Systém sušenia kalov

Podľa Technickej príručky pre čistenie a likvidáciu kalov v mestských čistiarňach odpadových vôd vydanej štátom sa navrhujú štyri metódy likvidácie kalov, a to využívanie pôdy, sanitárne skládkovanie, využívanie stavebných materiálov a suché spaľovanie. Vzhľadom na čoraz výraznejšie obmedzenia a nepriaznivé faktory kalov v poľnohospodárstve, na skládkach, v mori a v iných oblastiach sa metóda spracovania a likvidácie kalov sušením a spaľovaním v rôznych krajinách široko používa a propaguje. Niet pochýb o tom, že sušenie a spaľovanie kalov sa v tejto fáze stane jedným z najdôležitejších a najideálnejších technických systémov likvidácie.

Vzhľadom na technické charakteristiky kalu generovaného spoločnosťou, ako nebezpečného odpadu, spaľovanie a likvidácia produktov po vysušení a potrebu zdroja parného tepla je potrebné komplexne zvážiť jeho bezpečnosť, technickú prispôsobivosť, ekonomickú prispôsobivosť, aplikáciu a propagáciu v kombinácii s typom zariadenia na sušenie kalu, ktoré bolo uvedené do prevádzky. Bolo porovnaných a vybraných šesť typov zariadení na sušenie kalu, vrátane typu s fluidným lôžkom, dvojstupňového typu, typu s tenkou vrstvou, typu s lopatkami, typu s diskami a typu s rozprašovaním. V kombinácii s technickou vyspelosťou, stabilitou systému, bezpečnosťou prevádzky a ochranou životného prostredia pri likvidácii vyššie uvedených šiestich sušiacich zariadení bol nakoniec určený typ zariadenia na sušenie tenkou vrstvou.

1. Súčasti zariadenia tenkovrstvovej sušičky

Vo všeobecnosti sa tenkovrstvová sušička skladá z valcového plášťa s vykurovacou vrstvou, rotujúceho rotora v plášti a hnacieho zariadenia rotora. Rotor je vybavený mnohými rôznymi tvarmi a špecifikáciami lopatiek, lopatka a rotor sú upevnené skrutkami, spôsob montáže je možné flexibilne nastaviť, aby sa prispôsobil zmene charakteristík kalu a kapacity úpravy. Celý plášť tenkovrstvovej sušičky je rozdelený do sekcií. Podľa rôznych požiadaviek na likvidáciu je možné ho rozdeliť na viacero vykurovacích oblastí a realizovať individuálne ovládanie, nastavenie teploty, flexibilné spínače a ďalšie ovládacie prvky.

Rozptyľovacie lopatky sú rozmiestnené na vstupnom a výstupnom konci rotora pre kal. Na každom stĺpci vstupného a výstupného konca kalu do valca sú nainštalované štyri rozptyľovacie stieracie lopatky, ktoré sú nainštalované pod uhlom 45° s čiarou stĺpca. Účelom takejto inštalácie je zabezpečiť, aby sa kal po vstupe do valca okamžite prichytil na povrch horúcej steny a mal funkciu dopravy na výstupný koniec, spolu 72 kusov; Na každom stĺpci kalového konca sú nainštalované dve rozptyľovacie stieracie lopatky koncového krytu a rozptyľovacie stieracie lopatky na vstupnom konci sú nainštalované pod uhlom 45°, takže účelom inštalácie je tlmenie zotrvačnej sily produktu pri vyprázdňovaní, aby sa dosiahla funkcia voľného vyprázdňovania gravitáciou, spolu 36 kusov.

Prevodové lopatky sú rozmiestnené v strednej časti rotora a na každom stĺpiku je nainštalovaných 40 lopatiek, čo je spolu 720 lopatiek.

