Розчин для обробки осаду:
Стан застосування та аналіз випадку двостадійного процесу горизонтального сушіння тонких плівок у галузі виробництва енергії зі змішаним спалюванням шламу
У цій статті детально представлено двостадійний процес горизонтальної сушарки тонкоплівкового осаду та проаналізовано проект обробки осаду та розширення утилізації в Бамбуковому парку як приклад. Горизонтальна сушарка тонкоплівкового осаду має велику потужність обробки, високий рівень безпеки, хорошу герметизацію, менше вихлопних газів та сприятливе середовище в цеху. Завдяки перевагам двостадійного процесу горизонтального обладнання для сушки тонких плівок у сфері безпеки, гнучкості, економічності та інших аспектів, цей процес сушіння осаду все частіше застосовується в галузі виробництва електроенергії з змішування та спалювання осаду та може бути одним з найкращих процесів для проектів обробки та утилізації осаду на електростанціях. Зі швидким розвитком міста кількість стічних вод продовжує зростати, а прогрес у модернізації очисних споруд продовжує прискорюватися, що призводить до значного збільшення виробництва осаду. До кінця 2016 року обсяг очищення стічних вод у Китаї досяг 150 мільйонів м/добу, а загальна кількість осаду становить майже 30 мільйонів тонн. За оцінками, до 2020 року виробництво осаду в Китаї перевищить 60 мільйонів тонн при вмісті вологи 80%. Осад, що утворюється в процесі збору та очищення міських стічних вод, може містити важкі метали, патогени, віруси, мікроорганізми та велику кількість токсичних органічних речовин. Якщо його не обробити та не утилізувати належним чином, це спричинить серйозне вторинне забруднення навколишнього середовища навколо зони скидання та загрожуватиме здоров'ю людини. Проблема обробки та утилізації осаду стала важливою екологічною проблемою в сучасній ситуації. Наразі основними методами обробки осаду є концентрування, кондиціонування, зневоднення, сушіння тощо, головним чином концентрування, кондиціонування та зневоднення, швидкість сушіння все ще залишається низькою. Утилізація осаду відноситься до кінцевого пункту призначення осаду після обробки. Наразі основними методами утилізації осаду є санітарне захоронення, використання земель, використання будівельних матеріалів після спалювання тощо, серед яких санітарне захоронення є найбільш поширеним методом. З одного боку, через дедалі суворіші стандарти та обмеженість доступних земельних ресурсів, з іншого боку, обробка та утилізація сушіння та спалювання стають все більш поширеними.
Двостадійний процес горизонтального сушіння тонкоплівкового шламуСушіння осаду – це процес, у якому використовується теплова енергія або промислове відхідне тепло та відхідне тепло, що утворюється внаслідок спалювання викопного палива, для швидкого випаровування води в осаді за допомогою спеціальної технології та обладнання. Сушіння осаду видаляє воду з осаду, що дозволяє досягти мети сушіння осаду, зменшити його об'єм, покращити калорійність осаду та одночасно забезпечити зменшення викидів та стабілізацію осаду. Двоступеневий горизонтальний тонкоплівковий процес сушіння осаду є одним з основних процесів великомасштабного сушіння осаду на даний момент, що являє собою процес сушіння з непрямим нагріванням з використанням насиченої пари або теплопровідної олії як теплового середовища.
Основне обладнання
Основним обладнанням для двоступеневого горизонтального сушіння тонкоплівкового осаду є горизонтальна сушильна машина для тонких плівок. Супутнє екологічне обладнання компанії Xinjieyuan Environmental Protection Technology Co., Ltd. охоплює нафтохімічну, фармацевтичну, харчову, екологічну та енергетичну галузі. Компанія Xinjieyuan має повноцінний дослідницький та розробницький центр продукції та випробувальну базу. Компанія є світовим лідером у сфері рішень для термічного розділення вогнетривких змішаних матеріалів та технології випаровування тонких плівок, а також лідером у розробці та виробництві обладнання для сушіння матеріалів з високою в'язкістю.
