Riešenie odvodňovania kalov z odpadových vôd
30.10.2024
Použitie odvodňovacieho stroja so stohovanými závitovkami pri úprave kalov v elektrárni
Vo výrobnom procese uhoľných elektrární sa kal vznikajúci pri predúprave surovej vody a odsirovaní odpadových vôd zvyčajne spracováva dehydratáciou a prepravou. Táto spoločnosť je jednou z mála elektrární, ktoré v súčasnosti používajú toto zariadenie a nahromadila určité aplikačné skúsenosti v tomto procese. Cieľom tohto článku je rozšíriť myšlienku výberu zariadenia v procese úpravy vody diskusiou o princípe a účinku použitia tohto zariadenia.
Princíp činnosti odvodňovacieho stroja so závitovkou
Proces odvodňovania kalu v systéme predúpravy surovej vody v elektrárňach sa najčastejšie používa v doskových a rámových odvodňovacích strojoch a odstredivých odvodňovacích strojoch a v posledných rokoch sa v elektrárňach začali používať aj závitovkové odvodňovacie stroje. Závitovkové odvodňovacie stroje sú z hľadiska konštrukčného princípu podobné laminačnému filtru. V lúmene pozostávajúcom zo skupiny kruhových dynamických a statických laminátov, ktoré sú striedavo usporiadané, sa otáča závitovkový hriadeľ. Vnútorný priemer pohyblivého krúžku je o niečo menší ako priemer pevného krúžku a pohyblivý krúžok sa pohybuje vzhľadom na pevný krúžok za miešania závitovkového hriadeľa. Po zahustení je kal tlačený dopredu centrálnym závitovkovým hriadeľom a ďalej zahusťovaný na kalovú trosku. Na konci stohovacej skupiny a závitovkového hriadeľa sa kalová troska stláča a dehydratuje ťahom generovaným závitovkovým hriadeľom a nakoniec dosiahne výstup kalu. Dehydratované bloky kalu padajú do zbernej násypky kalu, odkiaľ sa zhromažďujú a odvážajú von.
Hriadeľ závitovky kaskádového odvodňovacieho zariadenia je poháňaný motorom s frekvenčným meničom. Nastavením otáčok motora je možné nastaviť kapacitu spracovania kalu. Nastavením prietoku čerpadla na dodávanie kalu s frekvenčným meničom je možné riadiť nepretržitú prevádzku zariadenia s rôznymi úrovňami výkonu. Po vstupe kalu do flokulačnej miešacej nádrže odvodňovacieho zariadenia sa pridá vhodné množstvo koagulačnej prísady (PAM), aby sa kal v kale zhustil do veľkej hmoty, ktorú je ľahké oddeliť od vody.
Rýchlosť otáčania závitovkového hriadeľa sa reguluje na 5 ~ 20 ot./min. pomocou frekvenčného meniča. Rýchlosť je pomalá a prevádzka plynulá a tichá. V porovnaní s odstredivým odvodňovacím strojom je hluk výrazne znížený a opotrebovanie medzi dynamickými a statickými časťami je tiež znížené. V porovnaní s doskovým a rámovým dehydratátorom závitovkový dehydratátor dosahuje nepretržitú prevádzku. Po nastavení prietoku kalu, rýchlosti závitovkového hriadeľa a dávkovania koagulačného činidla obsluhou beží závitovkový dehydratátor nepretržite a plynulo bez ďalších operácií. Vozidlo na prepravu pripravte na prepravu iba vtedy, keď je vedro s kalmi plné, aby sa zabezpečila bezobslužná prevádzka.
Aplikácia kaskádového skrutkového odvodňovacieho stroja v elektrárni
Závitovkové odvodňovacie zariadenie sa široko používa v čistení mestských odpadových vôd, ale zriedkavo sa používa v procese čistenia vody v elektrárňach. Je vhodné na predčistenie surovej vody a dehydratáciu kalu z odsirovacích systémov odpadových vôd. V súčasnosti spoločnosť nainštalovala jedno závitovkové odvodňovacie zariadenie v systéme čistenia odpadových vôd z odsirenia a dva závitovkové odvodňovacie zariadenia v systéme predčistenie surovej vody. Od uvedenia do prevádzky je prevádzka stabilná a bezobslužná.
