Control and automation of the Manchester to Liverpool sludge pipeline of the North West Water Authority. II.doc
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1、报告编号:A2010288合同编号:20101027006科 技 查 新 报 告项目名称:循环资源利用干化污泥处理设计及施工技术委 托 人:广东省工业设备安装公司 委托日期:2010年10月27日查新机构(盖章):广东省科学技术情报研究所查新完成日期:2010年11月10日中华人民共和国科学技术部二年制查新项目名称中文:循环资源利用干化污泥处理设计及施工技术 英文(国内外):Circulation Resource Utilization Dewatered Sludge Treatment Design And Construction Technology查新机构机构名称广东省科学技术情报
2、研究所通信地址广州市连新路171号科学馆大院内科技信息大楼九楼查新检索中心邮政编码510033电子邮箱13719271909或负 责 人罗秀豪电 话020-83561171传 真020-83560508联 系 人黄以稃电 话1020-83561171-816电 话2020-83560462-816一、 查新目的成果鉴定查新。二、查新项目的科学技术要点该项目属于工程施工应用技术领域。 本课题针对重庆市唐家沱污水处理厂污泥处理项目,本项目的污泥干化处理技术工艺采用先进的两段式组合干化工艺(INNODRY)技术。经污泥处理项目干燥后的污泥具有以下特点:体积大大减小,污泥的运输、焚烧等整体成本大大降低
3、,可回收干燥污泥的能量,干燥污泥的卫生指标符合规定和标准,污泥的稳定性高等等。本项目工艺的设计污泥处理规模达到240吨/天的湿污泥处理量在全世界尚属首例,对环保和污泥的循环资源综合利用起到了非常积极的作用,干化污泥作为生产园林肥原料,污泥惨混制肥肥效良好。 针对本工程项目对引进采用成套进口设备进行污泥干化处理,设备安装要求精度高、难度大;工艺管道系统多数采用特殊不锈钢、特殊耐蚀钢材质,焊接及安装工艺要求高;电气自动化采用PLC控制;其采用的两段式污泥干化处理工艺相对比较复杂。公司针对该工程项目开展对污泥处理设计及施工技术的科技创新,取得了两段式组合干化污泥处理设计及施工技术新成果,有较强的创新
4、性,技术先进,具有较好的推广应用价值及明显的社会效益和经济效益。 循环资源利用干化污泥处理设计及施工技术主要内容: 1 唐家沱污泥处理设计 (1) 污泥干化系统流程 两段式组合干化工艺的第一阶段:主要设备是薄层蒸发器,脱水污泥由变速螺杆泵连续地投入薄层蒸发器中,蒸发器的旋转叶片承载污泥,形成薄层的污泥沿中空壳体的内壁传输。热流体(油)在中空壳体的内壁和外壁之间循环,对附着在内壁的污泥进行加热。污泥干度从20%(湿度80%)提高到设计要求干度。通过第一阶段的处理后的污泥在出口处呈可塑状态,然后落入切碎机,该装置使污泥形成一定直径大小的面条状长条,然后通过分配带被均匀分布在缓慢移动的带式干燥机的上
5、部传输带上。 干化工艺的第二阶段:主要设备是带式干燥机,带式干燥机是上下平行设置并缓慢移动的热风传输带,共两级干燥。安装在完全隔热的微负压密封设备中,以防止气体外逸。由切碎机预形成的污泥经分配带后在传输带上形成颗粒层,热空气侧向扫过并穿透颗粒层,使污泥干度逐渐达到所要求的干度水平。 (2) 污泥接收系统 设有一个地下污泥接收池,可通过活塞泵或卡车将脱水污泥输送到储泥池。污泥接收和输送系统主要目的:用于接收脱水后的污泥用于污泥干化,为干化系统提供污泥(每个泵供应一条线,不可替换),足够的污泥储存量,满足8小时连续工作。污泥储存池设在室内,本项目设计的储存能力为105m3。 该系统的主要设备有:液
