工業用撹拌式スラッジ薄膜乾燥機スラリー処理乾燥機
プロジェクト紹介
経済の急速な発展と工業企業の生産価値の継続的な向上、および都市化の急速な進展に伴い、工業廃水と都市下水の排出量と処理量も日々増加しています。下水・廃水処理施設の全面的な普及、下水・廃水処理効率の向上、下水・廃水処理度の深化に伴い、汚泥排出量も急増しています。汚泥処理と処分は、下水処理産業の発展を制限するボトルネック問題となっています。
国が発行した「都市下水処理場の汚泥処理と処分に関する技術ガイドライン」によると、汚泥の処分方法としては、土地利用、衛生埋立地、建材利用、乾式焼却の4つが提案されています。農業、埋立地、海洋などの面で汚泥の制約と悪影響がますます顕著になっているため、汚泥乾燥焼却処理と処分方法はさまざまな国で広く使用され、広く推進されており、現段階では汚泥乾燥焼却が最も重要で理想的な技術的処分方法の1つになることは間違いありません。
企業から発生する汚泥は、危険廃棄物、乾燥後の製品の焼却・処分、蒸気熱源の必要性などの技術的特徴があるため、その安全性、技術適応性、経済適応性、応用・推進性を総合的に考慮し、すでに稼働している汚泥乾燥に使用する乾燥工程設備のタイプと合わせて、流動床式、二段式、薄層式、パドル式、ディスク式、スプレー式の6種類の汚泥乾燥工程設備を比較・選定しました。上記6種類の乾燥設備の技術的成熟度、システム安定性、運転安全性、処分環境保護を考慮して、最終的に薄膜乾燥工程設備のタイプを決定しました。
薄膜乾燥機の動作原理
1. 薄膜乾燥機の機器構成
一般的に、薄膜乾燥機は、加熱層を備えた円筒形のシェル、シェル内の回転ローター、およびローターの駆動装置で構成されています。ローターにはさまざまな形状と仕様のパドルが装備されており、パドルとローターはボルトで固定されており、組み立てモードは柔軟に調整でき、汚泥特性と処理能力の変化に適応できます。薄膜乾燥機のシェル全体はセクションに組み合わされています。さまざまな処理要件に応じて、複数の加熱エリアに分割でき、個別の制御、温度調整、柔軟なスイッチなどの操作要素を実現できます。
2. 薄膜乾燥機による汚泥処理プロセスと物質移動の説明
スラッジ薄膜乾燥機の機械全体は水平に配置され、設置されています。加熱層を備えた円筒形のシェルとシェル内の回転ローターは両方とも水平です。ローターにはさまざまな種類のブレードが取り付けられており、ブレードと高温壁の間隔は5〜10 mmです。これらのブレードの配置はローターに埋め込まれており、合計18列のブレードが乾燥機バレルの円周に沿って放射状に配置されています。
スプレッドブレードは、ローターの泥入口端と泥出口端に分布しています。シリンダーの泥入口端の各列には、4枚のスプレッドスクレーパーブレードが取り付けられており、列線に対して45°の角度で取り付けられています。このような設置の目的は、スラッジがシリンダーに入った後、すぐにホットウォールの表面に付着し、排出端に搬送する機能を実現することです。合計72枚。泥端の各列には、エンドカバースプレッドスクレーパーブレードが2枚取り付けられており、供給端のスプレッドスクレーパーブレードは45°の斜めの角度で取り付けられており、設置の目的は、排出時に製品の慣性力を緩衝し、重力による自由排出機能を実現することです。合計36枚。
伝達ブレードはローターの中央部に分散配置されており、各列に40枚のブレードが取り付けられており、合計720枚のブレードがあります。
異なるタイプのブレードは、機能から見て、高温壁面における汚泥の分散、拡散、掻き取り、撹拌、逆混合、自己洗浄、輸送という重要な機能を総合的に実現します。要約すると、湿った汚泥が水平乾燥機の一端から進入すると、回転するローターによって直ちに高温壁の表面に連続的に分散され、物質の薄層を形成します。ローター上のブレードが高温壁の表面に分散された湿った汚泥の薄層を連続的に転がすと同時に、ローター上に設置されたガイド角度機能付きの搬送ブレードがローターの円回転とともに回転します。汚泥の薄層化と乾燥の過程で生成された半乾き汚泥粒子は、一定の線速度でローターの軸方向に水平移動し、薄膜乾燥機の他端にある汚泥出口に向かって前進します。薄膜乾燥機の軸長サイズは、供給端から排出端までの水平線だけではなく、水平円筒薄膜乾燥機全体で汚泥の供給と排出を完了します。このプロセスでは、湿った汚泥は蒸気の熱壁によって均一に加熱され、水分が蒸発します。薄膜乾燥機内の湿った汚泥の滞留時間は10〜15分で、起動、停止、排出が速く、設備のプロセス操作と調整制御が非常に速くなります。
