螺桿泵自動(dòng)輸送系統(tǒng)在焦化污泥處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

方 超

(馬鋼集團(tuán)公司辦公室 安徽馬鞍山 243000)

1 概述

焦化廢水處理是焦化廠(chǎng)非常重要的一項(xiàng)工藝，廢水處理系統(tǒng)是必須的工業(yè)廢水處理設(shè)施。生化污泥是廢水處理過(guò)程中活性污泥的絮凝污泥，一般情況集中在濃縮池進(jìn)行排泥操作，再由離心泵輸送到壓濾機(jī)進(jìn)行物理壓濾脫水，脫水后的泥渣排至污泥儲(chǔ)槽，再裝車(chē)外運(yùn)到煤場(chǎng)，在煤場(chǎng)通過(guò)裝載機(jī)混合后，經(jīng)堆取料機(jī)由煤場(chǎng)皮帶系統(tǒng)輸送到煤塔,在焦?fàn)t中高溫焚燒進(jìn)行處理。污泥運(yùn)輸?shù)矫簣?chǎng)后需要占用一定的煤場(chǎng)空間，使煤場(chǎng)實(shí)際裝煤量減小，同時(shí)污泥中含水達(dá)80%以上，不利于現(xiàn)場(chǎng)堆放和混合。

原污泥處理方式從污泥濃縮池到達(dá)煤塔經(jīng)過(guò)的環(huán)節(jié)較多，需要找到一種簡(jiǎn)單可靠的輸送方式，并且經(jīng)濟(jì)可行。

2 可行性分析

原污泥處理流程較多，需要經(jīng)過(guò)七個(gè)環(huán)節(jié)(見(jiàn)圖1)；要實(shí)現(xiàn)污泥有效可靠、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的運(yùn)送，只有盡可能多的減少其中的處理流程?？梢钥紤]濃縮池的污泥直接送煤塔，該方式減少的環(huán)節(jié)最多，但是一般焦?fàn)t的煤塔較高，一般為五六十米以上?？紤]到輸送的介質(zhì)為含水的污泥漿，不同于水，對(duì)泵的性能要求較高，投入較大；現(xiàn)場(chǎng)水平輸送管道也有300多m，再加上垂直管道50 m-60 m，若采用多臺(tái)泵分段輸送投入成本和維護(hù)費(fèi)更高。

經(jīng)綜合考慮，采用一臺(tái)普通的單螺桿泵就能實(shí)現(xiàn)把污泥從污泥濃縮池輸送到上煤塔前的M110皮帶，濃縮污泥管排出口高度為25 m。比原來(lái)污泥處理流程減少了6個(gè)環(huán)節(jié)(見(jiàn)圖2)。

圖1 原污泥處理流程

圖2 污泥螺桿泵處理流程

3 設(shè)計(jì)實(shí)施方案

3.1 污泥泵輸送實(shí)現(xiàn)方式

生產(chