ושתי מכונות סחיטת בורגי ערימה במערכת הטיפול המקדים במים גולמיים. מאז הפעלתה, הפעולה יציבה וללא השגחה.
בהשוואה למכונת ייבוש מים באמצעות לוחות ומסגרת ולמכונת ייבוש מים צנטריפוגלית, לתעשיית החשמל יש הבנה יחסית מועטה של מודל זה, חוסר במידע רלוונטי וניסיון שימוש, עם מספר קטן של תחנות כוח שהחלו להשתמש בתהליך ייבוש הבוץ הזה, ביצועיו המעולים ועומס התחזוקה הנמוך יותר, כך שיותר אנשי מקצוע כימיים החלו לשים לב למודל זה. עבור סוגים שונים של תרחיף שפכים, נדרשים חומרים שונים בבחירת הציוד. עבור בוצה הנוצרת על ידי מערכת טיפול מקדים של מי גלם כללית ובוצה הנוצרת על ידי מים עירוניים, חומר נירוסטה רגיל יכול לענות על הצרכים. עם זאת, עבור שפכים מסירי גופרית עם תכולה גבוהה של יוני כלוריד ויוני סולפט, נדרשת בחירת פלדה עמידה יותר בפני קורוזיה, עם צינורות ואביזרים תומכים. יש גם לבחור את דרגת עמידות הקורוזיה המתאימה.
הרכב מערכת סחיטת בוצה בורגית
מערכת מכונת סחיטת המים באמצעות בורג מורכבת ממשאבת בוץ להמרת תדר, מיכל ערבוב פלוקולציה, רכיב סחיטת המים באמצעות בורג, מערכת הכנה ומינון של חומר קרישה ומערכת ריסוס מים. הבוץ הנפלט ממערכת הטיפול המקדים במים גולמיים נשלח למיכל ערבוב פלוקולציה על ידי משאבת בוץ להמרת תדר, מעורבב עם חומר הקרישה, מעורבב באופן שווה, מתעבה לגוש סיגים גדול, ונשלח למודול סחיטת המים באמצעות בורג להשלמת התייבשות. המערכת מצוידת במערכת שטיפה לשטיפת כמות קטנה של בוץ וסיגים הנפלטים מסדקים במשטח הבורג כדי לשמור על ניקיון הציוד.
מערכת מחלקה אוטומטית (מכונת הקצפה אוטומטית). מכונת סחיטת המים באמצעות בורג הערימה צריכה להוסיף באופן רציף חומר עזר לקרישה, כמות חומר העזר לקרישה גדולה, והחסכון ברכישת חומר עזר לקרישה נוזלי ירוד. המערכת מצוידת בדרך כלל בציוד הכנה אוטומטי של חומר עזר לקרישה. הציוד מורכב ממיכל אבקה יבשה, מיכל הכנה, מיכל ריפוי ומיכל אחסון. אבקת פוליאקרילאמיד יבשה מוזנת במדויק ובאופן שווה לתוך מתקן חלוקת המים המונע על ידי בורג ההזנה המונע על ידי מנוע המרת תדרים. לאחר ערבוב רציף ואחיד עם מים, היא נופלת לתוך מיכל ההכנה, ומתמוססת ומעורבבת באופן שווה תחת פעולת המערבל. הנוזל המעורבב זורם לתוך מיכל הריפוי, תוך ערבוב וריפוי נוספים, ולבסוף זורם לתוך מיכל האחסון לשימוש. באמצעות בקרת מתג מפלס הנוזל של מיכל האחסון, ניתן לממש את הפעולה האוטומטית של מתקן המחלק האוטומטי. בהתאם למפלס הנוזל של מיכל האחסון, ניתן להתחיל אוטומטית את הכנת הנוזל. ניתן לשלוט בנוזל המוכן של חומר הקרישה באמצעות השסתום החשמלי של תיבת המינון של חומר הקרישה, וניתן להוסיף את חומר הקרישה באופן אוטומטי לתיבת המדידה.
בעיות שנתקלו בהן בשימוש
1. בעיית התאמה של מינון תרחיף ומינון סיוע הקרישה
יש להתאים את כמות חומר הקרישה לקצב זרימת הבוץ כדי לשלוט בתכולת המים בבוץ. כאשר כמות חומר הקרישה גדולה, לא קל לסנן את המים בבוץ מפער הלמינציה בגלל תכולת חומר הקרישה, צמיגות המים עולה, ואפקט ההפרשה והשיחול שלאחר מכן מחמיר, וכתוצאה מכך בוץ גרוע. כאשר כמות חומר הקרישה קטנה, אפקט ההפרדה של חלקיקים מוצקים ומים בבוץ גרוע, וחלקיקי הבוץ חוסמים את פער הלמינציה, כך שחלחול המים נחסם ותכולת הלחות של הבוץ תגדל. בשימוש, ניתן לקבוע את טווח המינון הסביר של חומר הקרישה באמצעות מבחן כוונון גליל כדי להשיג אפקט התייבשות משביע רצון.
