
Lösning för behandling av slamtorkning:
Tillämpningsstatus och fallanalys av horisontell tunnfilmstorkning i två steg inom kraftproduktion med blandad slameldning
Den här artikeln introducerar tvåstegsprocessen för en horisontell tunnfilmsslamtorkningsmaskin i detalj och analyserar som exempel projektet för utbyggnad av slambehandling och avfallshantering i Bamboo Park. Den horisontella tunnfilmstorkningsmaskinen har stor bearbetningskapacitet, hög säkerhet, god tätning, mindre avgaser och en vänlig verkstadsmiljö. Baserat på fördelarna med den horisontella tunnfilmstorkningsutrustningens tvåstegsprocess vad gäller säkerhet, flexibilitet, ekonomi och andra aspekter, tillämpas denna slamtorkningsprocess alltmer inom området slamblandning och eldning av kraftproduktion, och kan användas som en av de föredragna processerna för slambehandling och avfallshantering i kraftverk. Med stadens snabba utveckling fortsätter mängden avloppsvatten att öka, och framstegen med att uppgradera avloppsreningsverk fortsätter att accelerera, vilket resulterar i en kraftig ökning av slamproduktionen. I slutet av 2016 hade Kinas avloppsreningsvolym nått 150 miljoner m/d, och den totala mängden slam är nästan 30 miljoner ton. Det uppskattas att Kinas slamproduktion kommer att överstiga 60 miljoner ton år 2020 baserat på 80 % fukthalt. Slammet som genereras vid insamling och behandling av stadsavlopp kan innehålla tungmetaller, patogener, virus, mikroorganismer och ett stort antal giftiga organiska ämnen. Om det inte behandlas och bortskaffas på rätt sätt kommer det att orsaka allvarlig sekundär förorening av miljön runt utsläppsområdet och hota människors hälsa. Problemet med slambehandling och bortskaffande har blivit ett framträdande miljöproblem i den rådande situationen. För närvarande inkluderar de viktigaste slambehandlingsmetoderna koncentrering, konditionering, uttorkning, torkning etc., främst koncentrering, konditionering och uttorkning, medan torkningshastigheten fortfarande är låg. Slamhantering avser slutdestinationen för slam efter behandling. För närvarande inkluderar de viktigaste slamhanteringsmetoderna sanitär deponi, markanvändning, användning av byggmaterial efter förbränning etc., bland vilka sanitär deponi är den vanligaste metoden. Å ena sidan, på grund av de allt strängare standarderna och begränsade tillgängliga markresurser, blir behandling och bortskaffande av torkning och förbränning allt vanligare.
Horisontell tunnfilmsslamtorkning i två stegSlamtorkning är en process som använder värmeenergi eller industriell spillvärme och spillvärme som genereras vid förbränning av fossila bränslen för att snabbt avdunsta vattnet i slammet med hjälp av speciell teknik och utrustning. Slamtorkning avlägsnar vattnet i slammet för att uppnå syftet att torka slammet, minska slammets volym, förbättra slammets värmevärde och samtidigt uppnå reduktion och stabilisering av slammet. Horisontell tunnfilmsslamtorkning i två steg är en av de vanligaste processerna i storskaliga slamtorkningsprojekt för närvarande, vilket är en indirekt uppvärmnings-torkningsprocess som använder mättad ånga eller värmeledningsolja som värmemedium.
Kärnutrustning
Kärnutrustningen i den horisontella tvåstegsprocessen för tunnfilmsslamtorkning är en horisontell tunnfilmstorkmaskin. Xinjieyuan Environmental Protection Technology Co., Ltd:s relaterade miljöutrustningsprodukter omfattar petrokemiska, farmaceutiska, livsmedels-, miljö- och energiområden. Xinjieyuan Company har ett komplett forsknings- och utvecklingscenter och en testbas. Företaget är världsledande inom termiska separationslösningar för eldfasta blandade material och tunnfilmsindunstning, samt ledande inom utveckling och produktion av utrustning för torkning av högviskösa material.

