פתרון טיפול לייבוש בוצה:
סטטוס יישום וניתוח מקרה של תהליך דו-שלבי של ייבוש שכבה דקה אופקית בתחום ייצור חשמל משריפה מעורבת של בוצה
מאמר זה מציג בפירוט את התהליך הדו-שלבי של מכונת ייבוש בוצה אופקית דקה, ומנתח את פרויקט הרחבת הטיפול והסילוק של בוצה בפארק במבוק כדוגמה. למכונת ייבוש בוצה אופקית דקה קיבולת עיבוד יחידה גדולה, בטיחות גבוהה, איטום טוב, פחות גזי פליטה וסביבת סדנה ידידותית. בהתבסס על היתרונות של תהליך דו-שלבי של ציוד ייבוש בוצה אופקית דקה בבטיחות, גמישות, כלכלה והיבטים אחרים, תהליך ייבוש בוצה זה מיושם יותר ויותר בתחום ערבוב בוצה וייצור חשמל, וניתן להשתמש בו כאחד התהליכים המועדפים לפרויקטים של טיפול וסילוק בוצה בתחנות כוח. עם הפיתוח המהיר של העיר, כמות השפכים ממשיכה לעלות, וההתקדמות בשדרוג מתקני טיהור שפכים ממשיכה להאיץ, וכתוצאה מכך עלייה משמעותית בתפוקת הבוצה. עד סוף 2016, נפח טיפול השפכים של סין הגיע ל-150 מיליון מ"ק/יום, וכמות הבוצה הכוללת היא כמעט 30 מיליון טון. ההערכה היא שתפוקת הבוצה של סין תעלה על 60 מיליון טון עד 2020 בהתבסס על תכולת לחות של 80%. הבוצה הנוצרת בתהליך איסוף וטיפול בשפכים עירוניים עשויה להכיל מתכות כבדות, פתוגנים, וירוסים, מיקרואורגניזמים ומספר רב של חומרים אורגניים רעילים. אם לא מטופלים וסולקים כראוי, הם יגרום לזיהום משני חמור לסביבה סביב אזור הפליטה ותאיים על בריאות האדם. בעיית הטיפול והסילוק של הבוצה הפכה לבעיה סביבתית בולטת במצב הנוכחי. כיום, שיטות הטיפול העיקריות בבוצה כוללות ריכוז, התניה, התייבשות, ייבוש וכו', בעיקר ריכוז, התניה והתייבשות, אך קצב הייבוש עדיין נמוך. סילוק בוצה מתייחס ליעד הסופי של הבוצה לאחר הטיפול. כיום, שיטות סילוק הבוצה העיקריות כוללות הטמנה סניטרית, ניצול קרקע, ניצול חומרי בניין לאחר שריפה וכו', שביניהן הטמנה סניטרית היא השיטה הנפוצה ביותר. מצד אחד, עקב התקנים המחמירים יותר ויותר ומשאבי הקרקע המוגבלים הזמינים, הטיפול והסילוק של ייבוש ושריפה הופכים נפוצים יותר ויותר.
תהליך ייבוש בוצה דק אופקי בשני שלביםייבוש בוצה הוא תהליך המשתמש באנרגיית חום או בחום פסולת תעשייתי ובחום פסולת הנוצר משריפת דלקים מאובנים כדי לאדות במהירות את המים בבוצה באמצעות טכנולוגיה וציוד מיוחדים. ייבוש בוצה מסיר את המים בבוצה, על מנת להשיג את מטרת ייבוש הבוצה, הפחתת נפח הבוצה, שיפור הערך הקלורי של הבוצה, ובמקביל מימוש הפחתה וייצוב הבוצה. תהליך דו-שלבי של ייבוש בוצה דק-אופקי הוא אחד התהליכים המרכזיים של פרויקטים גדולים של ייבוש בוצה כיום, שהוא תהליך ייבוש חימום עקיף המשתמש בקיטור רווי או שמן הולכת חום כמדיום חום.