V porovnaní s doskovými a rámovými odvodňovacími strojmi a odstredivými odvodňovacími strojmi má energetický priemysel relatívne málo znalostí o tomto modeli, chýbajú relevantné informácie a skúsenosti s používaním. S malým počtom elektrární začal tento proces dehydratácie kalu používať, pretože má vynikajúci výkon a menšiu záťaž na údržbu, čo viedlo k tomu, že viac chemických odborníkov začalo venovať pozornosť tomuto modelu. Pre rôzne typy kalov z odpadových vôd sa pri výbere zariadenia vyžadujú rôzne materiály. Pre kaly generované všeobecnými systémami predúpravy surovej vody a kaly generované mestskou vodou môže byť vhodná bežná nehrdzavejúca oceľ. Pre odsirovaciu odpadovú vodu s vysokým obsahom chloridových a síranových iónov je však potrebné zvoliť oceľ odolnejšiu voči korózii, ako aj podporné potrubia a príslušenstvo. Mal by sa zvoliť aj zodpovedajúci stupeň materiálu odolného voči korózii.
Zloženie systému odvodňovania kalových skrutiek
Systém odvodňovacieho zariadenia so závitovkovým stohovaním sa skladá z frekvenčne meniteľného kalové čerpadlo, flokulačnej miešacej nádrže, komponentu na odvodňovanie so závitovkovým stohovaním, systému prípravy a dávkovania koagulačnej prísady a systému rozprašovacej vody. Kal vypúšťaný systémom predúpravy surovej vody sa pomocou frekvenčne meniaceho kalové čerpadlo posiela do flokulačnej miešacej nádrže, kde sa zmieša s koagulačnou prísadou, rovnomerne sa premieša, zhutní do veľkého troskového bloku a posiela sa do modulu odvodňovania so závitovkou na dokončenie dehydratácie. Systém je vybavený preplachovacím systémom, ktorý prerušovane preplachuje malé množstvo kalu a trosky vytlačenej z trhlín v závitovke, aby sa zariadenie udržiavalo čisté.
Automatický dávkovací systém (automatický peniaci stroj). Stohovací závitovkový odvodňovací stroj musí neustále pridávať koagulačnú prísadu, čoho množstvo je veľké a hospodárnosť nákupu tekutej koagulačnej prísady je nízka. Systém je vo všeobecnosti vybavený automatickým zariadením na prípravu koagulačnej prísady. Zariadenie pozostáva zo zásobníka suchého prášku, prípravnej nádrže, vytvrdzovacej nádrže a skladovacej nádrže. Suchý polyakrylamidový prášok sa presne a rovnomerne privádza do zariadenia na rozdeľovanie vody poháňaného podávacím závitovkou poháňanou frekvenčným meničom. Po nepretržitom a rovnomernom zmiešaní s vodou padá do prípravnej nádrže a pôsobením miešadla sa rozpúšťa a rovnomerne premiešava. Zmiešaná kvapalina prúdi do vytvrdzovacej nádrže, kde sa ďalej mieša a vytvrdzuje, a nakoniec prúdi do skladovacej nádrže na použitie. Prostredníctvom ovládania spínača hladiny kvapaliny v skladovacej nádrži je možné realizovať automatickú prevádzku automatického dávkovacieho zariadenia. Podľa hladiny kvapaliny v skladovacej nádrži je možné automaticky spustiť prípravu kvapaliny. Pripravenú kvapalinu koagulačnej prísady je možné ovládať elektrickým ventilom dávkovacej skrinky koagulačnej prísady a koagulačná prísada sa môže automaticky pridávať do dávkovacej skrinky.
Problémy, ktoré sa vyskytli pri používaní
1. Problém zosúladenia dávkovania suspenzie a koagulačnej prísady
Upravte množstvo koagulačnej prísady tak, aby zodpovedalo prietoku kalu, aby ste regulovali obsah vody v kale. Ak je množstvo koagulantu veľké, voda v kale sa ťažko odfiltruje z laminačnej medzery kvôli obsahu koagulantu, viskozita vody sa zvyšuje a následný účinok exsudácie a extrúzie sa zhoršuje, čo vedie k nekvalitnému kalu. Ak je množstvo koagulačnej prísady malé, separačný účinok pevných častíc a vody v kale je slabý a častice kalu blokujú laminačnú medzeru, čím sa blokuje presakovanie vody a zvyšuje sa obsah vlhkosti v kale. Pri použití je možné určiť primeraný rozsah dávkovania koagulačnej prísady pomocou testu nastavenia valca, aby sa dosiahol uspokojivý dehydratačný účinok.