2. כוונון מרווח של לוחית לחץ הגב של הבוץ של מכלול הבורג
גודל הפער של לוחית הלחץ האחורי של הבוץ במכלול הבורג ישפיע על תכולת הלחות של הבוץ. פער קטן של לוחית הלחץ האחורי ידרוש כוח הנעה גדול כאשר הבוץ נלחץ מהפער. במקביל, הלחץ בחלל הבוץ של מקטע הסחיטה יגדל, ואפקט הבליטה של הבורג יגדל. הבוץ מתקשה, מומנט הבליטה של הבורג גדל, וקל לגרום לנזק לשבר בבורג.
3. ריכוז הכנת סיוע קרישה
כאשר ציוד ההכנה האוטומטי של חומר הקרישה פועל, הריכוז המוגדר גבוה מדי, וכמות האבקה היבשה הנשלחת על ידי בורג הזנת האבקה היבשה גדולה, ולא ניתן לפזר אותה בזמן ובאופן שווה במים במחלק המים, מה שעלול לגרום בקלות להצטברות גושים וחסימה במיכל ההכנה ולנזילות ירודה. יש צורך לשלוט בריכוז חומר הקרישה בצורה סבירה, ולקבוע את המהירות המתאימה של בורג האבקה היבשה במהלך הבדיקה, כך שמיכל ההכנה לא יצטבר בתהליך ההכנה. לנוזל הקרישה המרוכך יש נזילות מתאימה, וניתן לממש את הפעולה האוטומטית של ציוד הכנת חומר הקרישה תוך עמידה בדרישות המינון. באופן כללי, ניתן לכוונן את ריכוז חומר הקרישה ל-0.4 ~ 0.5ppm.
בנוסף, עקב צמיגות חומר הקרישה, יש לקחת בחשבון במלואה את התנגדות הצינור ממיכל האחסון לתיבת המדידה. ניתן להשתמש בצינור ובשסתום בעלי קוטר גדול בתכנון כדי למנוע זרימה ירודה וזרימת יציאה נמוכה מזרימת הכניסה של ציוד ההכנה, כך שמפלס הנוזל במיכל האחסון עולה ויורד שוב ושוב, מפעיל את מתג מפלס הנוזל המותקן במיכל האחסון, ומפעיל ומפסיק לעתים קרובות את כל מערכת ציוד הכנת חומר הקרישה.
4. חסימות חשמל ממושכות
קל לציר הבורג להיתקע כאשר ציוד הסרת הבוץ של הבורג מוערם מופעל לאחר כיבוי ממושך. הסיבה העיקרית לכך היא שהבוץ שנותר במכלול הבורג מתייבש בהדרגה, ובלוק הבוץ היבש והקשה נחסם ביציאת הבוץ לאחר ההפעלה, וכתוצאה מכך עולה הלחץ בכל יחידת הסרת הבוץ, ואז שאריות הבוץ בחלק האחורי מתייבשות יתר על המידה ומתקשות. כל ציר הבורג מגביר את התנגדות הסיבוב עקב בלוק הבוץ הקשה וההתנגדות הגבוהה, והאזעקה נפסקת כאשר הוא חורג מהמומנט המרבי של מנוע ציר הבורג. אפילו עקב מומנט מוגזם הנגרם מנזק ריתוך ציר הבורג. לכן, בכל כיבוי של מכונת הסרת הבוץ של הבורג המוערם, יש להפסיק תחילה להזין בוץ לרכיב הבורג המוערם ולהמשיך לפעול במשך 10 דקות כדי לפרוק לחלוטין את הבוץ והסיגים בציר הבורג, או להשתמש במצב פעולה רציף בתדר נמוך כדי להפחית את ההשפעה של כיבוי ממושך. ניתן להשתמש בו גם כדי לשחרר את מחיצת פתח הבוץ כדי לנקז לחלוטין את שאריות הבוץ במכלול הבורג לשימוש ארוך טווח.
