System suszenia osadów

Zgodnie z wydanym przez państwo Przewodnikiem Technicznym dotyczącym przetwarzania i utylizacji osadów w miejskich oczyszczalniach ścieków, proponuje się cztery metody utylizacji osadów: użytkowanie gruntów, składowanie odpadów sanitarnych, wykorzystanie materiałów budowlanych oraz suche spalanie. Ze względu na coraz bardziej widoczne ograniczenia i niekorzystne czynniki związane z osadami w rolnictwie, na składowiskach, w środowisku morskim i innych obszarach, metoda przetwarzania i utylizacji osadów poprzez suszenie i spalanie jest szeroko stosowana i promowana w wielu krajach. Nie ma wątpliwości, że suszenie i spalanie osadów stanie się jednym z najważniejszych i najbardziej optymalnych systemów utylizacji na tym etapie.

Biorąc pod uwagę specyfikę odpadów niebezpiecznych, spalanie i utylizację produktów po suszeniu oraz zapotrzebowanie na parę wodną, ​​konieczne jest kompleksowe rozważenie kwestii bezpieczeństwa, adaptacyjności technicznej, ekonomiczności, zastosowania i promocji, w połączeniu z typem sprzętu do suszenia stosowanego w procesie suszenia osadów, który został oddany do eksploatacji. Porównano i wybrano sześć typów sprzętu do suszenia osadów, w tym typ fluidalny, dwustopniowy, cienkowarstwowy, łopatkowy, tarczowy i natryskowy. W połączeniu z dojrzałością techniczną, stabilnością systemu, bezpieczeństwem eksploatacji i ochroną środowiska w zakresie utylizacji powyższych sześciu urządzeń suszących, ostatecznie określono typ sprzętu do suszenia cienkowarstwowego.

1. Elementy wyposażenia suszarki cienkowarstwowej

Suszarka cienkowarstwowa składa się z cylindrycznej obudowy z warstwą grzewczą, obracającego się wirnika w obudowie oraz mechanizmu napędowego wirnika. Wirnik jest wyposażony w łopatki o różnych kształtach i parametrach, które są mocowane za pomocą śrub. Sposób montażu można elastycznie regulować, aby dostosować się do zmian charakterystyki osadu i wydajności oczyszczania. Cała obudowa suszarki cienkowarstwowej składa się z sekcji. W zależności od wymagań dotyczących utylizacji, suszarkę można podzielić na wiele stref grzewczych i zapewnić indywidualne sterowanie, regulację temperatury, elastyczne przełączniki i inne elementy operacyjne.

Rozprowadzające łopatki są rozmieszczone na końcu wlotu i wylotu płuczki wirnika. Cztery rozprowadzające łopatki zgarniające są zainstalowane na każdej kolumnie wlotu płuczki cylindra, które są zainstalowane pod kątem 45° do linii kolumny. Celem takiej instalacji jest realizacja, że ​​osad jest natychmiast przymocowany do powierzchni gorącej ściany po wejściu do cylindra i ma funkcję transportu do końca wylotowego, w sumie 72 sztuki; Dwie pokrywy końcowe rozprowadzające łopatki zgarniające są zainstalowane na każdej kolumnie końca płuczki, a rozprowadzające łopatki zgarniające na końcu zasilającym są zainstalowane pod kątem 45°, tak aby celem instalacji było buforowanie siły bezwładności produktu podczas rozładowywania, aby osiągnąć funkcję swobodnego rozładowywania grawitacyjnego, w sumie 36 sztuk.

Łopatki przekładniowe rozmieszczone są w środkowej części wirnika, a na każdej kolumnie zamontowano 40 łopatek, co daje łącznie 720 łopatek.

Różne typy łopatek kompleksowo realizują ważne funkcje dystrybucji osadu, rozprzestrzeniania, skrobania, mieszania, mieszania wstecznego, samooczyszczania i transportu na gorącej powierzchni ściany z funkcji. Podsumowując, gdy mokry osad wchodzi z jednego końca poziomej suszarki, jest natychmiast nieprzerwanie rozprowadzany na powierzchni gorącej ściany przez obracający się wirnik, tworząc cienką warstwę materiału. Podczas gdy łopatki na wirniku nieprzerwanie toczą cienką warstwę mokrego osadu rozprowadzonego na powierzchni gorącej ściany, łopatki transportowe z funkcją kąta prowadzenia zamontowaną na wirniku obracają się wraz z kołowym obrotem wirnika. Półsuche cząstki osadu wytwarzane w procesie cienkiej warstwy osadu i suszenia wykazują poziomy transfer z kierunkiem osiowym wirnika z określoną prędkością liniową i poruszają się do przodu do wylotu osadu na drugim końcu cienkowarstwowej suszarki. Długość osiowa suszarki cienkowarstwowej to nie tylko linia pozioma od wlotu do wylotu, ale także dopełnia proces podawania i opróżniania osadu w całej poziomej cylindrycznej suszarce cienkowarstwowej. W tym procesie mokry osad jest równomiernie podgrzewany przez gorącą ścianę pary, a woda odparowuje. Czas przebywania mokrego osadu w suszarce cienkowarstwowej wynosi 10–15 minut, co pozwala na szybki start, zatrzymanie i opróżnienie, a sterowanie procesem i regulacją urządzenia jest bardzo szybkie.