2. Nastavenie vôle protitlakovej dosky skrutkovej zostavy
Veľkosť medzery medzi prítlačnou doskou pre kal v zostave skrutky ovplyvní obsah vlhkosti v kale. Malá medzera medzi prítlačnou doskou vyžaduje veľkú hnaciu silu, keď sa kal vytlačí z medzery. Zároveň sa zvýši tlak v dutine pre kal v odvodňovacej sekcii a zvýši sa aj extrúzny účinok skrutky. Vysušenie kalu spôsobuje stvrdnutie, zvyšuje sa krútiaci moment extrúzie skrutky a ľahko sa môže zlomiť skrutka.
3. Koncentrácia prípravku koagulačnej pomôcky
Keď je v prevádzke automatické zariadenie na prípravu koagulačnej prísady, nastavená koncentrácia je príliš vysoká a množstvo suchého prášku dodávaného závitovkou suchého prášku je veľké, takže sa nedá včas a rovnomerne rozptýliť vo vode v rozdeľovači vody, čo môže ľahko spôsobiť zhlukovanie a upchatie v prípravnej nádrži a zlú tekutosť. Je potrebné primerane kontrolovať koncentráciu koagulačnej prísady a nastaviť vhodnú rýchlosť závitovky suchého prášku počas testu, aby sa v prípravnej nádrži počas procesu prípravy neaglomerovalo. Vytvrdená koagulačná kvapalina má správnu tekutosť a automatická prevádzka zariadenia na prípravu koagulačnej prísady sa môže realizovať pri splnení potrieb dávkovania. Vo všeobecnosti je možné koncentráciu koagulačnej prísady nastaviť v rozmedzí 0,4 ~ 0,5 ppm.
Okrem toho, vzhľadom na viskozitu koagulačnej prísady, je potrebné plne zohľadniť odpor potrubia od skladovacej nádrže k dávkovacej skrini. Pri návrhu je možné použiť potrubie a ventil s veľkým priemerom, aby sa zabránilo slabému odtoku a výstupnému prietoku nižšiemu ako vstupný prietok prípravného zariadenia, takže hladina kvapaliny v skladovacej nádrži opakovane stúpa a klesá, spúšťa hladinový spínač kvapaliny nastavený v skladovacej nádrži a často spúšťa a zastavuje celé zariadenie na prípravu koagulačnej prísady.
4. Zaseknutia spôsobené dlhodobými výpadkami
Pri spustení zariadenia na odkalovanie stohovaných závitoviek po dlhom čase odstavenia sa hriadeľ závitovky ľahko zasekne. Hlavným dôvodom je, že zvyškový kal v zostave závitovky postupne vysychá a suchý a tvrdý blok kalu sa po spustení zablokuje na výstupe kalu, čo vedie k zvýšeniu tlaku v celej odkalovacej jednotke a zvyšky kalu v zadnej časti sú nadmerne dehydratované a stvrdnuté. Celý hriadeľ závitovky zvyšuje rotačný odpor v dôsledku tvrdého bloku kalu a vysokého odporu a alarm sa zastaví, keď prekročí maximálny krútiaci moment motora hriadeľa závitovky. Aj kvôli nadmernému krútiacemu momentu spôsobenému poškodením zvarením hriadeľa závitovky. Preto by sa pri každom odstavení zariadenia na odkalovanie stohovaných závitoviek malo najskôr zastaviť dodávanie kalu do komponentu stohovanej závitovky a pokračovať v prevádzke 10 minút, aby sa kal a troska v hriadeli závitovky úplne vyprázdnili, alebo by sa mal použiť režim nepretržitej prevádzky s nízkou frekvenciou, aby sa znížil vplyv dlhého odstavenia. Môže sa tiež použiť na uvoľnenie prepážky ústia závitovky, aby sa zvyšky kalu v zostave závitovky úplne vyprázdnili a aby sa zvyšky kalu v zostave závitovky dlhodobo používali.