5. תחזוקה ושיפוץ לאחר פעולה ארוכת טווח
לאחר שנתיים של פעולה, בלוק בוץ נתקע בפיר הבורג, והבעיה עדיין התרחשה שוב ושוב לאחר פירוק וניקוי. על ידי מדידת הפער בין פיר הספירלה לטבעת הנעה, נמצא כי הפער בין הפלטה הספירלית לטבעת הנעה של פיר הספירלה מגיע ל-5 ~ 6 מ"מ בממוצע. הטבעת הנעה חותכת חריצים אחידים לאורך הקצה החיצוני של הפלטה הספירלית עקב חיתוך צולב אלכסוני של הטבעת הנעה של הפלטה הספירלית. אנשי התחזוקה טוחנים את החלק הבולט של החריץ בתהליך הפירוק והתחזוקה הקודם, מה שמקטין את הקוטר החיצוני של הפלטה הספירלית ומגדיל את הפער המתאים בין פיר הספירלה לטבעת הנעה. כאשר סיגי הבוץ נלחצים, הם זורמים חזרה לצד האחורי של פיר הספירלה בלחץ נמוך יחסית, וכתוצאה מכך התייבשות מוגזמת במחזור הדם, ייבוש והתקשות של סיגי הבוץ בפיר הספירלה, מה שמשפיע על הזרימה ליציאת הבוץ ומוביל לחסימה. לאחר שנתיים של שימוש, הבלאי קטן מ-0.1 מ"מ, והחלק העיקרי של הבלאי הוא הקצה החיצוני של הפלטה הספירלית. לאחר תיקון הקצה החיצוני של לוח הספירלה, הפער הממוצע בין לוח הספירלה לטבעת הנעה הוא 1-1.5 מ"מ. לאחר ההתקנה מחדש, מוט הספירלה המתוקן מושווה למטען הספירלה החדש הרזרבי, ומצב פריקת הבוץ של מוט הספירלה המתוקן זהה לזה של מוט הספירלה החדש. הביצועים המקוריים של הציוד שוחזרו, ולא התרחשה חסימה בבוץ לאחר 3 חודשי פעולה.
היתרונות של ציוד סחיטת בוצה בורגית
1) מהירות נמוכה ורעש נמוך. לציוד המסתובב בפעולה מהירות סיבוב נמוכה, צריכת חשמל נמוכה, פעולה יציבה ללא רעידות ורעש קל, מה שעוזר להפחית בלאי ולהאריך את חיי הציוד.
2) קל ליישם את השלט רחוק. הציוד הפעיל בודק את מצב הבוץ במהלך בדיקה שוטפת, ומתאים את מינון חומר הקרישה ואת מהירות ציר הבורג דרך מערכת DCS מרחוק כדי לשלוט על אפקט ייצור הבוץ.
3) כמות קטנה של תפעול ותחזוקה. הציוד פועל בצורה חלקה, צריכת הבלאי של החלקים הנעים קטנה, יכול לעמוד בפעולה רציפה לטווח ארוך, ואינו דורש תחזוקה תכופה.
4) חיסכון במקום. מכונת סחיטת המים עם בורג קטנה בגודלה ובעלת טביעת רגל קטנה, מה שעוזר לחסוך מקום.
5) כוונון גמיש של התפוקה. על ידי כוונון תדר משאבת הבוץ כדי לשלוט באספקת הבוץ וכוונון מהירות ציר הבורג של מכלול הבורג, ניתן לכוונן בצורה חלקה את התפוקה של הציוד כך שתתאים לייצור הבוץ, ולשמור על פעולה חלקה של מערכת טיפול במים גולמיים.
6) טווח הסתגלות רחב של ריכוז וטיפול בבוץ. ריכוז הבוץ המתאים הוא 10 ק"ג/מ"ק, השווה לריכוז הבוצה של מערכת הטיפול המקדים במים גולמיים. ניתן להשתמש בו לטיפול בהתייבשות ללא תהליך ריכוז. לשינוי ריכוז הבוץ יש השפעה מועטה על עבודת מכונת הסחיטה מסוג בורג, ותכולת הלחות של הבוץ היא למעשה קבועה.