3. Proces zbierania spalin z suszarki cienkowarstwowej

Zawartość wilgoci w osadzie podawanym przez suszarkę cienkowarstwową wynosi 75%~85% (obliczana jako 80%), a zawartość wilgoci w osadzie wytwarzanym przez suszarkę cienkowarstwową wynosi około 35%. Półsuchy osad w postaci granulatu jest transportowany do następnej jednostki przez urządzenia transportowe następnego stopnia. Mieszany gaz nośny, taki jak para wodna, uwalniający pył i gaz zapachowy, wytwarzany w procesie pracy suszarki cienkowarstwowej, porusza się odwrotnie do osadu w cylindrze i jest odprowadzany do skraplacza przez rurociąg ze zbiornika spalin nad portem podawania osadu. W skraplaczu woda z gazu nośnego jest skraplana z pary, a nieskraplający się gaz jest oddzielany kropelkowo i odprowadzany do układu suszenia przez wentylator wyciągowy spalin. Ilość spalin procesowych suszarki cienkowarstwowej jest stosunkowo niewielka, zwykle stanowi tylko 5%~10% odparowania układu. Wentylator wyciągowy wytwarza w całym systemie suszenia mikrociśnienie ujemne, zapobiegając wydostawaniu się gazów zapachowych i kurzu.

2. Parametry techniczne głównych urządzeń do procesu suszenia cienkich warstw

Zgodnie z zapotrzebowaniem tego projektu, wydajność obróbki osadu pojedynczego zestawu systemu suszenia osadu określono na 2,5 t/h (przy zawartości wilgoci 80%), a zawartość wilgoci w osadzie wynosi 35%. Dzienna wydajność obróbki osadu pojedynczej suszarki cienkowarstwowej wynosi 60 t/d (przy zawartości wilgoci 80%), nominalna wydajność parowania pojedynczej suszarki cienkowarstwowej wynosi 1,731 t/h, powierzchnia wymiany ciepła pojedynczej suszarki cienkowarstwowej wynosi 50 m2, a zawartość wilgoci na wlocie osadu wynosi 80%, a zawartość wilgoci na wylocie osadu wynosi 35%. Źródłem ciepła suszarki cienkowarstwowej jest para nasycona, a jakość dostarczanej pary zależy od importowanych parametrów: temperatura pary wynosi 180 ℃, ciśnienie pary wynosi 1,0 MPa, zużycie pary przez pojedynczą suszarkę cienkowarstwową wynosi 2,33 t/h, a liczba suszarek cienkowarstwowych wynosi 2, co oznacza, że ​​jedna jest przeznaczona do jednego użytku.

Nasycona para wodna o temperaturze 180°C jest transportowana rurociągiem ciśnieniowym do suszarni liniowej, gdzie służy jako źródło ciepła do pośredniego ogrzewania osadu półsuchego. Woda zawarta w osadzie półsuchym jest następnie odparowywana w suszarce liniowej. W zależności od rzeczywistego zapotrzebowania na produkt osadowy (start i stop), osad końcowy może osiągnąć wilgotność 10% i trafić do chłodnicy produktu.

Wydajność przetwórcza suszarki liniowej wynosi 0,769 t/h (zawartość wilgoci 35%), znamionowe parowanie wynosi 0,214 t/h, powierzchnia wymiany ciepła wynosi 50 m2, zawartość wilgoci osadu na wlocie suszarki liniowej wynosi 35%, zawartość wilgoci osadu na wylocie wynosi 10%, parametry jakości pary na wlocie suszarki liniowej: temperatura pary wynosi 180 ℃, ciśnienie pary wynosi 1,0 MPa, zużycie pary pojedynczej suszarki liniowej wynosi 0,253 t/h, a ilość jest wyposażona w 1 zestaw.