Figuren visar strukturdiagrammet för den horisontella tunnfilmstorkmaskinen. Den horisontella tunnfilmstorkmaskinen består huvudsakligen av tre delar: skal, rotor och blad, samt drivanordning. Skalet är ett tryckkärl, och skalmanteln kan fyllas med mättad ånga eller värmeledningsolja som värmemedium för slamtorkningsprocessen. Materialet är högtemperaturbeständigt pannstål av europeisk standard. Innerväggen är den värmeöverföringsdel som är i kontakt med slammet, vilket utgör det huvudsakliga värmeväxlingsområdet och bäraren av det tunna slamskiktet. Korrosionsbeständigheten och slitstyrkan är bättre än andra material; Rotorn är en integrerad ihålig axel, och dess speciella bearbetningsteknik kan säkerställa att rotorn inte producerar avböjning när den värms upp och roterar med hög hastighet, och avståndet mellan bladets ytterkant och innerväggen hålls alltid på 5-10 mm. Under rotorns rotation och bladets beläggning kommer slammet som kommer in i torken att bilda ett dynamiskt tunt lager jämnt på innerväggen, och det tunna slamskiktet uppdateras ständigt. Det fortsätter att torka när det rör sig mot utloppet.

Processflöde
Efter avvattning med dekantercentrifug transporteras det våta slammet med en fukthalt på 80–85 % till våtslamsilon med fordonstransport eller rörledning. Silon är försedd med en glidram för att förhindra att slammet bildar broar, och botten är försedd med en avlastningsskruv och en våtslamspump.
Våtslamspumpen transporterar slammet till ingången till tunnfilmstorken, och slammet som kommer in i tunnfilmstorken beläggs på ytan av den varma väggen av bladet på rotorn. Bladet roterar inte bara upprepade gånger och blandar slammet på ytan av den varma väggen, utan trycker det också framåt till slammets utlopp. I denna process värms vattnet i slammet upp och avdunstar till vattenånga, som rör sig omvänt med slammet inuti torkmaskinen och kommer in i avgaskondensationssystemet från avgastanken ovanför slammatningsöppningen.

Efter att den avdunstande restgasen som genereras i tunnfilmstorkmaskinen kommer in i kondenseringssystemet genom avgaslådan, kommer den först in i kondensorn. I kondensorn tvättas spillångan med vatten, och vattnet kondenseras från avdunstande restgasen. En liten mängd icke-kondenserande gas (flyktiga ämnen i luft och slam) släpps ut från torksystemet av avgasfläkten efter droppseparation med avimningsanordningen och bearbetas i deodoriseringssystemet eller förbränningssystemet. Mängden avgaser som släpps ut av självtorkningssystemet är mycket liten, endast 5%-10% av systemets avdunstande vatten. Avgasfläkten försätter hela torksystemet i ett negativt tryckläge för att undvika överflöd av lukt och damm.
Det torkade slammet med en fukthalt på 30–40 % som produceras från tunnfilmstorkmaskinen torkas ytterligare i den efterföljande linjära torkmaskinen, och den lägsta fukthalten kan torkas till 5 %. När det torra slammet tillfälligt lagras, sätts slamkylaren upp. Slammet kyls först efter torkning med den linjära torken, och slammets temperatur sänks till under 50 ℃ för att förbättra säkerheten och förhindra att slammet pyrmer eller självantänds. Därefter skickas det till torrslamsilon för lagring via utloppsventilen och skraptransportören i tur och ordning. När det efterföljande förbränningssystemet är anslutet kan torksystemet anslutas direkt till förbränningssystemet i serie via transportutrustningen. Den tvåstegs horisontella tunnfilmstorkningsprocessen kan uppfylla kravet på självinertifiering i systemet genom att vattnet i slammet avdunstar. Vid uppstart och nödsituationer används lågtrycksånga, färskvatten eller kvävgas som inertifieringsmedium i torksystemet. Syrehaltsanalysatorn är placerad vid avgastankens utlopp, och slamtorkningssystemets säkra och stabila drift kan uppnås genom att kontrollera syrehalten i torksystemet.
