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污泥流化床干化器换热器盘管磨损现象分析和对策点击：1820 日期：[ 2014-04-26 21:39:22 ] |
| 污泥流化床干化器换热器盘管磨损现象分析和对策 于俊岭,董云彩 (上海城环水务运营有限公司,上海200942) 摘 要:污泥干化焚烧是大中城市污泥处理处置中的一个重要环节,以石洞口污泥干化焚烧为例,由于污泥中含有一定量的细沙,在脱水污泥与流化床换热器内盘管进行热交换和干化过程中,污泥不可避免地对换热器盘管产生摩擦,如何减小污泥干化过程中对换热器的磨损,延长流化床干燥器使用寿命和提高污泥干化处理能力是国内流化床干化污泥工艺必须解决的一个重要问题。本文根据长期对流化床运行工艺的理解和现场观测,从不同方面提出延长干燥器使用周期的方法和方案,有助于国内相似设备在运行中借鉴。 关键词:污泥;换热器;磨损 中图分类号:X703. 1文献标识码:A 文章编号:1674-6139(2011)04-0079-03 前言 中国的污泥处置主要走三种技术路线,即堆肥农业利用、卫生填埋和污泥干化焚烧。在中国大中城市,由于土地资源紧张等原因越来越倾向于污泥干化焚烧,来满足污泥处置减量化、稳定化、无害化要求。上海石洞口污水处理厂的污泥处置所走的技术路线就是污泥的干化加焚烧。该污泥干化焚烧项目自2004年底投入运行以来,基本满足设计要求,而且污泥的干化装置95%运行时间内是满负荷运行的。经过几年运行统计发现因为工艺管线和设备故障停车检修的占三分之一,这其中因为设备磨损原因停车占停车检修次数的一半,而污泥干化换热器内的导热油盘管因为磨损漏油造成停车又是检修的难点和重点,同时由于石洞口污泥干化设备只有一套,没有备用的污泥干化设备,一旦因为干化设备故障只有全部停车,并对故障点检修,因此调整工艺运行方案,延缓导热油盘管使用寿命,是保证干化焚烧长期平稳运行的最重要因素。 1 流化床污泥干化情况介绍 干化系统采用德国安德里兹公司的流化床干燥机是其核心设备,它的主要功能是利用导热油进行热能转换,将焚烧系统产生的热能输送到干燥机内部。同时将脱水污泥输送至干燥机内,通过在低温(85℃左右)下污泥流化干化,去除其中的水份,形成含水率为10%以下的干化污泥。热的导热油在盘管内流动,湿污泥在流化状态下既吸收导热油盘管的辐射热能又与导热油盘管直接接触换热,从而达到污泥迅速干化的目的。流化的湿污泥跟导热油盘管充分接触换热同时也对导热油管壁产生了摩擦,导致盘管的管壁逐步变薄直至磨穿漏油而停车。 1. 1 流化床污泥干化器结构及导热油盘管磨损情况分析 流化床的底部是风箱,风箱的顶部是可拆卸的布风板和风帽,离风帽10厘米的上方是导热油盘管,盘管上部是抽吸罩。导热油盘管是特种合金无缝钢管。 导热油管线磨损严重部分:一是靠近下端卸料口的导热油管线,二是导热油管线盘管弯头处,下中部磨损比上部磨损严重,经过一段时间运行之后,可以非常明显观测到磨损情况。导致此部分磨损严重的原因分析如下:首先是布风板风帽的设置和流化风的流向:整个布风板上的风帽除了四周线性排列的风帽是采用的360°布风外,其余全是同方向180°排风,即流化风除了起到流化污泥作用外,还有一个作用就是使干化器底部已经干化污泥顺风帽(180°排风)出口风方向移动,目的是将干化的污泥堆积到卸料口附近便于干化污泥集中排除。故从风箱吹入的气体通过风帽强制布风后,风以0角度的方向近似水平180°方向分散,其作用力分两部分,一部分是水平作用力、用来吹动干污泥颗粒水平向前移动,另一部分呈一定的仰角散开,使污泥流化。靠近卸料口的导热油盘管接收的力是作用力和反作用力的合成,力度大,所以污泥和盘管摩擦的严重,容易首先磨穿盘管导致漏油停车;盘管的弯头处即换热器盘管弯曲的两端,距离干燥机箱壁大约在30毫米左右的一端磨损非常明显,这一端从下到上70%部位都有不同程度磨损,严重的已经仅剩一半壁厚,而换热器弯曲的另一端非常靠近干化器箱壁(约有5mm距离),则磨损不是很明显,管壁厚度略有减少,这个现象说明,流化风和干化污泥在30毫米间距的较大空隙内流化的速度非常快,而此处唯一阻力就是换热器弯曲部分,换热器弯曲部分产生明显磨损也就很正常了。 