污泥長(zhǎng)距離輸送方案
螺桿泵專(zhuān)家SEEPEX開(kāi)發(fā)了一款定制系統(tǒng)解決方案，它結(jié)合了兩種輸送技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以一種特別節(jié)能的方式實(shí)現(xiàn)大量脫水污泥的長(zhǎng)距離輸送。老式氣動(dòng)系統(tǒng)可說(shuō)是這一開(kāi)創(chuàng)性技術(shù)的鼻祖。新技術(shù)采用智能空氣注射(SAI)將污泥壓縮成柱塞，然后使用壓縮空氣不斷推進(jìn)長(zhǎng)達(dá)1000米管道。這種傳統(tǒng)工藝的新替代方案已經(jīng)在許多歐洲工廠(chǎng)安裝，并很快為廢水處理公司帶來(lái)回報(bào)。
由于新技術(shù)的出現(xiàn)，長(zhǎng)管道不再是缺點(diǎn)。當(dāng)涉及到處理脫水污泥時(shí)，這一點(diǎn)尤其重要。許多應(yīng)用場(chǎng)合，例如磷酸鹽回收廠(chǎng)，越來(lái)越需要長(zhǎng)距離運(yùn)輸污泥。眾多的優(yōu)勢(shì)使新系統(tǒng)成為私有和市政污水處理廠(chǎng)的一個(gè)有吸引力的選擇。該系統(tǒng)不僅滿(mǎn)足最遠(yuǎn)距離為1000米的最新要求，而且非常經(jīng)濟(jì)，因?yàn)榭偼顿Y成本、后續(xù)費(fèi)用和運(yùn)行成本都相對(duì)較低。
壓力下的污泥
對(duì)于這種系統(tǒng)解決方案，開(kāi)發(fā)商采用了螺桿泵輸送和密相氣力輸送相結(jié)合的方式。新工藝只需使用由塑料制成的低成本管道系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅在采購(gòu)時(shí)投資較小，而且還能降低維護(hù)和操作成本等運(yùn)行費(fèi)用。得益于低能耗、兩年維護(hù)周期以及更便宜的備件，該方案的運(yùn)行成本顯著較低。維護(hù)所需的時(shí)間只需幾小時(shí)，并且由于部件重量較輕，通�？捎蓡稳送瓿桑恍枰~外的起重機(jī)/吊車(chē)設(shè)備。由于原位維護(hù)的設(shè)計(jì)，不需要拆卸管道。較低的壓力水平還確保了部件使用壽命的延長(zhǎng)和泵占地面積的減小。此外，自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案以及過(guò)程監(jiān)控可以通過(guò)傳統(tǒng)的總線(xiàn)接口集成到現(xiàn)有的自動(dòng)化和控制系統(tǒng)中。所有功能部件、傳感器和執(zhí)行器一并打包提供，并集成到控制軟件中。
對(duì)于廢水處理公司來(lái)說(shuō)，SAI系統(tǒng)是傳統(tǒng)系統(tǒng)的高能效、高性能替代方案。作為定制的輸送解決方案，它旨在滿(mǎn)足工廠(chǎng)的要求，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化，并優(yōu)化能耗。
挑戰(zhàn)
長(zhǎng)距離輸送脫水污泥是廢水處理設(shè)備面臨的主要挑戰(zhàn):介質(zhì)的高粘度和磨損性意味著需要克服輸送管道中的巨大壓力損失。在某些情況下，需要使用順序泵送解決方案，如帶多驅(qū)動(dòng)裝置的帶式輸送機(jī)或螺旋輸送機(jī)。由于它們具備多個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，通常會(huì)帶來(lái)高能耗和高維護(hù)要求。此外，它們經(jīng)常暴露在環(huán)境中，可能帶來(lái)令人不快的氣味及被雨水沖開(kāi)，并且垂直或復(fù)雜的輸送會(huì)導(dǎo)致低效。另外一種方法是封閉管道與多級(jí)螺桿泵或某些情況下與活塞泵結(jié)合使用，這些泵特別適用于高粘度介質(zhì)和高壓。然而，由于反壓較大，它們需要相對(duì)較高的耐壓管道投資成本(在某些情況下超過(guò)PN100)。尤其是活塞泵還具有很高的維護(hù)要求和成本，維護(hù)停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，以及相對(duì)較高的驅(qū)動(dòng)功率和能量消耗。
新的泵送解決方案
SAI系統(tǒng)解決了上述問(wèn)題。在該系統(tǒng)中，首先通過(guò)料斗泵在壓力管線(xiàn)中壓縮和壓實(shí)污泥柱塞，[見(jiàn)圖1.a)和1.b)]，然后通過(guò)脈沖壓縮空氣噴射向前輸送[見(jiàn)圖1.c)]�？諝庾⑸渫ㄟ^(guò)針對(duì)應(yīng)用優(yōu)化的算法進(jìn)行壓力控制(見(jiàn)圖2)。氣動(dòng)輸送的污泥柱塞也封裝在聚合物溶液中。這減少了管道中的摩擦，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的能效。