ציוד ליבה
הציוד המרכזי בתהליך דו-שלבי של ייבוש בוצה דק-שכבתי אופקי הוא מכונת ייבוש דק-שכבתי אופקית. מוצרי הציוד הסביבתי הקשורים של חברת Xinjieyuan Environmental Protection Technology Co., Ltd. כוללים את תחומי הפטרוכימיה, התרופות, המזון, הסביבה והאנרגיה. לחברת Xinjieyuan מרכז מחקר ופיתוח מוצרים מקיף ובסיס בדיקות. החברה היא מובילה עולמית בפתרונות הפרדה תרמית עבור חומרים מעורבים עקשן וטכנולוגיית אידוי דק-שכבתי, וכן מובילה בפיתוח וייצור ציוד לייבוש חומרים בעלי צמיגות גבוהה.
האיור מציג את תרשים המבנה של מכונת ייבוש שכבה דקה אופקית. מכונת ייבוש שכבה דקה אופקית מורכבת בעיקר משלושה חלקים: מעטפת, רוטור ולהב, ומנגנון הנעה. המעטפת היא כלי לחץ, ואת מעיל המעטפת ניתן למלא בקיטור רווי או שמן הולכת חום כמדיום חום של תהליך ייבוש הבוצה. החומר הוא פלדת דוד עמידה בטמפרטורה גבוהה בתקן אירופאי. הדופן הפנימית היא חלק העברת החום במגע עם הבוצה, המספק את אזור חילופי החום העיקרי ואת נושא השכבה הדקה של הבוצה. עמידות בפני קורוזיה ועמידות בפני שחיקה טובים יותר מחומרים אחרים; הרוטור הוא ציר חלול אינטגרלי, וטכנולוגיית העיבוד המיוחדת שלו יכולה להבטיח שהרוטור לא יגרום לעיוות בזמן שהוא מחומם וסיבוב במהירות גבוהה, והמרחק בין הקצה החיצוני של הלהב לדופן הפנימית נשמר תמיד על 5-10 מ"מ. תחת סיבוב הרוטור וציפוי הלהב, הבוצה הנכנסת למייבש תיצור שכבה דקה דינמית על הדופן הפנימית באופן אחיד, ושכבת הבוצה הדקה מתעדכנת כל הזמן. היא ממשיכה להתייבש כשהיא מתקדמת לעבר היציאה.
זרימת התהליך
לאחר סחיטת צנטריפוגה, הבוצה הרטובה עם תכולת לחות של 80%-85% מועברת לסילו הבוצה הרטובה באמצעות כלי רכב או צינור. הסילו מצויד במסגרת הזזה כדי למנוע הצטברות של בוצה, והתחתית מצוידת בבורג פריקה ומשאבת להזרמת בוצה רטובה.
משאבת הובלת הבוצה הרטובה מעבירה את הבוצה לפתח מייבש השכבה הדקה, והבוצה הנכנסת למייבש השכבה הדקה מצופה על פני הדופן החמה על ידי הלהב שעל הרוטור. הלהב לא רק מסתובב שוב ושוב ומערבב את הבוצה על פני הדופן החמה, אלא גם דוחף אותה קדימה אל פתח יציאת הבוץ. בתהליך זה, המים בבוצה מחוממים ומתאדים לאדי מים, אשר נעים בכיוון הפוך עם הבוצה בתוך מכונת הייבוש ונכנסים למערכת עיבוי גזי הפליטה ממיכל הפליטה שמעל פתח הזנת הבוצה.
לאחר שגז הזנב של האידוי שנוצר במכונת ייבוש הסרט הדק נכנס למערכת העיבוי דרך תיבת הפליטה, הוא נכנס תחילה למעבה. במעבה, אדים פסולת נשטפים במים, והמים מתעבים מגז הזנב של האידוי. כמות קטנה של גז שאינו מתעבה (חומר נדיף באוויר ובבוצה) נפלטה ממערכת הייבוש על ידי מאוורר הפליטה לאחר הפרדת טיפות על ידי מתקן הסרת אדים ומעובדת במערכת הסרת ריחות או במערכת השריפה. כמות גז הפליטה הנפלטת על ידי מערכת הייבוש העצמי היא קטנה מאוד, רק 5%-10% ממי האידוי של המערכת. מאוורר גז הפליטה מעביר את כל מערכת הייבוש למצב לחץ שלילי כדי למנוע הצפת ריחות ואבק.