2 解决方案 2. 1 减少外来处理污水含沙量或污水处理过程中沉沙池除沙能力提高。 2. 2 在换热管线外表喷涂耐磨涂层来达到延长使用寿命的目的。 2.3 改变排料口附近风帽导流风方向,也就是改变风帽的设置,部分风帽设置改变后由于不同风向之间力的作用均匀分布,减弱作用于换热管局部的作用力,来达到减少换热管线磨损的作用。 2. 4 提高单位时间污泥处理能力(即减少干化污泥在流化床内停留时间)相对地延长换热器使用寿命。其结果是对污泥处理量增大了,但是单位时间内对换热器管线的磨损力度没有变化。 2.5 减小导热油弯曲部分跟干化机箱体的距离,可能的话可以缩小1~1·5厘米范围之内。这样通过距离的减小使这部分空间对污泥和流化风的阻力跟导热油管排内阻力接近,也就是尽可能保证干化机换热部分空气阻力能均匀分布,减少局部磨损严重现象,延长换热管使用周期。 3 方案分析 3.1 减少外来污水含沙量,在现有环境情况中是不实际的,可以说是无法改变的。提高沉沙池的除沙能力,特别是细小沙粒净化效果,现有的工艺和技术难以提高。因此这一方案解决的难度大。 3. 2 换热器表面喷涂耐磨材料这一方法是可以实现的,其耐磨效果如何有待时间检验。 3.3 在现有的运行条件下,不改变换热管线的排布方式,将靠近排料口附近风帽重新设置,改变风帽导流风向,其作用是将此风向和远离排料口布风帽风向相向,使其形成的合力减小,减少对靠近排料口床壁冲击产生的反作用力对油管壁磨损。需要改变的布风帽,具体位置应当根据漏点产生位置、角度做详细测算后确认。由于改变风帽设置不多,不会对流化效果和干化污泥移送产生影响,而且污泥干化流化风量控制相对流化床炉燃烧风量控制要宽松,在污泥料层高度能控制的前提下,只要保证流化床顶部出口的热风压力维持在正负0. 2mbar之内即可满足工艺运行要求。 通过改变流化风向方式调整对流化床壁的作用力来减缓对换热器管线磨损程度,保证换热器均匀磨损,等到大部分导热油管线磨损极限后统一更换,延长使用寿命同时也可以减少同等运行时间内导热油磨损程度不一出现漏油经常停车维修现象,降低维护费用。 3.4 通过控制污泥含水率,提高污泥处理量也可以相对达到减缓导热油管线磨损作用。具体方法是通过床料料层的差压来控制排料口电机启动,减少污泥干料在床内的停留时间,由于污泥在床内停留时间减少,料层较原来降低后污泥供给量就需要增加,排除干污泥颗粒的含水率由10%变为30%左右,同样保证管线的正常输送和焚烧。 3. 5 通过改变和调整换热器跟干化机箱壁之间的间距来合理调整流化风布局,使之作用在导热油管壁上的作用力尽可能均匀,来实现换热器的使用寿命延长。 4 结论 4. 1 在实际应用中,我们建议方案分析中的3. 2、3·3、3. 4、3. 5条同时实施对换热器损失减少比较有利,有益于干化设备延长使用寿命。即减少运行中泥风混合物对换热管线正面冲击造成的磨损问题、延长换热管寿命,又可以提高单位时间内污泥处理量,既可以降低维护费用,又可以降低干化设备营运费用,提高设备单位时间利用率。但是3. 2、3. 5条实施需要投入较大资金进行设备改造,费用大,需要做好充分论证前提下实施,另外实施改造费用来源也是一个需要解决的问题,在实际操作中有一定的难度。 4. 2 在暂时无法保证完成上述目的的情况下,方案分析中的第3.3、3.4项实现起来比较容易,需要对实际工况细致研究分析后,找出合理的风帽动改方向,控制其合理的料层高度来增大其干化污泥处理量,也可以达到延缓换热器磨损、增加使用寿命的目的。在这方面石洞口污泥焚烧做了有益的尝试,方法是可行的,改造后污泥干化器导热油盘管使用寿命较改造前延长了20%,相应地延长了设备连续运行的时间周期,增加了污泥的处置量,减少了维修维护费用。 |
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