泵輸送和密相氣力輸送的結(jié)合永久地將整個(gè)輸送管道中的壓力降低到非常低的水平(見(jiàn)圖2，最大壓力約4 Bar)。它直接來(lái)源于最初壓縮污泥柱塞運(yùn)動(dòng)所需的能量。一旦靜摩擦力被克服，污泥柱塞被其后面流動(dòng)的膨脹壓縮空氣加速，這再次降低了管道中的壓力水平(見(jiàn)圖2)。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，如聚合物流量和空氣流量，可以設(shè)定工廠(chǎng)特定的能量?jī)?yōu)化操作點(diǎn)。
圖1:采用聚合物注入和密相氣力輸送的污水污泥輸送系統(tǒng)流程示意圖。a)壓縮污泥柱塞，直到b)在管道中達(dá)到最佳壓縮水平。c)打開(kāi)壓縮空氣閥，使用壓縮空氣將污泥柱塞推進(jìn)料倉(cāng)。d)輸送管道中壓力下降。
較低的管道壓力允許使用更薄、更便宜的管道(PN10至PN16)，從而顯著降低投資成本，長(zhǎng)距離輸送尤其顯著。此外，更小的單級(jí)漏斗泵可以與優(yōu)化的專(zhuān)利維護(hù)技術(shù)一起使用，這將維護(hù)需求降至最低(轉(zhuǎn)子/定子更換不到一小時(shí))，并且能耗相對(duì)較低。
圖2:污泥管道注入點(diǎn)的壓力曲線(xiàn)示意圖。當(dāng)達(dá)到預(yù)定的壓力水平時(shí)，注入壓縮空氣幾秒鐘，ΔTinj，之后污泥管道中的壓力下降Δp。然后使用螺桿泵幾分鐘，Δt，將新的污泥栓塞泵入管道，直到進(jìn)行另一次壓縮空氣注入。標(biāo)記的時(shí)間a)...d)對(duì)應(yīng)于圖1所示的條件。
整體系統(tǒng)
新系統(tǒng)解決方案的核心是集成控制系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)整個(gè)系統(tǒng)的所有功能。使用激光距離傳感器或通過(guò)測(cè)壓元件記錄污泥泵的供應(yīng)料斗中的填充水平，并根據(jù)填充水平調(diào)節(jié)污泥泵的輸送能力。為了使聚合物溶液消耗最小化，它會(huì)根據(jù)當(dāng)前的污泥流量調(diào)整聚合物流量。此外，該系統(tǒng)還配備了溫度、過(guò)壓和變頻監(jiān)控器，實(shí)現(xiàn)三種安全功能，確保整個(gè)系統(tǒng)平穩(wěn)安全運(yùn)行。根據(jù)輸送路徑的情況，可能需要在多點(diǎn)將壓縮空氣和聚合物溶液注入管道(參見(jiàn)圖3中的兩個(gè)注入點(diǎn))。用于注入空氣的閥門(mén)也可以通過(guò)帶有顯示器的控制裝置手動(dòng)控制，該控制裝置為交貨標(biāo)配。這尤其適用于在系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)之前清潔管道，或清除輸送管道中的堵塞物。
可以用兩種不同的方式設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)。一方面，可以從控制中心通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)執(zhí)行(遠(yuǎn)程)控制，或者另一方面，可以通過(guò)控制設(shè)備本地修改系統(tǒng)參數(shù)。此外，壓縮空氣和聚合物溶液的流量被測(cè)量并顯示在控制面板的本地顯示器上，旁邊還有其他重要的系統(tǒng)信息，例如系統(tǒng)狀態(tài)和泵操作參數(shù)。
圖3:具有兩個(gè)聚合物溶液和壓縮空氣注入點(diǎn)的新系統(tǒng)三維模型。
SEEPEX是泵技術(shù)領(lǐng)域的世界領(lǐng)先專(zhuān)家之一。產(chǎn)品組合包括螺桿泵、泵系統(tǒng)和數(shù)字解決方案。SEEPEX還為輸送從低到高粘度的腐蝕性或研磨性介質(zhì)提供創(chuàng)新解決方案。自2021年起，SEEPEX成為英格索蘭集團(tuán)的一部分，英格索蘭集團(tuán)是一家全球關(guān)鍵流程創(chuàng)造和工業(yè)解決方案供應(yīng)商，由40多個(gè)知名品牌組成。英格索蘭公司(紐約證券交易所代碼:IR)以企業(yè)家精神和主人翁精神為動(dòng)力，致力于幫助我們的員工、客戶(hù)和社區(qū)改善生活。欲了解更多信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)www.IRCO.com。
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