3. 薄膜乾燥機の排気ガス回収プロセス
薄膜乾燥機に投入される汚泥の水分含有量は75%～85%（80%として計算）で、薄膜乾燥機で生成される汚泥の水分含有量は約35%です。粒状の半乾き汚泥は、次段の搬送設備を経て次のユニットに搬送されます。薄膜乾燥機の作業過程で発生する水蒸気、排気粉塵、臭気ガスなどの混合キャリアガスは、シリンダー内で汚泥と逆方向に移動し、汚泥投入口上部の排気タンクから配管を通って凝縮器に排出されます。凝縮器では、キャリアガスの水分が蒸気から凝縮され、非凝縮ガスは液滴に分離され、排気ガス誘引通風機を通って乾燥システムに排出されます。薄膜乾燥機のプロセス排気ガスの量は比較的少なく、通常はシステムの蒸発量の5%～10%にすぎません。排気誘引通風ファンにより乾燥システム全体が微小負圧状態となり、臭気ガスや粉塵の溢れを防ぎます。
薄膜乾燥システムの機器選定
1. 薄膜乾燥システムのプロセスフロー
汚泥媒体処理：湿式汚泥受入槽＋汚泥送出ポンプ＋薄膜乾燥機＋半乾式汚泥排出装置＋リニア乾燥機＋製品冷却機。
排ガス媒体処理：蒸発蒸気（混合蒸気）＋排ガスボックス＋凝縮器＋ミストエリミネーター＋誘引通風機＋脱臭装置。
汚泥受入槽内の汚泥は汚泥スクリューポンプによって直接薄膜乾燥機に送られ、乾燥処理されます。薄膜乾燥機の汚泥入口には空気圧ナイフゲートバルブが装備されており、供給ポンプ、供給スクリュー、薄膜乾燥機の安全保護などの設備や検出機器のロジック制御パラメータと連動しています。
薄膜乾燥機本体モデル、単機の正味重量は33,000kg、設備の正味サイズはΦ1 800×15 180、水平配置と設置、薄膜乾燥機に入る汚泥は回転過程でローターによって乾燥機の熱い壁面に均一に分散され、同時にローター上のパドルが熱い壁面の汚泥を繰り返し再混合し、汚泥の出口に向かって進み、その過程で汚泥中の水分が蒸発します。薄層から乾燥後の半乾き汚泥粒子は、汚泥コンベア（汚泥製品の水分含有量の要求に応じて起動）を介して線形乾燥機に輸送され、その後汚泥冷却器に入ります。汚泥製品は、冷却器内を流れる空気とシェルと回転軸内を流れる冷却水によって冷却されます。含水率を80％から35％まで低減します（汚泥含水率35％は薄膜乾燥機単体の工程管理上限値です）。
薄膜乾燥機から排出されるキャリアガスには、多量の水蒸気、粉塵、および一定量の揮発性ガス（主にH2SとNH3）が含まれています。そのまま排出すると、ある程度の環境汚染を引き起こします。そのため、本プロジェクトでは、回転シリンダ内のスラッジの移動方向とは反対の方向にあるキャリアガス収集システムと凝縮器とミスト除去器を検討し、排気ガス中の粉塵と水蒸気を除去します。スラッジ上部の排気管出口は凝縮器に入り、蒸発排気ガスから水を冷却します。間接熱交換により、スプレー水はプレート熱交換器と冷却塔で除去され、節水と汚水排出の削減を実現します。非凝縮性ガス（少量の蒸気、N2、空気、スラッジ揮発分）はデミスターを通過します。最後に、排気誘引通風機によって乾燥システムから脱臭装置に排出されます。
熱源需要は蒸気とし、事業実施場所近傍に敷設された熱供給配管網から供給する。蒸気供給条件は、蒸気圧力1.0MPa、蒸気温度180℃、蒸気供給量2.5t/hとする。
2. 薄膜乾燥工程の主要設備の技術的パラメータ
このプロジェクトの需要に応じて、1セットの汚泥乾燥システムの汚泥処理能力は2.5t / h（水分含有量80％による）と決定され、汚泥水分含有量は35％です。 1台の薄膜乾燥機の1日の汚泥処理能力は60 t / d（水分含有量80％による）、1台の薄膜乾燥機の定格蒸発容量は1.731 t / h、1台の薄膜乾燥機の熱交換面積は50 m2、汚泥入口の水分含有量は80％、汚泥出口の水分含有量は35％です。薄膜乾燥機の熱源は飽和蒸気であり、蒸気供給品質は輸入パラメータです。蒸気温度は180℃、蒸気圧力は1.0MPa、薄膜乾燥機1台の蒸気消費量は2.33t/h、薄膜乾燥機の台数は2台で、1台ずつ使用します。