6、压站式滑架和阿基米德螺杆式污泥输送泵。两个滑动框架安装在池底来防止污泥阻塞和搭桥。阿基米德螺杆式污泥输送泵被安装在池底出口,将污泥池的污泥输送至薄层蒸发器内。污泥池安装有电动门,通常是关闭的。只有当卡车卸泥时,通过现场就地控制按钮打开。为了保证空气环境,装有臭气回收管道并送往臭气处理系统。 (3) 污泥干化系统 系统主要机电设备 系统核心设备是薄层蒸发器(Thin Film Evaporator),带式干燥机(Belt Dryer),切碎机(Chopper)。 污泥最初送到薄层干化机干燥后污泥干化程度约46%,污泥进入切碎机挤压成颗粒状。 带式干燥机将继续干燥颗粒污泥(65-90%DS),可通
7、过调整带机速度,降低循环热风的温度,降低热风流量来降低颗粒污泥的干度。接着通过带式干燥机的冷却皮带将颗粒污泥降温到约40C 通过颗粒污泥输送带排出。 加热单元:热风循环是通过若干个热交换器完成的,有些热交换器与热油管路相连。通过交换器来保证系统温度,热量平衡。主要功能如下: 来自带式干燥机的热气通过冷凝器降温干燥,冷凝器与一闭环的冷却循环水连接,这闭环的冷却循环水由冷却水泵房提供。 循环空气由薄层蒸发气的蒸气再次被加热。 根据所设定的温度热空气再次加热返回带式干燥机。 冷却带机由专门热交换器和冷却水完成。 系统的残留物一是被污染的空气将分别被臭气回收管道并送往臭气处理系统。二是被污染的冷凝水以
8、及冲洗水将被污水收集容器和管道并送往废水收集池进行处理。减少了二次污染。 (4) 热传导系统 每个加热锅炉对应一条干化系统,本项目设置三条加热系统。 热油作为热传导介质,本项目采用的热油型号是K3120。热油通过天然气/沼气加热并被送到干化系统。每个热油锅炉配有初级循环管路和用于干化系统的二级循环管路。被加热后的油通过初级油回路泵和一个二级油回路泵送入薄层蒸发器中,对污泥进行干燥。另外两个二级油回路泵把加热后的油送入空气再加热器,对进入带式干燥机的压缩空气进行加热。 (5) 臭气处理系统 本工艺臭气处理采用化学法处理工艺。污泥储存池内的臭气体,带式干燥机回路中形成的工艺气体,切碎机隔间的臭气体
9、,废水收集池的通风气体经收集容器及相应管路都被收集到冷却塔进行第一级水洗冷却处理,然后进入加酸塔进行第二级加硫酸处理,臭气最后进入次氯酸钠及氢氧化钠加注塔进行处理,合格后通过通风机排入烟囱,即最后将空气强化自然稀释至大气中。 臭气处理系统由臭气输送管道,风机,冷却塔,硫酸溶液加注塔,碱液和次氯酸加注塔,投加泵,药液循环泵机服务水等等组成。本系统的冷却塔所需冷却水直接从冷却水泵房引来,对热空气进行冷却处理,在冷却塔内使之温度下降至50C左右。98%硫酸通过加酸泵从硫酸储罐送至加酸塔,用于去除含氮的化合物(氨和胺)。30-42%的氢氧化钠通过投加泵从氢氧化钠储罐送至加注塔,10%的次氯酸钠通过投加
10、泵从储罐送至加注塔。处理臭气过程中所产生的污水排至废水池。 (6) 辅助系统 1) 废水收集系统 设两级废水收集系统(主废水池和次废水池)。两个次废水收集池安排在切碎机间下面方便收集来自切碎机和带机的废水。各工艺阶段产生的污水都将通过泵及管路被送入废水池中,主废水池收集车间内所有废水并排出污水处理厂进水管。主、次废水收集池内均装有立式搅拌器和潜水泵等机电设备。 2) 压缩空气系统 两台空压机把压缩空气送入500L的气压罐,经过滤后进入使用点。压缩空气系统主要用于切碎机切换系统控制、薄层蒸发器和污泥输送管道的冲洗等等。 3) 冷却水系统 专门建设一座冷却水泵房,冷却系统水主要用于下列系统的冷却:
11、冷却带式干燥机出来的热气,冷却内部冷却循环系统,冷却冷却带机循环空气,冷却臭气,TFE 清洗和冷却,TFE 消防,清洗切碎机间,清洗污泥输送泵间。 2 主要设计及施工技术 (1) 薄层蒸发器为接触干燥机,通过间接热辐射对污泥进行干燥为第一阶段;带式干燥机为对流干燥机,通过直接热辐射对污泥进行干燥为第二阶段。两大核心设备设计结构能把能量的传递的方式充分利用得当,并减少能量损失。 (2) 整个污泥干化处理技术项目系统各部位产生的污染物臭气和废水,均通过废水收集系统和臭气收集和处理系统进行回收和处理,控制了二次污染,真正达到了环保目的。 (3) 污泥处理后的干燥度可根据要求进行调节。干化处理工艺技术