הבוצה היבשה עם תכולת לחות של 30%-40% המופקת ממכונת ייבוש שכבה דקה מיובשת עוד יותר במכונת ייבוש ליניארית שלאחר מכן, וניתן לייבש את תכולת הלחות המינימלית ל-5%. כאשר הבוצה היבשה מאוחסנת באופן זמני, מקרר הבוצה מוקם. הבוצה לאחר ייבוש על ידי מייבש ליניארי מקוררת תחילה, וטמפרטורת הבוצה יורדת מתחת ל-50 מעלות צלזיוס כדי לשפר את הבטיחות ולמנוע מהבוצה להתלקח או להתלקח באופן ספונטני. לאחר מכן היא נשלחת לסילו הבוצה היבשה לאחסון דרך שסתום הפריקה ומסוע הגירוד בתורו. כאשר מערכת השריפה שלאחר מכן מחוברת, ניתן לחבר את מערכת הייבוש ישירות למערכת השריפה בטור דרך ציוד ההולכה. תהליך ייבוש שכבה דקה אופקית דו-שלבית יכול לעמוד בדרישת האינרטיפיקציה העצמית במערכת באמצעות המים המתאדים בבוצה. במקרה של הפעלה וחירום, משתמשים בקיטור בלחץ נמוך, מים מתוקים או גז חנקן כמדיום האינרטיפיקציה של מערכת הייבוש. מנתח תכולת החמצן ממוקם ביציאה של מיכל הפליטה, וניתן לממש את הפעולה הבטוחה והיציבה של מערכת ייבוש הבוצה על ידי שליטה בתכולת החמצן במערכת הייבוש.
יתרונות התהליך
1) בטיחות: אטימות טובה של מערכת ייבוש בוצה דקה, שמירה על לחץ מיקרו שלילי של -0.5 עד -1kPa, ללא ריחות וגלישה של אבק; המערכת יכולה להיות אינרטית עצמית ולקבוע מגוון אמצעים אינרטיים, תכולת החמצן בפרויקטים עירוניים נשלטת מתחת ל-5%; טמפרטורת בוצת הייבוש ביציאה מהמייבש יכולה להגיע ל-100 ℃, מה שיכול למלא באופן מלא את תפקיד העיקור ולעמוד בתקן EPA503 של קוד סילוק הבוצה של הסוכנות להגנת הסביבה של ארה"ב. אין אירועי בטיחות בהיסטוריית היישום. 2) יציבות: בפרויקט שריפת בוצה ופחם שיתופית, כאשר תכולת הלחות של הבוצה הנכנסת לדוד תחנת הכוח גדולה, קל להשפיע לרעה על ציוד הדוד, מה שעלול להוביל נזק חמור לציוד. ראשית, הדופן הפנימית של הכבשן נשטפת ונשחקת קשות, ושנית קל להוביל לחסימה של מערכת ההולכה, וכתוצאה מכך כיבוי הכבשן. תהליך דו-שלבי של ייבוש בוצה בשכבה דקה בעל תכולת לחות נמוכה בבוצה, ויכול להשיג התאמה מהירה של תכולת לחות הבוצה בין 20% ל-33% על ידי התאמת לחץ הקיטור במכונת הייבוש. בהשוואה לתהליכים אחרים, יש לו יתרונות ברורים והוא ממלא תפקיד חיובי בשמירה על יציבות ציוד תחנות הכוח ותפעול רשת החשמל.
3) פשוט: האחידות והגרנולציה של תוצרי הבוצה יכולות לשפר את יציבות פעולת דוד תחנת הכוח. תהליכים אחרים דורשים הגדלת ציוד ריסוק או גרנולציה, בעוד שמייבש שכבה דקה יכול לבצע גרנולציה עצמית, התוצר הוא בוצה גרנולציונית אחידה, ללא ציוד גרנולציה נוסף; מספר קטן של ציוד עזר, טביעת רגל קטנה, תפעול ובקרה פשוטים; ללא זרימת גז נשא, ללא ערבוב חוזר של בוצה; על פי "תקנות תחזוקת כלי לחץ", כל מיני מכונות ייבוש צריכות לבצע בדיקה תקופתית של הדופן הפנימית, תחזוקת מכונת ייבוש שכבה דקה ללא ציוד הרמה אחר, תחזוקה נוחה ויעילה.
