冷轧废水处理成套装置及应用(精选4篇)
唐山钢铁公司的冷轧乳化液废水采用超滤(陶瓷膜)处理,介绍了工艺流程及处理效果,认为以国产陶瓷膜替代进口有机膜更经济.
作 者:顾占昌 李燕 温志新 GU Zhan-chang LI Yan WEN Zhi-xin 作者单位:顾占昌,GU Zhan-chang(唐山钢铁公司,动力厂,河北,唐山,063016)
李燕,LI Yan(中国矿业大学,环境测绘学院,江苏,徐州,221008)
温志新,WEN Zhi-xin(河南省濮阳县建设委员会,河南,濮阳,457100)
目前污泥处理方法主要有填埋、干化、焚烧、厌氧消化和好氧堆肥等。填埋方式因场地限制没有前途,干化、焚烧、厌氧消化方式因投资大运行成本高昂而难以广泛推进。污泥养分含量高,有机质含量48%~75%,每吨干污泥养分含量相当于100kg硫氨,100kg过磷酸钙和16kg硫酸钾。污泥与畜禽粪相比,有机质高出2~3倍,氮磷钾含量高出更多,是制作有机肥的上乘原料。污泥好氧堆肥处理是指污泥在一定的水分、氧气和温度等条件下,通过微生物发酵作用,将有机物分解、稳定后转变为肥料的生物化学过程,事实证明是一种安全、有效、经济的处理处置方式。处理后的污泥可广泛用于农业和林业种植、园林绿化和土地复垦等,因此,堆肥处理资源化利用技术应用将极有可能是解决我国污泥问题的最有希望的出路之一。
2污泥资源化处理工艺路线
本文提出的污泥堆肥处理工艺路线采用“原料搅拌调制+太阳能好氧堆肥发酵+高效挤压制粒成型”处理与加工工艺。首先将原料(脱水后的污泥)添加一定比例辅料(秸秆粉、锯屑、树叶粉等)和微生物菌剂充分混合搅拌,并调整物料水分及孔隙度。然后将混合物料投入太阳能发酵室内进行好氧发酵,通过发酵槽内强制性机械翻抛和自动通风充氧曝气(冬季气温低可选配太阳能穿孔集热系统供应热风)完成规模化堆肥作业,发酵后物料达到无害化稳定化要求。堆肥成品既可以作为营养土可直接用于农林业、园林绿化和土地复垦,也可以将其进一步加工成颗粒状有机肥及有机无机复混肥等商品性产品。颗粒制肥工艺主要包括粉碎、配料、混合、制粒、烘干、冷却、筛分和打包等环节。污泥堆肥处理及颗粒有机肥生产工艺流程见图1。
3污泥处理关键工艺技术特点
本污泥处理工艺技术系统融入三项关键新技术,解决了以往普通好氧堆肥处理工艺技术处理污泥不彻底的难题。
3.1污泥原料混合调理高效处理技术
充分利用辅料多孔结构和吸附力强的特点,配套自动计量搅拌和调质技术,将污泥和辅料称重配料后对物料揉搓、剪切、揉搓、翻转、挤压、扩散及压扁,做到主辅料混配均匀相互渗透性好。
3.2太阳能好氧发酵自动控制工艺技术
堆肥车间采用太阳能发酵室结构,室内环境温度可控,堆肥区升温加速、腐熟快、降水快。室内配备自动化动态机械翻搅和静态曝气的双重充氧作业系统,堆肥过程可控。一方面采用高效自动化大型槽式强力翻抛,充分破碎料堆改善孔隙;另一方面配套采用温度一供氧自动反馈曝气实时控制技术,避免了人工经验判断法和普通时间控制法带来的通风误差,减少氨气溢出和养分损失。尾气则通过水浴系统和生物过滤池系统处理达标排放。
3.3平模挤压制粒工艺为中心的颗粒制肥技术
采用新近研发的新一代平模挤压制粒法,有效地克服了以往的圆盘制粒法和滚筒制粒法的有机肥制粒上的缺陷,颗粒成型率提高到95%以上,成品颗粒外观均匀不易破碎,最大的有点是制粒过程无需加水后期颗粒烘干成本低,每吨成品加工成本约降低20%左右,节能效果显著。颗粒制肥系统采用模块化组合设计,作业可实现连续自动化,车间整洁,工人劳动环境大为改善。
4配套的污泥处理系统成套设备
4.1原料预处理设备