יישום פרוספקטיבי של מייבש בוצה בורגי
עם ההתפתחות המתמשכת של תעשיית החשמל, רמת האוטומציה הולכת וגדלה, ותפעול ידני מוחלף בהדרגה בבקרה אוטומטית. האמינות והיציבות של פעולת הציוד הן הגורמים המרכזיים המשפיעים על הפעולה האוטומטית. חברות מפחיתות את השימוש בכוח אדם, וכמות הציוד הנשלטת על ידי כל עובד עולה מאוד, מה שמציב דרישות גבוהות יותר לציוד ללא השגחה. כיום, מסירי לחות מסוג "פלטות ומסגרת" ומסירי לחות צנטריפוגליים נמצאים בשימוש נרחב בתהליכי טיפול במי גלם של מפעלי חשמל. מסירי לחות מסוג "פלטות ומסגרת" שייכים לציוד הפועל לסירוגין, וקשה לנקות את הבוץ שנתקע על שכבת הפירוק של בד הלחץ במהלך הפעולה, ולכן יש לנטר אותו ולנקות אותו באופן ידני במקום. אורך חיי בד הלחץ מוגבל, ויש להחליפו באופן קבוע. עם זאת, למכונת סחיטת המים הצנטריפוגלית יש מהירות גבוהה, דרישות דיוק גבוהות למסבים ולחלקים מסתובבים אחרים, עומס עבודה גדול לתחזוקה, עלות גבוהה של חלקים מדויקים ורעש גבוה בפעולה הן בעיות נפוצות יחסית. לאחר ניפוי שגיאות, מכונת סחיטת הבורג המדורגת יכולה להשיג פעולה רציפה ויציבה, מהירות בורג נמוכה בפעולה, רעש נמוך, התאמת תכולת לחות הבוץ המתאימה, בלאי הציוד קטן ועומס התחזוקה קטן. אנשי התפקיד מבצעים בדיקות סדירות, ומכווננים את מינון חומר הקרישה בהתאם למצב הבוץ כדי לשלוט בתכולת הלחות של הבוץ בטווח מסוים. לזרימת הזנת משאבת הבוץ טווח כוונון רחב, וניתן לכוונן את הפלט בצורה חלקה בין זרימה נמוכה לזרימה מדורגת. עם כוונון מינון חומר הקרישה, ניתן לכוונן את רמת הפלט בצורה חלקה. מכונת סחיטת הבורג מצוידת בהפעלה ועצירה בשלט רחוק, בשילוב עם התקן מחלק אוטומטי של חומר הקרישה, מערכת בקרת תוכניות DCS הוטמעה כדי לעמוד בדרישות ההפעלה מרחוק והבקרה האוטומטית.
בתהליך ייצור החשמל, דרישות החיסכון במים הולכות וגדלות, והשימוש במים עירוניים העלה דרישות גבוהות יותר לטיפול מקדים במי גלם בתחנות כוח. פטריות וחומר אורגני במים גדלו בכמויות גדולות, וייצור הבוצה גדל בהתאם. הבוצה דביקה, וכאשר משתמשים במכונת סחיטת פלטות ומסגרת כדי לסחוט את הבוץ, הבוץ נקשר בקלות לבד הסינון של מכונת סחיטת פלטות ומסגרת בתהליך העבודה. שיעור הבוצה הביולוגית קטן יחסית, מה שגורם גם לקשיים בתהליך הסחיטה של מכונת סחיטת צנטריפוגלית. יישום מכונת סחיטת בורג יכול להתאים את מרווח מחיצת הבוץ בהתאם לאופי הבוצה, ולשלוט בתכולת הלחות של הבוץ בהתאם להתאמה סבירה של מינון סיוע הקרישה, על מנת לענות על הצרכים של סוגים שונים של סחיטת בוצה.
ביישום טיפול בשפכים באמצעות הסרת גופרית בתחנות כוח, יש צורך לבחור מכונת סחיטה בורגית מוערמת המתאימה למערכת סחיטה עם חומרים בעלי ריכוז גבוה של יוני סולפט ויוני כלוריד, כדי למנוע קורוזיה מהירה ונזק של פלדת אל-חלד רגילה בסביבה קשה. סיגי צמנט מהסרת גופרית הם בעלי צמיגות גבוהה יחסית, ולכן בעיית ההידבקות המתרחשת לעתים קרובות בהפעלת מכונת סחיטה מסוג פלטה ומסגרת ניתנת לפתרון טוב יותר ביישום מכונת סחיטה מסוג בורג.
מכונת סחיטת הבורג המוערמת יכולה לשמש באופן נרחב גם לסינון ואיסוף של חלקיקים במים. לדוגמה, במהלך התפרצות של ציאנובקטריה באזור מים, היא משמשת לאיסוף ציאנובקטריה במים. המים המעורבים המכילים מספר רב של ציאנובקטריות מוזרקים ברציפות למכונת סחיטת הבורג המוערמת, והציאנובקטריות המיובשות נאספות ברציפות בשקיות, עם יעילות איסוף גבוהה ותפעול קל.
תחומי יישום אחרים, כגון טיפול בריכוך מים גולמיים באבן גיר, טיפול בהתייבשות של בוץ בציוד לטיפול במי ברז עירוניים, טיפול בכמות גדולה של תרחיף הנוצר מהפרדת חלקיקים בתעשיות אחרות וכו', מכונת סחיטת בורג היא גם בחירה אידיאלית, בשילוב עם יישום מערכת בקרה אוטומטית, לשיפור רמת הבקרה האוטומטית הכוללת מועילה מאוד.