12、的第一阶段可通过PLC控制系统调节导热油的温度,调整薄层蒸发器及热交换器等的热交换效率来调节。干化处理工艺技术的第二阶段可通过调整带机电机速度,调整循环热风温度或调整循环热风量来调节。 (4) 本项目的干化处理工艺设计多种热交换器,充分利用回收能量,第一阶段的部分剩余能量回收后用于第二阶段的加热,达到了节能环保的目的。 (5) 本项目对半成品污泥处理过程中均在全封闭的设备中处理,不存在污泥粉尘二次收集以及污泥产生的臭气对大气的二次污染,保证了污泥处理车间的环境和空气质量,保证了维护车间运行人员的作业条件。PLC的自动化集中控制方式,控制室的环境好,保证了车间所有工作人员的身体健康。 (6) 利
13、用计算机控制液压同步提升装置吊装污泥处理设备房内设备及管道,具有施工速度快、工作效率高;施工安全,因液压系统有反向自锁功能,无虑因突然停电而造成事故;施工环境好,装置简单,操作容易,改善劳动条件;设备体积小,自重轻,承载能力大,这样可以进入其他起重设备无法进入的狭小空间或高空、地下等施工场合进行起重作业;采用柔性索具承重,只要有合理的承重吊点,提升高度与提升幅度不受限制,机具可根据提升重量大小和需要灵活组合。该吊装技术符合建设部推广的“液压顶升吊装技术”新技术的要求。 (7) 通过“一种吊装矩形截面钢柱的专用夹具及利用该夹具的吊装方法”( 发明专利公开号:CN101723240A)的发明专利,
14、采用本发明的新型专用夹具吊装矩形截面钢柱时,能保证钢柱吊装过程中和就位时保持良好的方向性,钢柱上端轻松就位。上端就位后,吊车逐渐松钩,专用夹具能够自动回落到地面,采用此专用夹具吊装矩形截面柱不用焊接吊耳,没有高空拆除钢丝绳和高空割队吊耳的问题,降低高空作业风险,减轻了劳动强度、大幅度提高了吊装效率、减少了吊车费用并且保证了吊装质量。 (8) 通过“一种靠背轮找中心测量方法”(发明专利公开号:CN101762228A)的发明专利,对设备联轴器同心度进行找中心和间隙调整,有效避免了测量过程因百分表支架刚度不高、受外界轻微振动、旋转过程中靠背轮本身的晃动导致测量仪器不准确的问题;避免了背靠轮直径大、
15、背靠轮装配时和轴存在垂直偏差而影响的找中心精确度;胀紧装置设置在螺栓孔内,不用调整靠背轮之间的距离而直接进行测量圆周间隙和端面间隙;实现了360全方位测量;相比以往使用的方法,避免了外界干扰,避免采用与螺栓孔孔径相匹配螺栓直接固定在螺栓孔时损坏靠背轮螺栓,而且使用前不用重复校核仪表精确度,安装小组的总人数减少3名,劳动强度降低,安装进度加快了约1/3,安装过程安全性更高,安装质量可靠,操作极为简便,达到安全、经济、高效的目标。 (9) 对设备推力轴承安装工艺采用了一种“大型高转速推力轴承的安装工具”实用新型专利(专利申请号:201020107733.2),本实用新型提供一种不仅省力省工,缩短了
16、安装工期,节省了安装费用,而且也为推力瓦安装提供了可靠技术保证的安装工具本安装工具制造成本低,结构简单,操作方便,不仅解决了推动转子的难题,而且保证了推力瓦的安装质量和速度,创造了十分可观的经济效益和社会效益。 (10) 对SS316L超低碳不锈钢管道采用氩弧焊焊接方法,对焊接保护气体采用管内充氮保护的手工氩弧焊焊接技术,在施焊过程中不会产生飞溅,焊缝成型美观,焊缝上不存在渣壳,无需清理,接头质量高,选用设备简单,操作方便,对现场交叉作业的影响不大,达到了节约资源保护了环境的效果,同时大大降低316L不锈钢管焊接的施工成本。 (11) 对10CrMoAl管道焊接采用了“10CrMoAl耐腐蚀钢
17、管焊接工艺”的发明专利(发明专利公开号:CN101774059A),本发明的目的在于提供一种对焊接性分析、焊接过程、焊条成份进行控制的有效确保10CrMoAl耐腐蚀钢管焊接质量的焊接工艺。满足了10CrMoAl管道在高工作压力、耐腐蚀性、长寿命方面的特殊要求,取得了较好的经济效益和社会效益,具有较好的推广应用价值。 (12) 对电气接地系统安装工艺采用了“一种电气接地直角弯制作装置”的实用新型发明专利(专利申请号:201020104033.8),本实用新型专利提供一种结构简单、使用方便,所制成的电气接地直角弯规格统一、便于弯角连接处焊接且外形美观的电气接地直角弯制作装置,相比于传统的直角弯在搭