4) גמיש: מגוון רחב של יישומים, מתאים למגוון סוגי בוצה, יכול לקבל לתוך הבוץ תכולת לחות של 65%-90% בוצה רטובה; התהליך הדו-שלבי יכול לייצר כל מוצר עם תכולה מוצקה אחידה. זמן ההתחלה, העצירה והריקון קצר, ואין צורך בפעולת ניקוי כדי להתחיל מחדש. 5) חסכוני: יעילות אידוי גבוהה. בפרויקט שריפת בוצה משותפת, ניתן להשתמש ישירות בקיטור של תחנת הכוח כמדיום חום. מי האידוי למטר מרובע של מייבש שכבה דקה יכולים להגיע ליותר מ-45 ק"ג לשעה. ניתן לשלב פרויקטים עירוניים עם מערכות אחרות (כגון מערכת העיכול), כדי להשיג יעילות גבוהה של יותר מ-80% של שחזור אנרגיית חום; עלות תחזוקה נמוכה, בדיקה שנתית אחת בלבד של 5-10 ימים בשנה; ריח קטן מאוד, עלות טיפול נמוכה; בקרה אוטומטית לחלוטין, דרישות ניטור נמוכות.
מקרה בוחן של תהליך דו-שלבי של ייבוש בוצה בשכבה דקה אופקית בתחום ייצור חשמל משריפה מעורבת של בוצה
מטרת השירות של פרויקט הרחבת טיפול וסילוק הבוצה באזור ג'ויואן בשנגחאי היא הבוצה המיובשת הנוצרת מטיפול בשפכים של מפעלי טיהור השפכים הראשון והשני של ג'ויואן ששודרגו לתקן A ו-2.2 מיליון מ"ק/יום לאחר השלמת פרויקט השדרוג וההשלמה החדש. קנה המידה של הבנייה של הפרויקט הוא 223 טון/יום, שווה ערך לנפח בוצה של 80% תכולת לחות של 1115 טון/יום. תצורת המתקן מתחשבת במצב התחזוקה של קו השריפה של השלב הראשון של הפרויקט, וסקל הטיפול השיא של הפרויקט הוא 288.5 טון/יום, שווה ערך לנפח בוצה של 80% תכולת לחות של 1442.5 טון/יום. תהליך טיפול הבוצה מאמץ ייבוש בשכבה דקה בשני שלבים + תהליך ערבוב ושריפה של תחנת כוח. הבוצה המיובשת עם תכולת לחות של 80% מועברת למתקן טיפול הבוצה באמצעות משאית פסולת. לאחר מערכת קליטת ואחסון הבוצה, הבוצה הרטובה נשאבת למערכת ייבוש בוצה דקה, ולאחר מכן תכולת הלחות הממוצעת מופחתת ל-30% (טווח מתכוונן של 20% ~ 30%) לאחר טיפול מערכת הייבוש. הבוצה היבשה שנוצרת מועברת במשאיות סגורות לתחנת הכוח וואיגאוצ'יאו מס' 2 או לתחנת הכוח מס' 3 בשנגחאי לשריפה משותפת עם פחם.
האיור מציג דיאגרמת מערכת ייבוש הבוצה של פרויקט הרחבת טיפול וסילוק הבוצה באזור ז'ויואן. לאחר שמשאית הבוצה שוקלת באמצעות גשר שקילה, הבוצה הרטובה נשפכת לפח קליטה תת-קרקעי, ולאחר מכן מועברת לפח אחסון הבוצה הרטובה דרך מערכת משאבת הבוכנה. לאחר מכן, הבוצה הרטובה מועברת למכונת ייבוש שכבה דקה דרך בורג פריקה ומשאבת בורג. הבוצה הרטובה נכנסת למכונת ייבוש שכבה דקה לשלב הייבוש הראשון, והבוצה היבשה נופלת למכונת הייבוש הליניארית דרך התעלה. הבוצה היבשה מיובשת עוד יותר במכונת הייבוש הליניארית. ניתן להשלים במהירות את תכולת הלחות של הבוצה בטווח של 20%-33% על ידי התאמת לחץ הקיטור במכונת הייבוש. לאחר שלב הייבוש השני, הבוצה נכנסת לבורג הקירור לקירור, ולאחר מכן מועברת לסילו הבוצה היבשה לאחסון זמני דרך שסתום פריקה ומגרד.