На рисунку показано структурну схему горизонтальної сушильної машини для тонких плівок. Горизонтальна сушильна машина для тонких плівок складається в основному з трьох частин: корпусу, ротора з лопаттю та приводного пристрою. Корпус являє собою посудину під тиском, а оболонка може бути заповнена насиченою парою або теплопровідною олією як теплоносієм процесу сушіння осаду. Матеріал - високотемпературна котельна сталь європейського стандарту. Внутрішня стінка є теплопередавальною частиною, що контактує з осадом, забезпечуючи основну площу теплообміну та носій тонкого шару осаду. Корозійна стійкість та зносостійкість кращі, ніж у інших матеріалів; Ротор являє собою цілісний порожнистий вал, а його спеціальна технологія обробки може гарантувати, що ротор не прогинається під час нагрівання та обертання з високою швидкістю, а відстань між зовнішнім краєм лопаті та внутрішньою стінкою завжди підтримується на рівні 5-10 мм. Під дією обертання ротора та покриття лопаті, осаду, що надходить у сушарку, рівномірно утворюється динамічний тонкий шар на внутрішній стінці, і тонкий шар осаду постійно оновлюється. Він продовжує сушитися, просуваючись до виходу.
Потік процесу
Після зневоднення в декантерній центрифузі, вологий мул з вмістом вологи 80%-85% транспортується до силосу для вологого мулу за допомогою транспортного засобу або трубопроводу. Силос оснащений розсувною рамою, щоб запобігти утворенню мостів мулом, а дно обладнане розвантажувальним шнеком та насосом для подачі вологого мулу.
Насос для транспортування вологого шламу транспортує шлам до входу тонкоплівкової сушарки, і шлам, що потрапляє в тонкоплівкову сушарку, покривається поверхнею гарячої стінки лопаттю ротора. Лопатка не тільки багаторазово обертається та змішує шлам на поверхні гарячої стінки, але й проштовхує його вперед до виходу шламу. У цьому процесі вода в шламі нагрівається та випаровується у водяну пару, яка рухається у зворотному напрямку до шламу всередині сушильної машини та потрапляє в систему конденсації відпрацьованих газів з резервуара для відпрацьованих газів над отвором подачі шламу.
Після випаровування газ, що утворюється в тонкоплівковій сушарці, потрапляє в систему конденсації через випускний отвір, спочатку в конденсатор. У конденсаторі відпрацьована пара промивається водою, а вода конденсується з випаровуваного газу. Невелика кількість неконденсованого газу (леткі речовини в повітрі та шламі) після відділення крапель пристроєм для видалення запотівання виводиться з системи сушіння витяжним вентилятором та обробляється в системі дезодорації або системі спалювання. Кількість вихлопних газів, що виводиться системою самосушіння, дуже невелика, лише 5%-10% від випаровуваної води системи. Вентилятор вихлопних газів створює негативний тиск у всій системі сушіння, щоб уникнути переповнення запахом та пилом.
Висушений шлам із вмістом вологи 30%-40%, отриманий з тонкоплівкової сушильної машини, додатково сушиться в наступній лінійній сушильній машині, при цьому мінімальний вміст вологи може бути висушений до 5%. Під час тимчасового зберігання сухого шламу встановлюється охолоджувач шламу. Після сушіння в лінійній сушарці шлам спочатку охолоджується, а потім температура шламу знижується нижче 50℃ для підвищення безпеки та запобігання тлінню або самозайманню шламу. Потім він по черзі через випускний клапан та скребковий конвеєр направляється до силосу для сухого шламу для зберігання. Після підключення наступної системи спалювання, система сушіння може бути безпосередньо з'єднана з системою спалювання послідовно через конвеєрне обладнання. Двоступеневий горизонтальний процес тонкоплівкового сушіння може досягти вимоги самоінертифікації в системі завдяки випаровуванню води в шламі. У разі запуску та аварійної ситуації як інертизаційне середовище системи сушіння використовується пара низького тиску, прісна вода або газоподібний азот. Аналізатор вмісту кисню встановлений на виході з вихлопного резервуара, а безпечна та стабільна робота системи сушіння осаду може бути реалізована шляхом контролю вмісту кисню в системі сушіння.