5. Údržba a generálne opravy po dlhodobej prevádzke
Po dvoch rokoch prevádzky sa blok kalu zasekol v skrutkovom hriadeli a problém sa opakovane vyskytoval aj po demontáži a vyčistení. Meraním medzery medzi špirálovým hriadeľom a pohyblivým krúžkom sa zistilo, že medzera medzi špirálovou doskou a pohyblivým krúžkom špirálového hriadeľa dosahuje v priemere 5 ~ 6 mm. Pohyblivý krúžok vyrezáva rovnomerné drážky pozdĺž vonkajšieho okraja špirálového hriadeľa v dôsledku šikmého priečneho rezu pohyblivého krúžku špirálového hriadeľa. Údržbársky personál pri predchádzajúcej demontáži a údržbe obrúsil vyčnievajúcu časť drážky, čím sa znížil vonkajší priemer špirálového hriadeľa a zväčšila sa zodpovedajúca medzera medzi špirálovým hriadeľom a pohyblivým krúžkom. Keď sa kalová troska stlačí, steká späť na zadnú stranu špirálového hriadeľa s relatívne nízkym tlakom, čo vedie k nadmernej cirkulácii dehydratácie a vysušeniu a stvrdnutiu kalovej trosky v špirálovom hriadeli, čo ovplyvňuje tok do výstupu kalu a vedie k upchatiu. Po dvoch rokoch používania je opotrebenie menšie ako 0,1 mm a hlavnou časťou opotrebenia je vonkajší okraj špirálového hriadeľa. Po oprave vonkajšieho okraja špirálovej dosky je priemerná medzera medzi špirálovou doskou a pohyblivým krúžkom 1 – 1,5 mm. Po opätovnej inštalácii sa opravený špirálový hriadeľ porovná s náhradným novým špirálovým hriadeľom a stav výpustu kalu z opraveného špirálového hriadeľa je rovnaký ako z nového špirálového hriadeľa. Pôvodný výkon zariadenia sa obnovil a po 3 mesiacoch prevádzky nedošlo k žiadnemu upchatiu kalom.
Výhody zariadenia na odvodňovanie kalových závitoviek
1) Nízka rýchlosť a nízka hlučnosť. Rotačné zariadenie má počas prevádzky nízku rýchlosť otáčania, nízku spotrebu energie, stabilnú prevádzku bez vibrácií a mierneho hluku, čo pomáha znižovať opotrebenie a predlžovať životnosť zariadenia.
2) Diaľkové ovládanie sa ľahko implementuje. Zariadenie počas prevádzky kontroluje stav kalu počas pravidelnej kontroly a upravuje dávkovanie koagulačnej prísady a rýchlosť závitovky prostredníctvom diaľkového systému DCS na riadenie efektu produkcie kalu.
3) Malé množstvo prevádzky a údržby. Zariadenie beží hladko, opotrebovanie pohyblivých častí je malé, vydrží dlhodobú nepretržitú prevádzku a nevyžaduje častú údržbu.
4) Úspora miesta. Zariadenie na odvodňovanie so závitovkou má malé rozmery a malý pôdorys, čo pomáha šetriť miesto.
5) Flexibilné nastavenie výkonu. Nastavením frekvencie kalové pumpy na riadenie prívodu kalu a nastavením rýchlosti hriadeľa skrutky skrutkovej zostavy je možné plynule nastaviť výkon zariadenia tak, aby zodpovedal produkcii kalu, a udržať tak plynulý chod systému úpravy surovej vody.
6) Široký rozsah prispôsobenia koncentrácie a úpravy kalu. Vhodná koncentrácia kalu je 10 kg/m3, čo zodpovedá koncentrácii kalu v systéme predúpravy surovej vody. Môže sa použiť na dehydratáciu bez procesu koncentrácie. Zmena koncentrácie kalu má malý vplyv na prácu skrutkového odvodňovacieho zariadenia a obsah vlhkosti v kale je v podstate konštantný.