Fördelar med processen
1) Säkerhet: God lufttäthet i tunnfilmsslamtorkningssystemet, bibehåll alltid ett mikroundertryck på -0,5 till -1 kPa, ingen lukt och dammöverflöde; Systemet kan vara självinert och ställa in en mängd olika inerta metoder, syrehalten i kommunala projekt kontrolleras under 5 %; Torkningsslamtemperaturen vid torkens utlopp kan nå 100 ℃, vilket fullt ut kan spela rollen av sterilisering och uppfylla EPA503-standarden i slamhanteringskodexen från US Environmental Protection Agency. Det finns inga säkerhetsincidenter i tillämpningshistoriken. 2) Stabilitet: I slam- och kolkooperativförbränningsprojekt, när fukthalten i slammet som kommer in i kraftverkets panna är hög, är det lätt att ha en negativ inverkan på pannutrustningen, vilket kan leda till allvarliga skador på utrustningen. För det första tvättas och slits ugnens innervägg allvarligt, och för det andra leder det lätt till blockering av transportsystemet, vilket resulterar i att ugnen stängs av. Tvåstegsprocessen för tunnfilmsslamtorkning har låg slamfukthalt och kan snabbt justeras mellan 20 % och 33 % genom att justera ångtrycket i torkmaskinen. Jämfört med andra processer har den uppenbara fördelar och spelar en positiv roll för att upprätthålla stabiliteten hos kraftverksutrustning och elnätsdrift.
3) Enkelt: Slamprodukternas jämnhet och granulering kan förbättra stabiliteten i kraftverkets panndrift. Andra processer kräver ökad krossnings- eller granuleringsutrustning, medan tunnfilmstorkar kan vara självgranulerande, vilket ger ett jämnt granuleringsslam utan ytterligare granuleringsutrustning; Litet antal hjälputrustningar, litet fotavtryck, enkel drift och kontroll; Ingen cirkulation av bärgaser, ingen återblandning av slam; Enligt "Tryckkärlsunderhållsföreskrifterna" måste alla typer av torkmaskiner utföra regelbunden innerväggsinspektion, underhåll av tunnfilmstorkmaskiner utan annan lyftutrustning, bekvämt och effektivt underhåll.
4) Flexibel: brett användningsområde, lämplig för en mängd olika typer av slam, kan ta emot en fukthalt på 65–90 % vått slam i slammet; tvåstegsprocessen kan producera vilken produkt som helst med jämnt fast innehåll. Start-, stopp- och tömningstiden är kort, och ingen rengöringsoperation behövs för att starta om. 5) Ekonomi: hög avdunstningseffektivitet. I slamsamförbränningsprojekt kan kraftverkets ånga användas direkt som värmemedium. Avdunstningsvattnet per kvadratmeter från tunnskiktstorken kan nå mer än 45 kg per timme. Kommunala projekt kan kombineras med andra system (t.ex. matsmältningssystemet) för att uppnå mer än 80 % hög effektivitet för värmeenergiåtervinning; låg underhållskostnad, endast en årlig inspektion på 5–10 dagar per år; mycket liten lukt, låg behandlingskostnad; helautomatisk styrning, låga övervakningskrav.

Fallstudie av horisontell tunnfilmsslamtorkning i två steg inom kraftproduktion med blandad slameldning
Syftet med utbyggnadsprojektet för slambehandling och avfallshantering i Shanghai Zhuyuan-området är det avvattnade slammet som genereras från avloppsreningen av det första och andra Zhuyuan-reningsverket som uppgraderats till avloppskvaliteten klass A och 2,2 miljoner m³/dag avloppsreningen efter slutförandet av det nya uppgraderings- och kompletteringsprojektet. Projektets byggskala är 223 tDS/dag, vilket motsvarar en slamvolym med 80 % fukthalt på 1115 t/dag. Anläggningskonfigurationen tar hänsyn till underhållsskicket för förbränningslinjen i projektets första fas, och projektets maximala behandlingsskala är 288,5 tDS/dag, vilket motsvarar en slamvolym med 80 % fukthalt på 1442,5 t/dag. Slambehandlingsprocessen använder en tunnskiktstorkning i två steg + kraftverksblandning och eldningsprocess. Det avvattnade slammet med 80 % fukthalt transporteras till slambehandlingsanläggningen med tippbil. Efter slammottagnings- och lagringssystemet pumpas det våta slammet till tunnfilmsslamtorkningssystemet, och sedan reduceras den genomsnittliga fukthalten till 30 % (justerbart intervall på 20 % ~ 30 %) efter behandlingen i torksystemet. Det genererade torra slammet transporteras med slutna lastbilar till Shanghai Waigaoqiao nr 2 kraftverk eller nr 3 kraftverk för samförbränning med kol.