גז הזנב האידוי שנוצר על ידי מכונת הייבוש העצמי נע בכיוון ההפוך עם הבוצה, ותיבת הפליטה שמעל מכונת הייבוש העצמי נכנסת למערכת עיבוי גז הזנב שלאחר מכן. גז הזנב האידוי מרוסס ומתעבה במעבה, והגז שאינו מתעבה נכנס למפשיר האדים שלאחר מכן. לאחר הפרדת הטיפות במפשיר האדים, גז הזנב הסופי משוחרר ממערכת הייבוש דרך המאוורר ונכנס למערכת טיפול הריחות לטיפול. תנאי ההנדסה הציבורית המשמשים במערכת ייבוש סרט דק אופקי כוללים בעיקר קיטור רווי, מים למכשירים, אוויר למכשירים, מי קירור במחזור ומים טריים. הקיטור המשמש במערכת הייבוש מגיע מתחנת הכוח ומחולק ל-10 קווי ייצור באמצעות תת-גלילים. מערכת הייבוש מצוידת במערכת לחץ אוויר לאספקת אוויר למכשירים, מערכת שחזור מעובה משמשת לשחזור מעובה הקיטור של מכונת הייבוש, ומערכת מי הקירור במחזור מספקת מי קירור במחזור למערכת. מי השפכים המיוצרים על ידי מערכת הייבוש הם בעיקר מי ריסוס לאחר שטיפת גז הזנב של האידוי עם ריסוס מים בינוני, וחלק זה של השפכים יוחזר למתקן טיהור השפכים לטיפול. גזי הפליטה נכנסים למערכת טיפול הריחות לטיפול מרכזי. לאחר הייבוש, הבוצה נשלחת לתחנת הכוח וואיגאוצ'יאו לשריפה משותפת עם פחם. מערכת ייבוש הבוצה של פרויקט הרחבת טיפול וסילוק הבוצה באזור ג'ויואן עברה בהצלחה את הערכת הביצועים באוגוסט 2020. זמן הריצה השנתי של הפרויקט יכול להגיע ל-8000 שעות, וקיבולת הטיפול השנתית בבוצה יכולה להגיע ליותר מ-400,000 טון. השלמת הפרויקט ותפעולו יפתרו באופן מהותי את בעיית יציאת הבוצה באזור ג'ויואן, ויסייעו לכלכלת שנגחאי להשיג פיתוח בר-קיימא. הם יכולים לספק ייחוס לפרויקטים ביתיים של טיפול וסילוק בוצה עם שריפה משותפת של תחנות כוח.
תַקצִיר
1) למערכת ייבוש שכבה דקה אופקית יש אטימות טובה, יכולה להשיג בקרת תכולת חמצן קפדנית, ובעלת בטיחות גבוהה. לא התרחשה תאונת בטיחות בהיסטוריה של היישום של יותר מ-30 שנה, וזהו אחד מתהליכי הייבוש הבטוחים ביותר בתחום ייבוש הבוצה כיום.
2) בפרויקט ייצור חשמל של ערבוב ושריפה של בוצה, השליטה על צורת הבוצה היבשה ותכולת הלחות היא קריטית מאוד, דבר שישפיע על פעולת מערכת השריפה שלאחר מכן של מערכת הייבוש. מצד אחד, תהליך ייבוש שכבה דקה אופקית דו-שלבית יכול לייצר מוצרים גרגיריים בעלי גודל חלקיקים אחיד וללא אבק, ומצד שני, ניתן לבצע במהירות התאמה של תכולת הלחות על ידי שינוי לחץ הקיטור ומהירות מכונת הייבוש הליניארית הדו-שלבית. שליטה טובה על צורת הבוצה היבשה ותכולת הלחות שלה יכולה להבטיח פעולה יציבה של המערכת כולה.
3) ייבוש בוצה דו-שלבי בשכבה דקה אופקית וסילוק שיתופי הוא מגמת פיתוח של טיפול וסילוק בוצה עירונית, שיש לה יתרונות ברורים בבטיחות, יציבות, אמינות, מתקדמים ועוד. יישום תהליך ייבוש בוצה דו-שלבי בשכבה דקה אופקית בסילוק שיתופי של בוצה הוא בחירה מדעית וסבירה לטיפול וסילוק בוצה עירונית כיום.