18、接处节省了一条扁钢,有效地提高了工作效率。 本设计及施工技术经济社会效益分析 唐家沱污泥处理设计及施工工程是城市污泥处理处置工程,属于公用事业和城市建设基础设施,它所产生的效益除一部分可以定量分析外,其他往往表现为许多难以用货币量化的社会效益。 工程实施后,规模将达到240t/d,参照污水行业最低内部收益率4%,污泥处理收费标准应不低于420元/吨(20%DS),分摊到污水处理量上为0.336元/m3。 通过产品成本估算分析,该项目的全部投资回收期(税后)为17.18年,财务内部收益率(税后)3.87%,指标均达到或超过国内同行业平均水平,并且该项目达到设计能力的89.12%时能保持盈亏平衡,
19、有一定的抗风险能力。 本项目利用两段式组合干化工艺技术,设计污泥处理规模达到240吨/天的湿污泥处理量。污泥经过干化处理后含水率将由现在的75%降为10%,能耗比传统干化技术节约3040%,污泥经干化处理后的泥量会大幅度减少,这对环保和污泥的循环综合利用起到了非常积极的作用。干化污泥作为生产园林肥原料,污泥惨混制肥肥效良好,干化污泥每年销售收入可达940万元。 唐家沱污水处理厂污泥处理处置工程建成后将改善城市环境,改善当地水质状况,有利于社会安定和提高人民群众的生活水平,促进城市卫生状况的改善。同时符合国家大力推广的循环资源利用的政策,将为重庆市的发展创造良好的投资环境,因此其社会效益、环境效
20、益是十分显著的。 三、查新点与查新要求A、查新点: 本课题针对引进采用先进的成套进口设备进行污泥干化处理,设备安装要求精度高难度大;工艺管道系统多数采用特殊不锈钢、特殊耐蚀钢材质,焊接及安装工艺要求高;电气自动化采用PLC控制;其采用的两段式污泥干化处理工艺相对比较复杂。公司针对该工程项目开展对污泥处理设计及施工技术的科技创新,采用了如下的创新施工技术:1 薄层蒸发器为接触干燥机,带式干燥机为对流干燥机,通过直接热辐射对污泥进行干燥。两大核心设备设计结构能把能量的传递的方式充分利用得当,并减少能量损失。2 整个污泥干化处理技术项目系统各部位产生的污染物臭气和废水,均通过废水收集系统和臭气收集和
21、处理系统进行回收和处理,控制了二次污染,真正达到了环保目的。3 本项目对半成品污泥处理过程中均在全封闭的设备中处理,不存在污泥粉尘二次收集以及污泥产生的臭气对大气的二次污染,保证了污泥处理车间的环境和空气质量,保证了维护车间运行人员的作业条件。PLC的自动化集中控制方式,控制室的环境好,保证了车间所有工作人员的身体健康。4 利用计算机控制液压同步提升装置吊装污泥处理设备房内设备及管道,具有施工速度快、工作效率高;该吊装技术符合建设部推广的“液压顶升吊装技术”新技术的要求。5 通过一种吊装矩形截面钢柱的专用夹具及利用该夹具的吊装方法,采用此专用夹具吊装矩形截面柱不用焊接吊耳,没有高空拆除钢丝绳和
22、高空割队吊耳的问题,降低高空作业风险,减轻了劳动强度、大幅度提高了吊装效率、减少了吊车费用并且保证了吊装质量。6 通过一种靠背轮找中心测量方法,对设备联轴器同心度进行找中心和间隙调整,有效避免了测量过程因百分表支架刚度不高、受外界轻微振动、旋转过程中靠背轮本身的晃动导致测量仪器不准确的问题;劳动强度降低,安装进度加快了约1/3,安装过程安全性更高,安装质量可靠,操作极为简便,达到安全、经济、高效的目标。7 对设备推力轴承安装工艺采用了一种大型高转速推力轴承的安装工具,不仅省力省工,缩短了安装工期,节省了安装费用,保证的安装工具本安装工具制造成本低,结构简单,操作方便,不仅解决了推动转子的难题,
23、而且保证了推力瓦的安装质量和速度,创造了十分可观的经济效益和社会效益。8 对SS316L超低碳不锈钢管道采用氩弧焊焊接方法,对焊接保护气体采用管内充氮保护的手工氩弧焊焊接技术,接头质量高,选用设备简单,操作方便,对现场交叉作业的影响不大,达到了节约资源保护了环境的效果,同时大大降低316L不锈钢管焊接的施工成本。9 对10CrMoAl管道焊接采用合适的焊接方法和工艺,满足了10CrMoAl管道在高工作压力、耐腐蚀性、长寿命方面的特殊要求。10 对电气接地系统安装工艺采用了一种电气接地直角弯制作装置,具有结构简单、使用方便,所制成的电气接地直角弯规格统一、便于弯角连接处焊接且外形美观的电气接地直
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