Система сушки осадка

Согласно изданному государством Техническому руководству по обработке и утилизации осадка городских очистных сооружений, предлагаются четыре метода утилизации осадка: использование земли, санитарное захоронение, утилизация строительных материалов и сухое сжигание. В связи с растущими ограничениями и неблагоприятными факторами, связанными с осадком в сельском хозяйстве, на полигонах, в море и других областях, метод обработки и утилизации осадка путем сухого сжигания получил широкое распространение в различных странах. Несомненно, на данном этапе он станет одним из наиболее важных и идеальных технических методов утилизации.

Ввиду технических характеристик образующегося на предприятии осадка как опасных отходов, его сжигание и утилизация после сушки, а также необходимость использования парового источника тепла, необходимо всесторонне учитывать его безопасность, техническую и экономическую целесообразность, а также возможности применения и продвижения. В сочетании с типом используемого оборудования для сушки осадка, были проведены сравнительные исследования шести типов оборудования для сушки осадка: с псевдоожиженным слоем, двухступенчатая сушка, тонкослойная сушка, лопастная сушка, дисковая сушка и распылительная сушка. С учетом технической зрелости, стабильности системы, безопасности эксплуатации и экологической безопасности утилизации каждого из шести типов оборудования, был окончательно определен тип оборудования для тонкослойной сушки.

1. Компоненты оборудования тонкопленочной сушилки

В общем, тонкопленочная сушилка состоит из цилиндрического корпуса с нагревательным слоем, вращающегося ротора внутри корпуса и приводного устройства ротора. Ротор оснащен лопастями различной формы и размеров, лопасти и ротор скреплены болтами, способ сборки может гибко регулироваться, чтобы адаптироваться к изменению характеристик осадка и производительности обработки; весь корпус тонкопленочной сушилки состоит из секций. В зависимости от различных требований к обработке, он может быть разделен на несколько зон нагрева, что позволяет осуществлять индивидуальное управление, регулировку температуры, гибкое переключение и другие элементы управления.

Лопатки для разбрасывания распределены на входном и выходном концах ротора. На каждой колонне входного конца цилиндра установлено по четыре лопатки для разбрасывания, расположенные под углом 45° к линии колонны. Цель такой установки — обеспечить немедленное прилипание шлама к поверхности горячей стенки после попадания в цилиндр и его транспортировку к выходному концу, всего 72 штуки; на каждой колонне выходного конца установлены по две лопатки для разбрасывания, а лопатки на подающем конце установлены под косым углом 45°, что позволяет компенсировать инерционную силу продукта при выгрузке и обеспечить свободную выгрузку под действием силы тяжести, всего 36 штук.

Лопасти привода распределены в центральной части ротора, на каждой колонне установлено по 40 лопастей, всего 720 лопастей.

Различные типы лопастей комплексно реализуют важные функции распределения, распределения, соскабливания, перемешивания, обратного смешивания, самоочистки и транспортировки осадка по поверхности горячей стенки. В целом, когда влажный осадок поступает с одного конца горизонтальной сушилки, он немедленно непрерывно распределяется по поверхности горячей стенки вращающимся ротором, образуя тонкий слой материала. В то время как лопасти ротора непрерывно прокатывают тонкий слой влажного осадка, распределенного по поверхности горячей стенки, транспортирующие лопасти с функцией направляющего угла, установленные на роторе, вращаются вместе с круговым вращением ротора. Полусухие частицы осадка, образующиеся в процессе формирования тонкого слоя осадка и сушки, перемещаются горизонтально вдоль оси ротора с определенной линейной скоростью и продвигаются к выходному отверстию для осадка на другом конце тонкопленочной сушилки. Осевая длина тонкопленочной сушилки определяется не только горизонтальной линией от загрузочного конца до разгрузочного, но и включает в себя подачу и выгрузку осадка по всей горизонтальной цилиндрической тонкопленочной сушилке. В этом процессе влажный осадок равномерно нагревается паром у стенки, и вода испаряется. Время пребывания влажного осадка в тонкопленочной сушилке составляет 10–15 минут, что позволяет осуществлять быстрый запуск, остановку и опорожнение, а также обеспечивает очень быстрое управление процессом и регулировку оборудования.

3. Процесс сбора отходящих газов в тонкопленочной сушилке

Влажность осадка, подаваемого в тонкопленочный сушильный аппарат, составляет 75–85% (по расчетам – 80%), а влажность осадка, полученного в результате работы тонкопленочного сушильного аппарата, составляет около 35%. Полусухой осадок в гранулированной форме транспортируется в следующий блок с помощью конвейерного оборудования следующей ступени. Смесь газов-носителей, таких как водяной пар, пыль и запаховые газы, образующиеся в процессе работы тонкопленочного сушильного аппарата, движется в обратном направлении с осадком в цилиндре и отводится в конденсатор по трубопроводу из резервуара для отработанных газов, расположенного над загрузочным отверстием для осадка. В конденсаторе вода из газа-носителя конденсируется из пара, а неконденсирующийся газ отделяется каплями и отводится в систему сушки через вытяжной вентилятор. Количество отработанных газов тонкопленочного сушильного аппарата относительно невелико, обычно составляет всего 5–10% от испарения системы. Вентилятор, создающий приток воздуха, обеспечивает микроотрицательное давление во всей системе сушки, предотвращая распространение запахов и пыли.