.原料预混调质机将污泥和辅料等各种待发酵的原料按照一定的比例进行自动计量混合调质。该机采用重量式称量,精确计量,配方可储存,混合均匀,对物料具有一定的揉搓和剪切功能。
4.2好氧发酵堆肥设备
4.2.1太阳能好氧发酵室
针对发酵室内堆肥产生的腐蚀性气体,发酵室结构采用防腐性优越的骨架材料,骨架结构为标准件制作,现场无需焊接操作。覆盖物采用透光和保温性能好的优质阳光板,矩形三层结构可抗强风冰雹。发酵室内部设计有单条或多条发酵槽和配套的电力随动装置、通风排湿装置等设施。
4.2.2链板式深槽翻抛机
该机适用于污泥的深槽和宽槽的好氧堆肥的机械翻抛,可满足槽深2m,宽度4~20m多种发酵槽规格。设备采用链式传动、滚动支撑的托板结构,翻抛阻力小;翻抛托板配备柔性张紧和弹性减震系统,保护传动系统和工作部件;翻抛托板上装有可拆换的耐磨曲面齿刀377片,破碎能力强;翻抛时,物料高位抛散与空气接触充分利于充氧;翻抛工作部件的升降采用液压系统操控;远距离遥控该机前进、横移、翻抛和快速后退等作业,改善操作环境;另外配套换槽机可以实现一台翻抛机多槽作业,利于节省投资。
4.2.3温度一供氧反馈风机曝气系统
温度一供氧反馈风机曝气系统包括:温度传感器、氧浓度传感器、风机、管路、自动阀门以及计算机控制仪等组成。该曝气系统技术上的重要进展是配置太阳能穿孔集热系统,针对冬天或春天环境温度较低情况,可对进入曝气系统的冷空气进行加热,增温约10~20℃,保证室内正常发酵,北方冬季发酵升温效果尤为显著。
4.2.4温湿度一氨气控制尾气处理系统
该系统包括温湿度传感器、氨气传感器、吸风管路、风机装置及现场控制装置、水浴装置、生物滤池和计算机控制系统等,用于处理发酵过程中会产生的氨气、硫化氢等有害气体和大量湿气。抽出的不洁尾气经过水浴和生物滤池处理后达标排放,厂区基本上闻不到臭味。
4.3颗粒制肥设备
4.3.1湿料粉碎与粉料筛分设备
粉碎机采用立式多层紊流链锤结构,尤其适合含水率在30%以下有机粘湿物料的粉碎。湿料筛分机适合粘湿物料的筛分,筛面双振幅,二维方向震动,频率及振幅恒定。
4.3.2自动配料及混合设备
连续式配料秤采用计算机自动控制,配料数量2~10种,动态显示配方情况,可储存多个配方,配料精度高,便于生产统计和管理。物料混合搅拌采用双轴式混合机,其桨叶结构比较适合黏结性较强的物料,物料不易粘附。
4.3.3制粒成型设备
制粒成型的作用是将配料混合完备后的物料制成颗粒。制粒采用新一代PM平模制粒机。该机对原料水分和粉碎细度要求降低,显著节省后续颗粒烘干的成本;该机采用大直径压辊,物料均布于压缩室内,造粒稳定,颗粒均匀性和颗粒强度明显改善;采用独特的切线出料方式,可有效防止成型后颗粒破碎。
4.3.4悬浮式干燥机
悬浮式干燥机是一种用来干燥颗粒或小块状物料的干燥设备,以热蒸汽为热源,通过换热器实现空气加热。干燥过程在完全密封的箱体内进行,劳动条件较好,避免了粉尘外泄对环境的污染。相比滚筒干燥,悬浮式干燥机对颗粒肥料干燥效果优势突出。
4.3.5冷却系统
逆流冷却器用于颗粒肥具有如下优点:翻板驱动连杆长度可调,方便调整翻板运行角度;进料口设有分料机构,便于物料在冷却室内均匀分布;采用阻旋式料位器,无电磁干扰现象;采用组合式冷却室,便于磨损更换;喂料器采用减速器结构,运行稳定喂料均匀;占地少,造价低。
4.3.6筛分打包设备
配套选用的回转式筛分机振动小,噪音低,换筛方便,且装有筛面清理装置。自动包装秤采用微电脑控制,可实现多量程的计量,具有称量精度高、自动夹包、缝包、自动去皮重和检测功能,大大提高包装车间的工作效率。