Typ urządzenia skraplacza gazu nośnego to hybrydowy skraplacz z wtryskiem bezpośrednim, z poborem powietrza 3 500 Nm3/h, temperaturą gazu wlotowego 95~110 ℃, temperaturą gazu wylotowego 90~180 Nm3/h i temperaturą gazu wylotowego 55 ℃.

Typ urządzenia wentylatora wyciągowego gazu nośnego to wentylator odśrodkowy wysokociśnieniowy, maksymalna objętość zasysanego powietrza wynosi 400 Nm3/h, ciśnienie powietrza wynosi 4,8 kPa, parametry fizyczne medium gazu nośnego: temperatura wynosi 45 ℃, wilgotność wynosi 80%~100% mieszanki wilgotnego powietrza i zapachu gazu, pojedynczy zestaw systemu suszenia jest wyposażony w 1 zestaw.

Wydajność przetwórcza chłodnicy produktu wynosi 1,8 t/h, temperatura osadu na wlocie wynosi 110 ° C, temperatura osadu na wylocie wynosi ≤45 ° C, powierzchnia wymiany ciepła wynosi 20 m2, a ilość wynosi 1 jednostkę.

3. Analiza ekonomicznego zużycia energii podczas rozruchu suszarki cienkowarstwowej

Po trwającym prawie pół miesiąca pojedynczym uruchomieniu i załadowaniu płuczki wiertniczej systemu suszenia cienkowarstwowego wyniki przedstawiają się następująco.

Projektowana wydajność pojedynczej suszarki cienkowarstwowej w tym projekcie wynosi 60 ton/d. Obecnie średnie przetwarzanie osadu mokrego w okresie rozruchu wynosi 50 ton/d (o zawartości wilgoci 79%), co stanowi 83% projektowanej skali przetwarzania osadu mokrego i 87,5% projektowanej skali przetwarzania osadu suchego.

Średnia zawartość wilgoci w osadzie półsuchym wytwarzanym przez suszarkę cienkowarstwową wynosi 36%, a zawartość wilgoci w osadzie półsuchym odprowadzanym przez suszarkę liniową wynosi 36%, co zasadniczo jest zgodne z wartością docelową produktu projektowego (35%).

Zmierzone przez zewnętrzny licznik pary nasyconej w warsztacie suszenia osadów, zużycie pary nasyconej wynosi 25 t/d, a teoretyczne całkowite dzienne zużycie ciepła utajonego parowania pary wynosi 25 t×1 000×2 014,8 kJ/kg÷4,184 kJ = 1,203 871 9×107 kcal/d. Średnia dzienna całkowita ilość odparowanej wody w układzie suszenia wynosi (50 t ×0,79)-[50 t ×(1-0,79)]÷(1-0,36)×1 000=23 875 kg/d, Zatem jednostkowe zużycie ciepła w układzie suszenia osadów wynosi 1,203 871 9×107÷23 875=504 kcal/kg odparowanej wody; Ponieważ układ suszenia osadu podlega zmianom zawartości wilgoci w osadzie mokrym, jakości pary zewnętrznej oraz charakterystyce urządzeń transportujących osad półsuchy pod kątem wymagań dotyczących granulacji i innych czynników, konieczna jest optymalizacja wartości różnych zmiennych w przyszłej długoterminowej eksploatacji próbnej, aby podsumować najlepsze warunki pracy i ekonomiczny wskaźnik zużycia energii przez układ.

1. Suszarka cienkowarstwowa

Konstrukcja suszarki cienkowarstwowej składa się z cylindrycznej obudowy z warstwą grzewczą, obracającego się wirnika w obudowie oraz urządzenia napędowego wirnika: silnika + przekładni.

Wirnik wyposażony jest w łopatki do powlekania, mieszania i napędzania. Odległość między łopatkami a wewnętrzną powłoką wynosi od 5 do 10 mm. Powierzchnia grzewcza jest samoczyszcząca, a łopatki można indywidualnie regulować i demontować.

Urządzenie napędowe: (silnik + reduktor) można wybrać silnik o stałej prędkości lub z konwersją częstotliwości, można wybrać reduktor pasowy lub przekładnię, można zastosować połączenie bezpośrednie lub sprzęgające, prędkość wirnika można regulować na poziomie 100 obr./min, prędkość liniową zewnętrznej krawędzi wirnika można regulować na poziomie 10 m/s, czas przebywania osadu wynosi 10~15 min.