Переваги процесу
1) Безпека: добра герметичність системи сушіння тонкоплівкового осаду, постійне підтримку мікронегативного тиску від -0,5 до -1 кПа, відсутність запаху та переповнення пилом; система може бути самоінертною та встановлювати різні інертні засоби, вміст кисню в муніципальних проектах контролюється нижче 5%; температура осаду на виході з сушарки може досягати 100℃, що може повністю виконувати роль стерилізації та відповідати стандарту EPA503 кодексу утилізації осаду Агентства з охорони навколишнього середовища США. В історії застосування не було жодних інцидентів безпеки. 2) Стабільність: у проекті кооперативного спалювання осаду та вугілля, коли вміст вологи в осаді, що надходить до котла електростанції, є високим, це може негативно вплинути на котельне обладнання, що може призвести до серйозного пошкодження обладнання. По-перше, внутрішня стінка печі сильно змивається та зношується, а по-друге, це може призвести до блокування конвеєрної системи, що призведе до зупинки печі. Двостадійний процес сушіння тонкоплівкового осаду має низький вміст вологи в осаді та дозволяє швидко регулювати вміст вологи в осаді в межах 20%-33% шляхом регулювання тиску пари в сушильній машині. Порівняно з іншими процесами, він має очевидні переваги та позитивно впливає на стабільність роботи обладнання електростанції та енергомережі.
3) Простота: однорідність та грануляція шламових продуктів можуть підвищити стабільність роботи котла електростанції. Інші процеси потребують збільшення обладнання для дроблення або грануляції, тоді як тонкоплівкова сушарка може бути самогранулюючою, продукт являє собою однорідний гранульований шлам, без додаткового обладнання для грануляції; Невелика кількість допоміжного обладнання, невеликий розмір, просте керування та експлуатація; Відсутність циркуляції газу-носія, відсутність зворотного змішування шламу; Відповідно до "Правил технічного обслуговування посудин під тиском", всі види сушильних машин потребують періодичного огляду внутрішніх стінок, технічне обслуговування тонкоплівкових сушильних машин не потребує використання іншого підйомного обладнання, що забезпечує зручне та ефективне обслуговування.
4) Гнучкість: широкий спектр застосування, підходить для різних типів осаду, може приймати вологість осаду від 65% до 90%; Двостадійний процес може виробляти будь-який продукт з рівномірним вмістом твердих частинок. Час запуску, зупинки та спорожнення короткий, і для повторного запуску не потрібне очищення. 5) Економічність: висока ефективність випаровування. У проекті спільного спалювання осаду пара електростанції може безпосередньо використовуватися як теплоносій. Випаровувана вода на квадратний метр тонкошарової сушарки може досягати понад 45 кг на годину. Муніципальні проекти можна поєднувати з іншими системами (наприклад, травною системою), що дозволяє досягти високої ефективності рекуперації теплової енергії понад 80%; Низькі витрати на обслуговування, лише одна щорічна перевірка 5-10 днів на рік; Запах дуже незначний, низька вартість обробки; Повністю автоматичне керування, низькі вимоги до моніторингу.
Тематичне дослідження двостадійного процесу горизонтального сушіння тонкоплівкового шламу в галузі виробництва електроенергії змішаного спалювання шламу
Об'єктом обслуговування проекту розширення обробки та утилізації осаду в районі Шанхай Чжуюань є зневоднений осаду, що утворюється в результаті очищення стічних вод першої та другої станцій очищення стічних вод Чжуюань, модернізованих до стандарту класу А, та очищення стічних вод продуктивністю 2,2 мільйона м/добу після завершення нового проекту модернізації та доповнення. Масштаб будівництва проекту становить 223 т/добу, що еквівалентно об'єму осаду вологістю 80% 1115 т/добу. Конфігурація установки враховує стан обслуговування лінії спалювання першого етапу проекту, а піковий масштаб обробки проекту становить 288,5 т/добу, що еквівалентно об'єму осаду вологістю 80% 1442,5 т/добу. Процес обробки осаду передбачає двоступеневу тонкошарову сушку + процес змішування та випалювання в електростанції. Зневоднений осаду з вологістю 80% транспортується на станцію очищення осаду самоскидом. Після системи прийому та зберігання осаду, вологий осаду перекачується до системи сушіння тонкоплівкового осаду, а потім після обробки в системі сушіння середній вміст вологи знижується до 30% (регульований діапазон 20% ~ 30%). Утворений сухий осаду транспортується закритими вантажівками до електростанції Шанхай Вайгаоцяо №2 або електростанції №3 для спільного спалювання з вугіллям.