5结束语
污泥堆肥资源化处理技术的立足根本是兼得环保效益和经济效益。一方面减轻污泥堆放场、填埋场的压力,节省土地资源,避免二次污染;另一方面污泥资源化,为农林业提供优质有机肥,有良好的经济效益,实用可操作性强。
1 传统无功补偿
传统无功补偿一般有三角形电力电容器、投切电容器专用接触器、热继电器及保护熔断器、低压无功补偿控制器等元件, 在柜体内部零散组装而成。柜体体积庞大, 内部接线复杂, 安装接线耗时耗力、维护不方便, 同时不利于生产、运输、安装、调试和可靠运行。
所有的电容器只能有一个控制器控制投切, 当这只控制器损坏时, 整个装置就会停止动作, 因此控制器的瓶颈效应隐患比较大。
2 智能模块的优点
a.既可单机独立补偿, 也可多机并联补偿。
b.可共补、分补, 也可混合补偿。
c.补偿容量成倍增大。
d.消除控制器瓶颈效应。
e.过零投切开关技术先进。
f.具有谐波抑制功能。
3 目前应用的智能无功补偿设备状况
3.1 补偿方式
3.1.1 固定补偿与动态补偿相结合
随着社会的发展, 负载类型越来越复杂, 电网对无功要求也越来越严, 因此单纯的固定补偿已经不能满足要求, 新的动态无功补偿技术能较好地适应负载变化。
3.1.2 三相共补与分相补偿相结合
新的设备尤其是两相供电的, 致使电网中三相不平衡的情况越来越多, 三相共补同投同切已无法解决三相不平衡的问题, 而全部采用单相补偿则投资较大。因此, 根据负载情况充分考虑经济性的共分结合方式在新的经济条件下日益广泛应用。
3.1.3 稳态补偿与快速跟踪补偿相结合
稳态补偿与快速跟踪补偿相结合的补偿方式是未来发展的一个趋势, 主要是针对工艺复杂、用电量大、负载变化快、波动大的用户。充分有效地进行无功补偿, 不仅可以提高功率因数、降损节能, 而且可以充分挖掘设备的工作容量, 充分发挥设备能力。
3.2 采用智能型无功控制策略
采集三相电压、电流信号, 跟踪系统中无功的变化, 以无功功率为控制物理量, 以用户设定的功率因数为投切参考限量, 依据模糊控制理论智能选择电容器组合。智能投切是针对星-角结合情况。电容投切控制采用智能控制理论, 自动及时地投切电容补偿, 补偿无功功率容量。根据配电系统三相中每一相无功功率的大小智能选择电容器组合, 依据“取平补齐”的原则投入电网, 实现电容器投切的智能控制, 使补偿精度高。可设定过、欠压保护值, 可设置禁投 (低谷高电压) 、禁切 (高峰低电压) 电压值, 具有缺相保护功能, 以无功功率为投切门限值。延时时间可调 (既可支持快速跟踪无功补偿, 也可支持稳态补偿) , 同组电容投切动作时间间隔可设置, 对快速跟踪补偿可设置为零。
3.3 集成综合配电监测功能
综合配电监测功能集配电变压器电气参数测量、记忆、通信于一体, 是一套比较完整的配电运行参数测量机构, 是低压配电电网中考核单元线损的理想手段。它能随时为电网管理人员提供所需要的各类数据, 为电网的安全运行和经济运行提供管理依据, 是配电电网自动化系统的基本组成部分。主要功能有: (1) 实时监测配变三相数据 (电压、电流、功率、功率因数、频率) ; (2) 累计数据记录、整点数据记录和统计数据记录, 累计计量有功、无功电量; (3) 查询统计分析, 并根据输入条件生成各种报表、曲线、棒图、饼图。一般都配有相关的后台处理软件, 大多数可实现网络多机操作与数据共享。
3.4 集成电压监测功能
根据电压检测仪标准进行采样与数据统计处理, 便于用户考核电压合格率, 可用于电压监测考核。
3.5 集成在线谐波监测功能