2. Технические параметры основного оборудования для процесса сушки тонких пленок.

В соответствии с требованиями данного проекта, производительность обработки осадка одной установки системы сушки осадка определена как 2,5 т/ч (при влажности 80%), а влажность осадка составляет 35%. Суточная производительность обработки осадка одной тонкопленочной сушилки составляет 60 т/сут (при влажности 80%), номинальная производительность испарения одной тонкопленочной сушилки составляет 1,731 т/ч, площадь теплообменника одной тонкопленочной сушилки составляет 50 м2, а влажность осадка на входе составляет 80%, а влажность осадка на выходе — 35%. Источником тепла для тонкопленочной сушилки является насыщенный пар, качество подаваемого пара соответствует импортным параметрам: температура пара 180 ℃, давление пара 1,0 МПа, расход пара на одну тонкопленочную сушилку составляет 2,33 т/ч, количество тонкопленочных сушилок — 2, одна используется один раз.

Насыщенный пар температурой 180 ℃ подается в линейную сушилку по напорному трубопроводу и используется в качестве источника тепла для косвенного нагрева полусухого осадка. Вода из полусухого осадка дополнительно испаряется в линейной сушилке. В зависимости от фактической потребности в продукте (на начальном и конечном этапах производства), конечный осадок может достигать 10% влажности и направляться в охладитель продукта.

Производительность линейной сушилки составляет 0,769 т/ч (влажность 35%), номинальная производительность испарения — 0,214 т/ч, площадь теплообменника — 50 м2, влажность осадка на входе в линейную сушилку — 35%, влажность осадка на выходе — 10%, параметры качества пара на входе в линейную сушилку: температура пара — 180 ℃, давление пара — 1,0 МПа, расход пара одной линейной сушилки — 0,253 т/ч, количество установленных сушилок — 1 комплект.

Тип оборудования конденсатора несущего газа — гибридный конденсатор с прямым впрыском, с расходом воздуха на входе 3500 Нм³/ч, температурой входящего газа 95–110 ℃, температурой выходящего газа 90–180 Нм³/ч и температурой выходящего газа 55 ℃.

Тип оборудования вытяжного вентилятора, создающего приток несущего газа, — центробежный вентилятор высокого давления, максимальный объем всасываемого воздуха составляет 400 Нм³/ч, давление воздуха — 4,8 кПа, физические параметры несущего газа: температура 45 ℃, влажность 80%~100%, смесь влажного воздуха и пахучего газа, имеется 1 комплект осушительной системы.

Производительность охладителя продукта составляет 1,8 т/ч, температура осадка на входе — 110 °C, температура осадка на выходе — ≤45 °C, площадь теплообменника — 20 м2, количество — 1 единица.

3. Анализ экономического энергопотребления при вводе в эксплуатацию тонкопленочной сушилки.

После почти полумесяца однократных пусконаладочных работ и пусконаладочных работ под нагрузкой на буровой раствор системы сушки тонкой пленки были получены следующие результаты.

Проектная производительность одной тонкопленочной сушилки в этом проекте составляет 60 т/сутки. В настоящее время средняя производительность обработки влажного осадка в период ввода в эксплуатацию составляет 50 т/сутки (содержание влаги 79%), что достигает 83% от проектного масштаба обработки влажного осадка и 87,5% от проектного масштаба обработки сухого осадка.

Средняя влажность полусухого осадка, полученного с помощью тонкопленочной сушилки, составляет 36%, а влажность полусухого осадка, экспортируемого линейной сушилкой, также составляет 36%, что в основном соответствует целевому значению проектного продукта (35%).

По данным внешнего парораспределительного счетчика в цехе сушки осадка, расход насыщенного пара составляет 25 т/сут, а теоретический суточный расход тепла, обусловленный скрытой теплотой испарения пара, равен 25 т × 1000 × 2014,8 кДж/кг ÷ 4,184 кДж = 1,203 871 9 × 10⁷ ккал/сут. Среднесуточное общее количество испаряемой воды в системе сушки составляет (50 т × 0,79) - [50 т × (1 - 0,79)] ÷ (1 - 0,36) × 1000 = 23 875 кг/сут. Тогда удельный расход тепла в системе сушки осадка составляет 1,203 871 9 × 10⁷ ÷ 23 875 = 504 ккал/кг испаряемой воды. Поскольку система сушки осадка подвержена изменениям влажности влажного осадка, качества внешнего пара, а также характеристик оборудования для транспортировки полусухого осадка, таких как требования к гранулометрическому составу и другие факторы, в будущих долгосрочных испытательных работах необходимо оптимизировать значения различных переменных, чтобы определить оптимальные условия эксплуатации и показатели энергосбережения системы.