Rôzne typy lopatiek komplexne realizujú dôležité funkcie distribúcie kalu, rozprestierania, zoškrabovania, miešania, spätného miešania, samočistenia a prepravy kalu po povrchu horúcej steny. Stručne povedané, keď mokrý kal vstúpi z jedného konca horizontálnej sušičky, je okamžite kontinuálne rozprestieraný po povrchu horúcej steny rotujúcim rotorom a vytvára tenkú vrstvu materiálu. Zatiaľ čo lopatky na rotore kontinuálne valcujú tenkú vrstvu mokrého kalu rozprestieraného po povrchu horúcej steny, dopravné lopatky s funkciou vodiaceho uhla nainštalovanou na rotore sa otáčajú s kruhovou rotáciou rotora. Častice polosuchého kalu, ktoré vznikajú v procese tvorby tenkej vrstvy kalu a sušenia, sa horizontálne presúvajú s axiálnym smerom rotora určitou lineárnou rýchlosťou a pohybujú sa dopredu k výstupu kalu na druhom konci tenkovrstvovej sušičky. Axiálna dĺžka tenkovrstvovej sušičky nie je len horizontálna čiara od vstupného konca k výstupnému koncu, ale tiež dokončuje privádzanie a vypúšťanie kalu v celej horizontálnej valcovej tenkovrstvovej sušičke. Pri tomto procese sa mokrý kal rovnomerne zahrieva horúcou stenou pary a voda sa odparuje. Doba zotrvania mokrého kalu v tenkovrstvovej sušičke je 10 ~ 15 minút, čo umožňuje rýchle spustenie, zastavenie a vyprázdňovanie a prevádzka procesu a nastavenie zariadenia sú veľmi rýchle.

3. Proces zberu výfukových plynov z tenkovrstvovej sušičky

Obsah vlhkosti kalu privádzaného tenkovrstvovou sušičkou je 75 % až 85 % (vypočítané ako 80 %) a obsah vlhkosti kalu produkovaného tenkovrstvovou sušičkou je približne 35 %. Polosuchý kal v granulovanej forme sa transportuje do ďalšej jednotky pomocou dopravného zariadenia ďalšieho stupňa. Zmes nosného plynu, ako je vodná para, unikajúci prach a zápachový plyn, ktorý vzniká počas pracovného procesu tenkovrstvovej sušičky, sa pohybuje inverzne s kalom vo valci a je vypúšťaný do kondenzátora potrubím z nádrže na výfukové plyny nad prívodným otvorom kalu. V kondenzátore sa voda nosného plynu kondenzuje z pary a nekondenzujúci plyn sa oddeľuje kvapôčkami a vypúšťa sa do sušiaceho systému cez ventilátor s indukovaným výfukovým plynom. Množstvo procesného výfukového plynu zo sušičky tenkovrstvovej sušičky je relatívne malé, zvyčajne len 5 % až 10 % odparovania systému. Ventilátor s indukovaným výfukovým plynom vytvára v celom sušiacom systéme mikropodtlak, aby sa zabránilo pretečeniu zápachového plynu a prachu.

2. Technické parametre hlavného zariadenia pre proces sušenia tenkých vrstiev

Podľa požiadaviek tohto projektu je kapacita spracovania kalu jednej sady systému sušenia kalu stanovená na 2,5 t/h (podľa obsahu vlhkosti 80 %) a obsah vlhkosti kalu je 35 %. Denná kapacita spracovania kalu jednej tenkovrstvovej sušičky je 60 t/d (podľa obsahu vlhkosti 80 %), menovitá odparovacia kapacita jednej tenkovrstvovej sušičky je 1,731 t/h, plocha výmeny tepla jednej tenkovrstvovej sušičky je 50 m2 a obsah vlhkosti na vstupe do kalu je 80 % a obsah vlhkosti na výstupe do kalu je 35 %. Zdrojom tepla tenkovrstvovej sušičky je nasýtená para a kvalita dodávanej pary sa riadi nasledujúcimi parametrami: teplota pary je 180 ℃, tlak pary je 1,0 MPa, spotreba pary jednej tenkovrstvovej sušičky je 2,33 t/h a počet tenkovrstvových sušičiek je 2, jeden na jedno použitie.

Nasýtená para s teplotou 180 ℃ sa tlakovým potrubím privádza do lineárnej sušičky a slúži ako zdroj tepla na nepriamy ohrev polosuchého kalu. Voda v polosuchom kale sa ďalej odparuje v lineárnej sušičke. V závislosti od aktuálnej potreby kalového produktu (spustenie a zastavenie) môže konečný kal dosiahnuť 10 % vlhkosť a ísť do chladiča produktu.

Spracovateľská kapacita lineárnej sušičky je 0,769 t/h (obsah vlhkosti 35 %), menovité odparovanie je 0,214 t/h, plocha výmeny tepla je 50 m2, obsah vlhkosti kalu na vstupe do lineárnej sušičky je 35 %, obsah vlhkosti kalu na výstupe je 10 %, parametre kvality pary na vstupe do lineárnej sušičky: teplota pary je 180 ℃, tlak pary je 1,0 MPa, spotreba pary jednej lineárnej sušičky je 0,253 t/h a množstvo je vybavené 1 sadou.