较好一点的监测终端采用DSP作为CPU, 应用FFT快速傅立叶算法, 可精确计算测量出电压、电流、功率因数、有功及无功电量等配电参数, 还可以分析次谐波从而实现在线的谐波监测功能, 该数据可根据用户要求在后台软件上进行分析处理。
3.6 通信
某些功能较先进的监控终端充分地考虑了设备的可持续性使用, 采用标准的RS232、RS485接口, 可根据用户要求特殊配置Modem、现场总线 (Profibus) 等, 与配网自动化系统有机结合。具体通信方式有以下几种, 或是其一或是多种方式的结合。
a.手工抄表有线、无线、电卡等多种抄表方式
b.直接通信与配电自动化系统接口, 为用户提供多种解决方案, 以适应不同的配网自动化系统与子站或主站的直接通信。
c.与FTU通信可通过FTU实现一点对多点采集, 以实现数据远传并与配电自动化系统接口和集抄系统的通信, 通常采用载波或直联。
3.7 模块化结构
当前应用较广的模块化设计结构, 将电容器、投切开关、保护集成在一个单元内, 形成多种容量规格的标准化单元, 其特点是结构与功能的模块化形成满足不同用户要求的系列产品, 同时还便于各种装置在使用现场的维修与调整。
改造过程中, 管理局将10k VⅢ段移开式配电装置更换为某公司生产的KYN28A-12中置式成套配电装置, 共更换配电装置6套。其中, 出线柜4面 (故水1、厂寻1、故机1、1013) , 隔离开关柜一面 (故13甲) , PT柜一面 (10k VⅢ段PT) , 开关断路器更新为ZN63-12 (VS1) 户内交流高压真空断路器, 并且, 还在该开关柜内安装了一套WXH-822线路微机综合保护装置, 来为该线路提供保护。
一、装置的性能及特点
1. 装置的性能。
KYN28A-12铠装型移开式交流金属封闭开关设备 (以下简称开关柜) 系三相交流50Hz的户内成套配电装置, 用于接受和分配网络电能, 并对电路实行控制保护及监测。该开关柜具有防止操作断路器, 防止带负荷推拉手车, 防止带电关合接地开关, 防止接地开关在接地位置送电和防止误入带电间隔等“五防”功能。它既能配用ZN63A (即VSI) 真空断路器, 也可配置进口VD4真空断路器, 是一种性能优越的配电装置。
2. 装置的结构特点。
柜体结构采用铝锌板多重折弯组装而成, 完全金属铠装, 所有设备的操作均在柜门关闭状态下进行。柜壳密封度高, 能够防止设备受杂物和虫害的侵入, 防护等级IP44。配用ZN63A (即VS1) 真空断路器不但节能环保, 还可减少维护。更换断路器非常简单, 手车互换性好。二次线敷设于尺寸宽裕的线槽内, 容易接线。电缆室留有充裕的空间, 可连接多根电缆。透过面板门, 极易观察到电缆室安装情况。快速接地开关用于接地和回路短接, 可与 (F-C) 柜直接并柜而无需转换。
3. 装置具有五防联锁功能。当手车在柜体的工作位置合闸
后, 在底盘车内部的闭锁电磁铁将会被锁定在丝杠上, 而不会被拉动, 以防止带负荷误拉断路器手车。当接地开关处在合闸位置时, 接地开关主轴联锁机构中的推杆被推入柜中的手车导轨上, 于是所配断路器手车不能被推进柜内。断路器在工作位置合闸后, 出线侧带电, 此时接地开关不能合闸。接地开关主轴联锁机构中的推杆被阻止, 操作手柄无法操作接地开关主轴。对于电缆进线柜、母线分段柜和厂用方案, 由于进线电缆侧带电, 下门上装电磁锁, 以确保在电缆侧带电时不能进入电缆室。通过安装在面板上的防误操作转换开关 (带红绿牌) , 防止误分误合断路器。
4. 装置操作安全快捷。