1. Машина для сушки тонких пленок

Конструкция тонкопленочного сушильного аппарата состоит из цилиндрического корпуса с нагревательным слоем, вращающегося ротора в корпусе и приводного устройства ротора: двигателя + редуктора.

Ротор оснащен лопастями для нанесения покрытия, перемешивания и перемещения. Расстояние между лопастями и внутренней оболочкой составляет от 5 до 10 мм. Нагревательная поверхность самоочищается, а лопасти можно регулировать и снимать по отдельности.

Привод: (двигатель + редуктор) может быть выбран частотный преобразователь или двигатель постоянной скорости, может быть выбран ременный редуктор или коробка передач, может использоваться прямое или муфтовое соединение, скорость вращения ротора может регулироваться на уровне 100 об/мин, линейная скорость вращения внешней кромки ротора может регулироваться на уровне 10 м/с, время пребывания шлама составляет 10–15 мин.

2. Корпус линейной сушилки

В линейной сушилке используется U-образный винтовой конвейер, а передающая лопасть имеет специальную конструкцию и обработку, предотвращающую выдавливание и резку частиц осадка. Корпус и вращающийся вал линейной сушилки являются нагревательными элементами, при этом корпус может быть разобран. За исключением нагревательных элементов, часть, контактирующая с осадком, изготовлена ​​из нержавеющей стали 316L или аналогичного материала, а остальные части — из углеродистой стали, то есть линейное сушильное оборудование изготовлено из нержавеющей стали SS304+CS.

3. Конденсатор

Функция конденсатора несущего газа заключается в промывке отходящих газов из осушителя шлама, в результате чего конденсируемые газы в нем конденсируются. Конструкция оборудования представляет собой конденсатор прямого распыления, а материал изготовления — нержавеющая сталь SS304.

4. Охладители продукции

Функция охладителя продукта заключается в снижении температуры полусухого шлама со 110 °C до примерно 45 °C, при площади теплопередачи 21 м2 и мощности 4 кВт. В качестве основного обрабатываемого и изготовленного материала используется нержавеющая сталь SS304+CS.

Процесс тонкопленочной сушки осадка в последние годы приобрел популярность благодаря своим техническим характеристикам, что делает его эффективным и действенным методом обработки осадка. Процесс включает использование тонкопленочной сушилки для быстрого и эффективного удаления влаги из осадка, в результате чего получается сухой гранулированный продукт, удобный в обращении и транспортировке. С учетом опыта эксплуатации технологического оборудования различных технологий в области сушки и сжигания осадка, технические характеристики процесса тонкопленочной сушки осадка следующие.

1. Ключевой технической особенностью установки для сушки тонкопленочного осадка является простота ее интеграции. Этот метод требует минимального количества вспомогательного оборудования, прост в эксплуатации и управлении. Процесс сушки не требует обратного перемешивания, и осадок напрямую минует «пластическую стадию» (зону вязкости осадка), что делает процесс более эффективным и оптимизированным. Кроме того, количество образующегося отходящего газа относительно невелико, а процесс его очистки прост, что делает его экономичным, эффективным и экологически чистым вариантом сушки осадка.

2. Экономичность эксплуатации — еще один важный аспект установки для сушки тонкопленочного осадка. Она известна своим относительно низким энергопотреблением и стабильно высокой эффективностью испарения. Также возможна рекуперация и повторное использование теплоносителя, что еще больше снижает энергозатраты. Кроме того, оборудование отличается прочностью, низкими затратами на техническое обслуживание и требует минимального контроля, что делает его экономически выгодным решением для сушки осадка.

3. Гибкость в эксплуатации также является важной особенностью сушилки для тонкопленочного осадка. Она подходит для сушки различных типов пастообразного осадка и позволяет получать однородные частицы осадка с любым содержанием влаги. Этот процесс характеризуется низкой загрузкой твердых частиц, простым запуском и остановкой, а также коротким временем опорожнения, что еще больше повышает его эксплуатационную гибкость.

4. Процесс сушки тонкопленочного осадка известен своей безопасностью и экологичностью. В нем используется многокомпонентная инертная система, включающая азот, пар и систему самозатухания. Процесс осуществляется в замкнутой системе с отрицательным давлением, низким содержанием кислорода, отсутствием запаха и утечки пыли, что снижает вероятность пылевого взрыва и обеспечивает безопасность и экологичность процесса сушки осадка.

В заключение, технические характеристики процесса тонкопленочной сушки осадка делают его эффективным, экономичным и экологически чистым вариантом обработки осадка. Этот процесс отличается простотой, экономичностью в эксплуатации, гибкостью в работе, безопасностью и защитой окружающей среды и является ценным решением для оборудования по сушке осадка.