2. Korpus suszarki liniowej

Suszarka liniowa wykorzystuje przenośnik ślimakowy w kształcie litery U, a ostrze przekładni zostało specjalnie zaprojektowane i obrobione, aby zapobiec wytłaczaniu i cięciu cząstek osadu. Płaszcz i wał obrotowy suszarki liniowej są elementami grzejnymi, a płaszcz płaszcza można zdemontować. Poza elementami grzejnymi, część stykająca się z osadem jest wykonana ze stali nierdzewnej 316L lub równoważnego materiału, a pozostałe części ze stali węglowej, co oznacza, że ​​urządzenie do suszenia liniowego jest wykonane ze stali nierdzewnej SS304+CS.

3. Skraplacz

Funkcją skraplacza gazu nośnego jest oczyszczanie spalin z suszarni osadu, co umożliwia kondensację gazu skraplalnego. Konstrukcja urządzenia to skraplacz z bezpośrednim natryskiem, a materiał procesowy to stal nierdzewna 304.

4. Chłodnice produktów

Zadaniem chłodnicy produktu jest obniżenie temperatury osadu półsuchego o 110°C do około 45°C, o powierzchni wymiany ciepła 21 m² i mocy 4 kW. Jej głównym materiałem do przetwarzania i produkcji jest stal nierdzewna SS304+CS.

Proces suszenia osadów metodą cienkowarstwową zyskał popularność w ostatnich latach ze względu na swoje właściwości techniczne, co czyni go wydajną i skuteczną metodą oczyszczania osadów. Proces ten polega na użyciu suszarki cienkowarstwowej, która szybko i skutecznie usuwa wilgoć z osadu, pozostawiając suchy, granulowany produkt, łatwy w obsłudze i transporcie. W połączeniu z doświadczeniem w eksploatacji urządzeń procesowych różnych technologii w dziedzinie suszenia i spalania osadów, parametry techniczne procesu suszenia osadów metodą cienkowarstwową są następujące.

1. Kluczową cechą techniczną suszarki osadów cienkowarstwowych jest prostota integracji. Metoda ta wymaga minimalnej ilości sprzętu pomocniczego i jest prosta w obsłudze i sterowaniu. Proces suszenia nie wymaga mieszania wstecznego, a osad bezpośrednio omija „etap plastyczny” (strefę lepkości osadu), co zwiększa wydajność i usprawnia proces. Ponadto, ilość wytwarzanego gazu resztkowego jest stosunkowo niewielka, a proces oczyszczania gazu resztkowego jest prosty, co czyni ją ekonomiczną, wydajną i przyjazną dla środowiska metodą suszenia osadów.

2. Ekonomia eksploatacji to kolejny ważny aspekt urządzenia do suszenia osadów metodą cienkowarstwową. Cechuje się ono stosunkowo niskim zużyciem energii i niezmiennie wysoką wydajnością parowania. Możliwy jest również odzysk i recykling czynnika grzewczego, co dodatkowo obniża koszty energii. Ponadto, urządzenie jest wytrzymałe, charakteryzuje się niskimi kosztami konserwacji i wymaga minimalnego monitorowania, co czyni je ekonomicznym rozwiązaniem do suszenia osadów.

3. Elastyczność operacyjna to kolejna istotna cecha suszarki osadów cienkowarstwowych. Nadaje się ona do suszenia różnych rodzajów osadów o konsystencji pasty i może wytwarzać jednorodne cząstki osadu o dowolnej zawartości wilgoci. Proces ten charakteryzuje się niskim obciążeniem ciałami stałymi, łatwym uruchamianiem i zatrzymywaniem oraz krótkim czasem opróżniania, co dodatkowo zwiększa jego elastyczność operacyjną.

4. Proces suszenia osadów metodą cienkowarstwową jest znany ze swojego bezpieczeństwa i ochrony środowiska. Wykorzystuje on wielopłaszczyznową konstrukcję obojętną, taką jak N2, para wodna i samogasnący system detekcji. Proces przebiega w zamkniętym systemie podciśnieniowym z niską zawartością tlenu, bezwonnym i bez wycieków pyłu, co zmniejsza ryzyko wybuchu pyłu i zapewnia bezpieczeństwo oraz ochronę środowiska podczas procesu suszenia osadów.

Podsumowując, parametry techniczne procesu suszenia osadów cienkowarstwowych czynią go wydajnym, ekonomicznym i przyjaznym dla środowiska rozwiązaniem. Proces ten charakteryzuje się prostotą, ekonomicznością eksploatacji, elastycznością działania, bezpieczeństwem i ochroną środowiska, a także stanowi cenne rozwiązanie dla urządzeń do suszenia osadów.