180℃の飽和蒸気は圧力パイプラインを通じてリニア乾燥機に輸送され、熱源として使用され、半乾き汚泥を間接的に加熱します。半乾き汚泥中の水分はリニア乾燥機でさらに蒸発します。汚泥製品の実際の需要（開始と停止）に応じて、最終汚泥は10％の水分含有量に達し、製品冷却機に進みます。
リニア乾燥機の処理能力は0.769t / h（水分含有量35％）、定格蒸発量は0.214t / h、熱交換面積は50 m2、リニア乾燥機の汚泥入口の水分含有量は35％、汚泥出口の水分含有量は10％、リニア乾燥機の蒸気品質入口パラメータ：蒸気温度は180℃、蒸気圧力は1.0 MPa、リニア乾燥機1台の蒸気消費量は0.253 t / h、数量は1セット装備されています。
キャリアガスコンデンサーの設備タイプは直噴ハイブリッドコンデンサーで、空気吸入量は3500Nm3/h、入口ガス温度は95〜110℃、出口ガス温度は90〜180Nm3/h、出口ガス温度は55℃です。
キャリアガス誘引通風機の設備タイプは高圧遠心ファンで、最大空気吸引量は400Nm3/h、空気圧は4.8kPa、キャリアガス媒体の物理的パラメータ：温度は45℃、湿度は80％〜100％の湿った空気臭気ガス混合物で、乾燥システムは1セット装備されています。
製品冷却器の処理能力は1.8t / h、汚泥入口温度は110℃、汚泥出口温度は≤45℃、熱交換面積は20m2、数量は1台です。
3. 薄膜乾燥機の試運転時の経済的なエネルギー消費の分析
薄膜乾燥プロセスシステムの単独試運転および泥水負荷試運転を約半月行った結果は次のとおりです。
本プロジェクトの薄膜乾燥機1台の設計構成処理能力は60t/日です。現在、試運転期間中の平均湿式汚泥処理量は50t/日（水分含有量79％）で、設計汚泥湿式ベース処理規模の83％、設計汚泥乾式ベース処理規模の87.5％に達しています。
薄膜乾燥機で生産された半乾き汚泥の平均水分含有量は36％であり、リニア乾燥機で排出された半乾き汚泥の水分含有量も36％であり、これは基本的に設計製品の目標値（35％）と一致しています。
汚泥乾燥工場の外部飽和蒸気計で測定したところ、飽和蒸気消費量は25t/日で、蒸気蒸発潜熱の理論的な1日総消費熱量は25t×1 000×2 014.8kJ/kg÷4.184kJ =1.203 871 9×107kcal/日です。乾燥システムの1日平均総蒸発水量は(50t×0.79)-[50t×(1-0.79)]÷(1-0.36)×1 000=23 875kg/日なので、汚泥乾燥システムの単位消費熱量は1.203 871 9×107÷23 875=504kcal/kg蒸発水となります。汚泥乾燥システムは、湿った汚泥の水分含有量、外部蒸気の品質、半乾き汚泥製品輸送設備の粒度要件などの特性の変化の影響を受けるため、将来の長期試運転でさまざまな変数の値を最適化し、システムの最良の運転条件と経済的なエネルギー消費指標をまとめる必要があります。
薄膜乾燥システム装置の構造
1.薄膜乾燥機
薄膜乾燥機の装置構造は、加熱層を備えた円筒形のシェル、シェル内の回転するローター、およびローターの駆動装置であるモーター+減速機で構成されています。
スラッジ乾燥機のシェルは、ボイラー鋼で加工製造された容器です。熱媒体はシェルを介して間接的にスラッジ層を加熱します。スラッジの性質と砂の含有量に応じて、乾燥機の内殻は、内殻耐摩耗性高強度構造鋼（Naxtra--700）P265GH耐高温ボイラー構造鋼コーティングまたは耐摩耗性コーティングの特殊高温処理を採用しています。ローターやブレードなど、スラッジと接触するその他の部品はステンレス鋼316Lで作られ、シェルはP265GH高温ボイラー構造鋼です。
ローターにはコーティング、混合、推進用のブレードが装備されています。ブレードと内殻の間の距離は 5 ～ 10 mm です。加熱面はセルフクリーニング可能で、ブレードは個別に調整および取り外しが可能です。
駆動装置：（モーター＋減速機）周波数変換または定速モーターを選択可能、ベルト減速機またはギアボックスを選択可能、直結またはカップリング接続が使用可能、ローター速度は100r/minで制御可能、ローター外縁線速度は10m/Sで制御可能、スラッジ滞留時間は10～15分。