Typ zariadenia na kondenzáciu nosného plynu je hybridný kondenzátor s priamym vstrekovaním, s prietokom vzduchu 3 500 Nm3/h, vstupnou teplotou plynu 95 ~ 110 ℃, výstupnou teplotou plynu 90 ~ 180 Nm3/h a výstupnou teplotou plynu 55 ℃.

Typ zariadenia s nosným plynom je vysokotlakový odstredivý ventilátor, maximálny objem nasávaného vzduchu je 400 Nm3/h, tlak vzduchu je 4,8 kPa, fyzikálne parametre nosného plynu: teplota je 45 ℃, vlhkosť je 80 % až 100 % zmesi mokrého vzduchu a zápachu, jedna sada sušiaceho systému je vybavená 1 sadou.

Spracovateľská kapacita chladiča produktu je 1,8 t/h, vstupná teplota kalu je 110 °C, výstupná teplota kalu je ≤45 °C, plocha výmeny tepla je 20 m2 a množstvo je 1 jednotka.

3. Analýza ekonomickej spotreby energie počas uvedenia tenkovrstvovej sušičky do prevádzky

Po takmer pol mesiaci spustenia systému sušenia tenkých vrstiev s jedným uvedením do prevádzky a uvedením systému s kalovou záťažou do prevádzky sú výsledky nasledovné.

Projektovaná spracovateľská kapacita jednej tenkovrstvovej sušičky v tomto projekte je 60 t/d. V súčasnosti je priemerná úprava mokrého kalu počas obdobia uvádzania do prevádzky 50 t/d (obsah vlhkosti je 79 %), čo dosiahlo 83 % projektovanej úrovne mokrého čistenia kalu a 87,5 % projektovanej úrovne suchého čistenia kalu.

Priemerný obsah vlhkosti polosuchého kalu vyrobeného tenkovrstvovou sušičkou je 36 % a obsah vlhkosti polosuchého kalu vyvážaného lineárnou sušičkou je 36 %, čo je v podstate v súlade s cieľovou hodnotou projektovaného produktu (35 %).

Namerané externým meračom nasýtenej pary v dielni na sušenie kalov, spotreba nasýtenej pary je 25 t/d a teoretická celková denná spotreba tepla latentného tepla odparovania pary je 25 t × 1 000 × 2 014,8 kJ/kg ÷ 4,184 kJ = 1,203 871 9 × 107 kcal/d. Priemerná denná celková odparená voda zo sušiaceho systému je (50 t × 0,79)-[50 t × (1-0,79)] ÷ (1-0,36) × 1 000 = 23 875 kg/d. Jednotková spotreba tepla systému sušenia kalov je potom 1,203 871 9 × 107 ÷ 23 875 = 504 kcal/kg odparenej vody; Keďže systém sušenia kalu podlieha zmenám obsahu vlhkosti mokrého kalu, kvalite vonkajšej pary a charakteristikám zariadenia na prepravu polosuchého kalu z hľadiska požiadaviek na granularitu a ďalším faktorom, je potrebné optimalizovať hodnotu rôznych premenných v budúcej dlhodobej skúšobnej prevádzke, aby sa dosiahli najlepšie prevádzkové podmienky a ekonomický index spotreby energie systému.

1. Stroj na sušenie tenkých vrstiev

Štruktúra zariadenia tenkovrstvovej sušičky pozostáva z valcového plášťa s vykurovacou vrstvou, rotujúceho rotora v plášti a pohonného zariadenia rotora: motora + reduktora.

Rotor je vybavený lopatkami na nanášanie, miešanie a pohon. Vzdialenosť medzi lopatkami a vnútorným plášťom je 5 až 10 mm. Vykurovacia plocha sa dá samočistiť a lopatky sa dajú jednotlivo nastaviť a vybrať.

Pohonné zariadenie: (motor + reduktor) je možné zvoliť frekvenčný menič alebo motor s konštantnou rýchlosťou, je možné zvoliť remeňový reduktor alebo prevodovku, je možné použiť priame pripojenie alebo spojku, rýchlosť rotora je možné regulovať pri 100 ot/min, lineárnu rýchlosť vonkajšieho okraja rotora je možné regulovať pri 10 m/S, čas zdržania kalu je 10~15 min.