На рисунку показано схему системи сушіння осаду в рамках проекту розширення обробки та утилізації осаду в районі Чжуань. Після зважування шламовоза на платформі ваги, вологий шлам скидається в підземний приймальний бункер, а потім транспортується до бункера для зберігання вологого осаду за допомогою плунжерного насоса. Потім вологий шлам за допомогою розвантажувального шнека та шнекового насоса транспортується до машини для тонкоплівкової сушки. Вологий шлам потрапляє в машину для тонкоплівкової сушки для першого етапу сушіння, а висушений шлам потрапляє в лінійну сушильну машину через жолоб. Висушений шлам додатково сушиться в лінійній сушильній машині. Регулюючи тиск пари в сушильній машині, вміст вологи в осаді можна швидко довести до 20%-33%. Після другого етапу сушіння шлам потрапляє в охолоджувальний шнек для охолодження, а потім через розвантажувальний клапан та скребок транспортується до силосу для сухого осаду для тимчасового зберігання.
Випарний хвостовий газ, що утворюється самосушильною машиною, рухається у зворотному напрямку разом зі шламом, і випускний короб над самосушильною машиною потрапляє в наступну систему конденсації хвостового газу. Випарний хвостовий газ розпилюється та конденсується в конденсаторі, а неконденсований газ потрапляє в наступний дефумігатор. Після відділення крапель у дефумігаторі кінцевий хвостовий газ виводиться з системи сушіння через вентилятор і потрапляє в систему очищення запахів для обробки. Комунальні інженерні умови, що використовуються в горизонтальній системі тонкоплівкового сушіння, включають переважно насичену пару, воду для повітря, приладове повітря, циркулюючу охолоджувальну воду та прісну воду. Пара, що використовується в системі сушіння, надходить з електростанції та розподіляється на 10 виробничих ліній через підциліндри. Система сушіння оснащена системою під тиском повітря для подачі приладового повітря, система рекуперації конденсату використовується для рекуперації конденсату пари сушильної машини, а система циркуляційної охолоджувальної води забезпечує циркуляцію охолоджувальної води для системи. Стічні води, що утворюються системою сушіння, - це переважно розпилювальна вода після промивання випарного хвостового газу розпиленою водою для повітря, і ця частина стічних вод повертається на очисні споруди для очищення. Відпрацьовані гази потрапляють у систему очищення від запахів для централізованої обробки. Після сушіння шлам направляється на електростанцію Вайгаоцяо для спільного спалювання з вугіллям. Система сушіння шламу в рамках проекту розширення обробки та утилізації шламу в районі Чжуань успішно пройшла оцінку ефективності у серпні 2020 року. Річний час роботи проекту може сягати 8000 годин, а річна потужність обробки шламу може перевищувати 400 000 тонн. Завершення та введення в експлуатацію проекту докорінно вирішить проблему витоку шламу в районі Чжуань та допоможе економіці Шанхаю досягти сталого розвитку. Це може слугувати орієнтиром для внутрішніх проектів обробки та утилізації шламу із спільним спалюванням на електростанціях.
Короткий зміст
1) Горизонтальна система тонкоплівкового сушіння має добру герметичність, дозволяє досягати суворого контролю вмісту кисню та має високий рівень безпеки. За понад 30 років використання не сталося жодної аварії, пов'язаної з безпекою, і це один з найбезпечніших процесів сушіння осаду на сьогодні.
2) У проекті виробництва енергії зі змішування та спалювання шламу контроль форми та вмісту вологи сухого шламу є дуже важливим, що впливатиме на роботу наступної системи спалювання або сушильної системи. З одного боку, двоступеневий процес горизонтального тонкошарового сушіння може генерувати гранульовані продукти з однорідним розміром частинок та без пилу, а з іншого боку, він може швидко регулювати вміст вологи, змінюючи тиск пари та швидкість двоступеневої лінійної сушильної машини. Хороший контроль форми та вмісту вологи сухого шламу може забезпечити стабільну роботу всієї системи.
3) Горизонтальне тонкошарове сушіння двостадійного сушіння осаду з кооперативною утилізацією є тенденцією розвитку обробки та утилізації муніципального осаду, яка має очевидні переваги в безпеці, стабільності, надійності, передовій роботі та інших аспектах. Застосування двостадійного процесу горизонтального тонкошарового сушіння для кооперативної утилізації осаду є науково обґрунтованим та розумним вибором для обробки та утилізації муніципального осаду на сьогодні.