2. リニアドライヤー本体
リニア乾燥機はU字型スクリューコンベア式を採用し、伝動ブレードは特別に設計・加工されており、汚泥粒子の押し出しや切断を回避しています。リニア乾燥機のシェルと回転軸は加熱部品であり、シェルのシェルは分解可能です。加熱部品を除いて、汚泥と接触する部分はステンレス鋼316Lまたは同等の材料で作られ、他の部分は炭素鋼で作られています。つまり、リニア乾燥装置はSS304 + CSで作られています。
3. コンデンサー
キャリアガスコンデンサーの機能は、汚泥乾燥機からの排気ガスを洗浄し、ガス中の凝縮性ガスを凝縮することです。装置の構造タイプはダイレクトスプレーコンデンサーで、処理材料はSS304です。
4.製品クーラー
製品冷却器の機能は、110℃の半乾き汚泥を約45℃まで下げることです。伝熱面積は21m2、出力は4kWです。主な加工・製造材料はSS304+CSです。
薄膜汚泥乾燥プロセスの技術的特徴
薄膜汚泥乾燥プロセスは、その技術的特徴により近年人気が高まっており、効率的で効果的な汚泥処理方法となっています。このプロセスでは、薄膜乾燥機を使用して、汚泥から水分を迅速かつ効率的に除去し、取り扱いや輸送が容易な乾燥した粒状製品を残します。汚泥乾燥および焼却の分野におけるさまざまな技術のプロセスシステム機器の操作経験と組み合わせると、汚泥薄膜乾燥プロセスの技術的特徴は次のとおりです。
1. 薄膜式汚泥乾燥機の主な技術的特徴は、そのシンプルな統合です。この方法は、必要な補助装置が最も少なく、操作と制御が簡単です。乾燥プロセスでは逆混合が不要で、汚泥は「プラスチック段階」（汚泥粘性ゾーン）を直接スキップするため、プロセスがより効率的で合理化されます。さらに、発生する排ガスの量は比較的少なく、排ガス処理プロセスは簡単なので、経済的で効率的で環境に優しい汚泥乾燥オプションになります。
2. 薄膜スラッジ乾燥プロセス機のもう 1 つの重要な側面は、運用経済性です。この機械は、比較的低いエネルギー消費と一貫して高い蒸発効率で知られています。加熱媒体の回収とリサイクルも可能で、エネルギー コストをさらに削減できます。さらに、この機器は頑丈で、メンテナンス コストが低く、監視も最小限で済むため、スラッジ乾燥のコスト効率に優れたソリューションとなっています。
3. 操作の柔軟性も、薄膜スラッジ乾燥機の注目すべき特徴です。さまざまな種類のペースト状スラッジの乾燥に適しており、水分含有量に関係なく均一な製品スラッジ粒子を生成できます。このプロセスは、固形物負荷が低く、開始と停止が容易で、排出時間が短いため、操作の柔軟性がさらに高まります。
4. 薄膜汚泥乾燥プロセスは、安全性と環境保護に優れていることで知られています。N2、蒸気、自己消火検知などの多面的な不活性設計を採用しています。このプロセスは、低酸素、無臭、粉塵漏れのない負圧密閉システムで動作し、粉塵爆発の可能性を減らし、汚泥乾燥プロセスの安全性と環境保護を確保します。
要約すると、薄膜汚泥乾燥プロセスの技術的特徴により、効率的で経済的、かつ環境に優しい汚泥処理オプションになります。このプロセスは、総合的なシンプルさ、操作の経済性、操作の柔軟性、安全性、環境保護などの特徴を備えており、汚泥乾燥装置にとって貴重なソリューションです。
薄膜汚泥乾燥技術の推進と展望
汚泥乾燥工程は、最終処分汚泥焼却の中間工程として、焼却処理の操作性を向上させ、焼却処理施設建設への投資を効果的に抑制する上で大きな意義を持っています。
すでに運用に成功した各種の汚泥処理プロジェクトと合わせて、汚泥薄膜乾燥技術のプロジェクト事例運用研究結果を分析すると、熱媒体として飽和蒸気を使用し、不活性飽和蒸気を使用することで、過熱がなく、短時間で高速で、排気ガスが少なく、開回路放電が発生し、乾燥プロセスガス中の炭化水素物質の濃縮が完全に回避されます。操作が安定して信頼でき、安全で環境に優しいという特徴があります。石油化学工業分野の有害廃棄物汚泥の処理と処理に適しているだけでなく、都市汚泥の処理と処理にも優れた参考と推進意義があります。各種汚泥処理の問題を効果的に解決し、最大限の削減を実現し、汚泥処理コストを削減するなどのエンジニアリングの有益な実践、および泥水共処理テーマの実現にも高い参考意義があります。
説明2