2. Teleso lineárnej sušičky

Lineárna sušička používa závitovkový dopravník v tvare písmena U a prevodová čepeľ je špeciálne navrhnutá a spracovaná tak, aby sa zabránilo extrúzii a rezaniu častíc kalu. Plášť a rotujúci hriadeľ lineárnej sušičky sú vykurovacie časti a plášť plášťa je možné rozobrať. Okrem vykurovacích častí je časť, ktorá je v kontakte s kalom, vyrobená z nehrdzavejúcej ocele 316 L alebo ekvivalentného materiálu a ostatné časti sú vyrobené z uhlíkovej ocele, čo znamená, že lineárne sušiace zariadenie je vyrobené z SS304+CS.

3. Kondenzátor

Funkciou kondenzátora nosného plynu je preplachovať výfukový plyn zo sušičky kalu, aby kondenzovateľný plyn v plyne kondenzoval. Konštrukcia zariadenia je s priamym rozprašovacím kondenzátorom a spracovateľský materiál je SS304.

4. Chladiče produktov

Funkciou chladiča produktu je znížiť teplotu polosuchého kalu zo 110 °C na približne 45 °C, s plochou prenosu tepla 21 m2 a výkonom 4 kW. Jeho hlavným spracovateľským a výrobným materiálom je SS304+CS.

Proces sušenia kalu s tenkým filmom sa v posledných rokoch stal populárnym vďaka svojim technickým vlastnostiam, vďaka čomu je to účinná a efektívna metóda spracovania kalu. Proces zahŕňa použitie sušičky s tenkým filmom na rýchle a účinné odstránenie vlhkosti z kalu, čím vzniká suchý granulovaný produkt, s ktorým sa ľahko manipuluje a prepravuje. V kombinácii s prevádzkovými skúsenosťami s rôznymi technológiami v oblasti sušenia a spaľovania kalov sú technické charakteristiky procesu sušenia kalu s tenkým filmom nasledujúce.

1. Kľúčovou technickou vlastnosťou sušičky kalov s tenkým filmom je jej jednoduchá integrácia. Táto metóda vyžaduje najmenej pomocného zariadenia a je jednoduchá na obsluhu a riadenie. Proces sušenia nevyžaduje spätné miešanie a kal priamo preskakuje „plastickú fázu“ (zónu viskozity kalu), čím sa proces stáva efektívnejším a racionálnejším. Okrem toho je množstvo vytvoreného zvyškového plynu relatívne malé a proces čistenia zvyškového plynu je jednoduchý, čo z neho robí ekonomickú, efektívnu a ekologickú možnosť sušenia kalu.

2. Prevádzková hospodárnosť je ďalším dôležitým aspektom zariadenia na sušenie tenkých vrstiev kalov. Je známe svojou relatívne nízkou spotrebou energie a konzistentne vysokou účinnosťou odparovania. Možné je aj spätné získavanie a recyklácia vykurovacieho média, čo ďalej znižuje náklady na energiu. Okrem toho je zariadenie robustné, má nízke náklady na údržbu a vyžaduje minimálne monitorovanie, čo z neho robí nákladovo efektívne riešenie na sušenie kalov.

3. Prevádzková flexibilita je tiež pozoruhodnou vlastnosťou sušičky kalov s tenkým filmom. Je vhodná na sušenie rôznych typov pastovitých kalov a dokáže produkovať rovnomerné častice kalu s akýmkoľvek obsahom vlhkosti. Tento proces sa vyznačuje nízkym obsahom pevných látok, jednoduchým spustením a zastavením a krátkym časom vyprázdňovania, čo ďalej zvyšuje jeho prevádzkovú flexibilitu.

4. Proces sušenia tenkých vrstiev kalu je známy svojou bezpečnosťou a ochranou životného prostredia. Používa viacstrannú inertnú konštrukciu, ako je N2, para a detekcia samozhášania. Proces prebieha v uzavretom systéme s podtlakovým tlakom, nízkym obsahom kyslíka, bez zápachu a bez úniku prachu, čím sa znižuje možnosť výbuchu prachu a zaisťuje sa bezpečnosť a ochrana životného prostredia pri procese sušenia kalu.

Stručne povedané, technické vlastnosti procesu sušenia tenkých vrstiev kalu z neho robia efektívnu, ekonomickú a ekologickú možnosť spracovania kalu. Tento proces sa vyznačuje komplexnou jednoduchosťou, prevádzkovou hospodárnosťou, prevádzkovou flexibilitou, bezpečnosťou a ochranou životného prostredia atď. a je cenným riešením pre zariadenia na sušenie kalu.