(1) 送电操作过程:装好后封板, 再关好前下门—→操作接地开关主轴并且使之分闸—→用转运车 (平台车) 将手车断路器 (处于分闸状态) 推入柜内 (试验位置) —→把二次插头插到静插座上 (试验位置指示器亮) —→关好前中门—→用手柄将手车断路器从试验位置 (分闸状态) 推入到工作位置 (工作位置指示器亮, 试验位置指示器灭) —→合闸手车断路器。
(2) 停电 (检修) 操作过程:将手车断路器分闸—→用手柄将手车从工作位置 (分闸状态) 退出到试验位置 (工作位置指示器灭, 试验位置指示器亮) —→打开前中门—→把二次插头拔出静插座 (试验位置指示器灭) —→用转运车将手车断路器 (处于分闸状态) 退出柜外—→操作接地开关主轴并且使之合闸—→打开后封板和前下门。
5. 结构的先进性。
(1) 主结构开关柜是按照GB3906-91中的铠装式金属封闭开关设备而设计, 其整体由柜体和中置式可抽出部件 (即手车) 两大部分组成。柜体分为4个单独的隔室, 其外壳防护等级为IP44, 各小室间和断路器室门打开时防护等级为IP22, 具有架空进出线、电缆进出线及其他功能方案, 经排列组合后能成为各种方案形式的配电装置。该开关柜可以从正面进行安装调试和维护, 因此可以背靠背组成双重排列并靠墙安装, 提高了开关柜的安全性、灵活性, 减少了占地面积。
(2) 外壳。开关柜的外壳选用进口敷铝锌薄钢板, 经CNC机床加工, 并采取多重折边工艺, 这样, 柜体不仅具有精度高、抗腐蚀与抗氧化作用强等优点, 而且由于采用多重折边工艺, 使柜体比其他同类设备重量轻、机械强度高、外形美观。因此, 柜体采用组装式结构, 用拉铆螺母和高强度的螺栓连接而成, 可增强零部件的通用性、减少占地面积, 便于组合安装。
(3) 隔室开关柜。主要电气元件都有其独立的隔室, 如, 断路器手车室、母线室、电缆室和继电器仪表室等, 各隔室间防护等级都达到IP22。除继电器室外, 其他隔室分别还有泄压通道。由于采用了中置式形式, 电缆室的空间大为增加, 达到了设备可接多路电缆的目的。
(4) 手车骨架采用薄钢板, 经CNC机床加工后组装而成。手车的机械联锁安全、可靠、灵活, 能够保证手车只有在工作位置或试验位置时, 断路器才能进行合闸。并且, 手车只有在分闸状态, 断路器手车才能移动。
(5) 防止误操作的联锁装置。开关柜内装有安全可靠的联锁装置, 能够满足五防的要求。仪表室门上装有提示性的按钮或者KK型转换开关, 以防止误合、误分断路器手车。断路器手车在试验或工作位置时, 断路器才能进行合分操作, 而且, 在断路器合闸后, 手车无法移动, 以防止带负荷误推拉断路器。
(6) 带电显示装置。开关柜内设有检测一次回路运行的可显件装置, 即带电显示装置。该装置由高压传感器和可携带式显示器组成, 经电线连接为一体。该装置不仅可以提示高压回路带电状态, 而且还可以与电磁锁配合, 实现对开关手柄、网门的强制闭锁, 达到防止带电关合接地开关、防止误入带电间隔等, 从而提高配套产品的防误性能。
(7) 防止凝露腐蚀。为了防止在高湿度和温度变化较大的气候环境中产生凝露带来的危险, 在断路器室和电缆室内分别装设凝露控制器, 以改善柜内环境。
6. 该装置技术参数性能要求。
(1) 温升限值不超过GB1207-75规定值。
(2) 高压开关柜有机绝缘的爬电比距≥20mm/k V。
(3) 瓷质绝缘的爬电比距≥18mm/k V。