Figuren visar ett diagram över slamtorkningssystemet för utbyggnadsprojektet för slambehandling och bortskaffande i Zhuyuan-området. Efter att slambilen har vägts med en vågbrygga dumpas det våta slammet till den underjordiska mottagningsbehållaren och transporteras sedan till våtslamlagringsbehållaren via kolvpumpsystemet. Därefter transporteras det våta slammet till tunnfilmstorkmaskinen via avlastningsskruven och skruvpumpen. Det våta slammet kommer in i tunnfilmstorkmaskinen för det första torkningssteget, och det torkade slammet faller ner i den linjära torkmaskinen genom rännan. Det torkade slammet torkas vidare i den linjära torkmaskinen. Slammets fukthalt kan snabbt justeras till intervallet 20 %–33 %. Efter det andra torkningssteget kommer slammet in i kylskruven för kylning och transporteras sedan till torrslamsilon för tillfällig lagring via avlastningsventilen och skrapan.
Den avdunstande svansgasen som genereras av självtorkningsmaskinen rör sig i omvänd ordning med slammet, och avgaslådan ovanför självtorkningsmaskinen går in i det efterföljande svansgaskondenseringssystemet. Den avdunstande svansgasen sprutas och kondenseras i kondensorn, och den icke-kondenserande gasen går in i den efterföljande avimningsmaskinen. Efter droppseparation i avimningsmaskinen släpps den slutliga svansgasen ut från torksystemet genom fläkten och går in i luktbehandlingssystemet för behandling. De offentliga tekniska förhållandena som används i det horisontella tunnfilmstorksystemet inkluderar huvudsakligen mättad ånga, mediumvatten, instrumentluft, cirkulerande kylvatten och färskvatten. Ångan som används i torksystemet kommer från kraftverket och distribueras till 10 produktionslinjer via undercylindrar. Torksystemet är utrustat med ett lufttryckssystem för att tillföra instrumentluft, kondensatåtervinningssystemet används för att återvinna ångkondensatet från torkmaskinen, och det cirkulerande kylvattensystemet tillhandahåller cirkulerande kylvatten för systemet. Avloppsvattnet som produceras av torksystemet är huvudsakligen sprayvatten efter tvättning av avdunstningsgasen med medelstor vattenspray, och denna del av avloppsvattnet kommer att återföras till avloppsreningsverket för behandling. Avgaserna går in i luktbehandlingssystemet för centraliserad behandling. Efter torkning skickas slammet till Waigaoqiao kraftverk för samförbränning med kol. Slamtorkningssystemet för utbyggnadsprojektet för slambehandling och avfallshantering i Zhuyuan-området klarade prestandabedömningen i augusti 2020. Projektets årliga drifttid kan uppgå till 8000 timmar, och den årliga slambehandlingskapaciteten kan uppgå till mer än 400 000 ton. Projektets slutförande och drift kommer i grunden att lösa problemet med slamutsläpp i Zhuyuan-området och hjälpa Shanghais ekonomi att uppnå hållbar utveckling. Det kan ge referens för projekt för slambehandling och avfallshantering i hushåll med samförbränning av kraftverk.
Sammanfattning
1) Det horisontella tunnfilmstorkningssystemet har god lufttäthet, kan uppnå strikt kontroll av syrehalten och har hög säkerhet. Inga säkerhetsolyckor har inträffat under tillämpningshistoriken på mer än 30 år, och det är en av de säkraste torkningsprocesserna inom slamtorkning idag.
2) I projektet för kraftproduktion av slamblandning och eldning är kontrollen av torrslammets form och fukthalt mycket avgörande, vilket kommer att påverka driften av det efterföljande förbränningssystemet i torksystemet. Å ena sidan kan den horisontella tunnskiktstorkningsprocessen i två steg generera granulära produkter med enhetlig partikelstorlek och inget damm, och å andra sidan kan den snabbt justera fukthalten genom att ändra ångtrycket och hastigheten på den tvåstegs linjära torkmaskinen. God kontroll av formen och fukthalten i det torra slammet kan säkerställa en stabil drift av hela systemet.
3) Horisontell tunnfilmstorkning i två steg med gemensam avfallshantering av slam är utvecklingstrenden för kommunal slambehandling och avfallshantering, vilket har uppenbara fördelar vad gäller säkerhet, stabilitet, tillförlitlighet, avancerade aspekter och andra aspekter. Tillämpningen av horisontell tunnfilmstorkning i två steg vid gemensam avfallshantering av slam är ett vetenskapligt och rimligt val för kommunal slambehandling och avfallshantering idag.