Perspektívna aplikácia skrutkového odvlhčovača kalov
S neustálym rozvojom elektroenergetického priemyslu sa stupeň automatizácie zvyšuje a manuálna prevádzka sa postupne nahrádza automatickým riadením. Spoľahlivosť a stabilita prevádzky zariadení sú kľúčovými faktormi ovplyvňujúcimi automatickú prevádzku. Podniky znižujú využívanie personálu a množstvo zariadení ovládaných každým zamestnancom sa výrazne zvyšuje, čo kladie vyššie požiadavky na neobsluhované zariadenia. V súčasnosti sa v procese úpravy surovej vody v energetických podnikoch široko používajú doskové a rámové odvlhčovače a odstredivé odvlhčovače. Doskové a rámové odvlhčovače patria medzi zariadenia s prerušovanou prevádzkou a je ťažké vyčistiť kal prilepený na medzivrstve lisovacej tkaniny počas prevádzky, preto je potrebné ju monitorovať a čistiť manuálne na mieste. Životnosť lisovacej tkaniny je obmedzená a je potrebné ju pravidelne vymieňať. Odstredivé odvodňovacie zariadenie má však vysokú rýchlosť, vysoké požiadavky na presnosť ložísk a iných rotujúcich častí, veľké pracovné zaťaženie údržbou, vysoké náklady na vysoko presné diely a vysoký hluk počas prevádzky sú relatívne bežnými problémami. Po odladení dokáže kaskádový skrutkový odvodňovací stroj dosiahnuť nepretržitú a stabilnú prevádzku, nízku rýchlosť skrutky, nízku hlučnosť, prispôsobenie obsahu vlhkosti kalu, malé opotrebenie zariadenia a malé zaťaženie údržby. Služobne činný personál vykonáva pravidelné kontroly a jemne dolaďuje dávkovanie koagulačnej prísady podľa situácie v kale, aby kontroloval obsah vlhkosti v kale v určitom rozsahu. Prietok dodávaného kalové čerpadlo má široký rozsah nastavenia a výstup je možné plynulo nastaviť medzi nízkym prietokom a menovitým prietokom. Nastavením dávkovania koagulačnej prísady je možné plynulo nastaviť úroveň výstupu. ŠNEKOVÝ ODVODŇOVACÍ STROJ JE vybavený diaľkovým ovládaním štartu a zastavenia v kombinácii s automatickým dávkovacím zariadením koagulačnej prísady. Na splnenie požiadaviek diaľkovej prevádzky a automatického riadenia je zavedený programový riadiaci systém DCS.
V procese výroby energie sa požiadavky na úsporu vody zvyšujú a využívanie mestskej vody prináša vyššie požiadavky na predúpravu surovej vody v elektrárňach. Množstvo húb a organických látok vo vode sa výrazne zvýšilo a zodpovedajúcim spôsobom sa zvýšila aj produkcia kalu. Kal je lepkavý a keď sa na odvodnenie kalu použije doskový odvodňovací stroj, kal sa počas pracovného procesu ľahko prilepí na filtračnú tkaninu doskového odvodňovacieho stroja. Podiel biologického kalu je relatívne malý, čo tiež spôsobuje ťažkosti pri odvodňovaní odstredivého odvodňovacieho stroja. Použitie závitovkového odvodňovacieho stroja umožňuje upraviť vzdialenosť prepážky kalu podľa povahy kalu a regulovať obsah vlhkosti v kale podľa primeraného dávkovania koagulačnej prísady, aby sa splnili potreby rôznych typov odvodňovania kalu.
Pri použití odsirovacej čistenia odpadových vôd v elektrárňach je potrebné zvoliť stohovaný závitovkový odvodňovací stroj vhodný pre odsirovací systém s materiálmi s vysokým obsahom síranov a chloridových iónov, aby sa zabránilo rýchlej korózii a poškodeniu bežnej nehrdzavejúcej ocele v náročnom prostredí. Odsirovací odpad z cementovej trosky má relatívne vysokú viskozitu, problém s adhéziou, ktorý sa často vyskytuje pri prevádzke doskových a rámových odvodňovacích strojov, sa dá lepšie vyriešiť použitím závitovkového odvodňovacieho stroja.
Stohovaný závitovkový odvodňovací stroj sa môže tiež široko používať na triedenie a zhromažďovanie pevných častíc vo vode. Napríklad počas prepuknutia siníc vo vodnej oblasti sa používa na zhromažďovanie siníc vo vode. Zmiešaná voda obsahujúca veľké množstvo siníc sa kontinuálne vstrekuje do stohovaného závitovkového odvodňovacieho stroja a dehydrované sinice sa kontinuálne balia do vriec a zhromažďujú, s vysokou účinnosťou zhromažďovania a jednoduchou obsluhou.
V ďalších oblastiach použitia, ako je napríklad úprava surovej vody zmäkčovaním vápenca, dehydratácia kalu z komunálnych zariadení na úpravu vody z vodovodu, úprava veľkého množstva kalu vznikajúceho pri separácii pevných častíc v iných priemyselných odvetviach atď., je stohovací závitovkový odvodňovací stroj tiež ideálnou voľbou v kombinácii s použitím automatického riadiaceho systému na zlepšenie celkovej úrovne automatickej regulácie.