(4) ZN63A (VS1) 型户内高压真空断路器配用陶瓷灭弧室, 采用铜铬触头材料, 杯状纵磁场触头结构, 触头的电磨损速率小, 电寿命长, 耐压水平高, 介质绝缘强度稳定, 弧后恢复迅速, 截流水平低, 开断能力强。将灭弧室与操作机构前后布置在一个共同的框架上, 形成整体型布局, 可使操作机构的操作性能与灭弧室开合所需性能更为吻合, 减少不必要的中间传动环节, 降低了能耗、噪声和油污染。并且, 还可使断路器的操作性能更为可靠。
二、装置投入运行情况
故县水电厂10k VⅢ段高压配电装置的更新, 改变了设备在运行中放电、绝缘降低、结露和机构动作不灵活等问题, 解决了配电柜柜体局部生锈、内部母线支撑瓷瓶表面爬电放电现象严重、开关静触头防护盖损坏较多、绝缘护罩灼伤变质、开关本体机构死点调整存在问题、进车及限位机构损坏较多、各部分原件进入老化期和运行故障率不断提高等隐患。先进技术的应用改变了原设计结构的不合理性及操作的不可靠性, 也使故水、厂寻1、故机1、1013、故13甲、10k VⅢ段PT开关本体等部件检修所存在的市场供应缺少、设备检修维护困难、装置的自动化水平及设备安全运行系数低等问题得到了改观。KYN28A-12户内铠装型移开式交流金属封闭开关设备和ZN63A-12型户内交流高压真空断路器组合内地刀连锁机构的使用, 保证了检修接地的可靠性及运行人员接地线操作的安全性。
该项成果的应用, 成功解决了10k VⅢ系统运行故障率高、检修维护难度大和设备安全运行不稳定等难题, 确保了10k VⅢ段所带负荷三文鱼养殖及5号井、冷库、宾馆等重要负荷供电的连续性, 改善了厂房与变电站之间联络开关的安全可靠性, 提高了10k V系统的自动化水平, 保证了系统的安全运行, 增强了设备的安全防护能力。故水1、厂寻1、故机1、1013、故13甲等开关本体及组合开关柜性能的提高, 使电力生产更加安全稳定, 有利于故县水电厂的持续发展。
三、装置存在的问题
由于受开关柜的结构及部分元器件工艺水平所限, 该装置还存在一些需要改进的问题。
1.《电气安全工作规程》中对高压开关柜接地开关的操作进行了规定:
验明线路确无电压后再合上接地开关。由于KYN28A-12高压开关柜的封闭性, 对线路的验电操作必须在打开开关柜下柜门后才能进行。而实际上由于该高压开关柜带有的防触电闭锁性能, 使得只有在合上接地开关后, 才可以打开开关柜下柜门。因此, 当开关柜运行改线路检修 (或开关及线路检修) 的时候, 运行人员无法直接使用验电笔对出线电缆头进行验电。
2. 根据规定, 高压电气设备要定期进行预防性试验。
KYN28A-12高压开关柜进行开关大修的时候, 运行人员根据要求把开关手车拉至柜外, 并关上开关柜中柜门。此时, 中柜内上静触头是直接从10k V母线引下, 处于带电状态。因此, 从防止人员触电角度考虑, 工作时中柜门一般都不得打开, 并要求在中柜门上挂“止步, 高压危险”的标示牌。
四、改进装置的建议
针对上述情况, 笔者认为可以采取以下措施。
1. 拆除现有的机械闭锁装置, 采用电磁锁闭锁来代替机械闭锁。
电磁锁电源来自交流照明电源, 并在电源回路中串入线路带电显示器接点。当线路带电时, 带电显示器接点断开, 电磁锁不能励磁, 从而闭锁下柜门;当线路停电时, 带电显示器接点闭合, 电磁锁励磁, 从而可以打开下柜门进行验电。此种改进利用现有条件, 无需做较大改动, 可实施性强。线路停电后, 可以打开下柜门将验电笔伸进下柜内, 对出线电缆头进行验电, 摒弃了以前那种不直接验电的操作方式, 防止了带电和接地开关的可能性。
2. 把该观察窗改进为外开的活动窗, 活动窗的开关装于中柜门内侧, 只有开启中柜门后, 才能从内侧打开该活动窗。
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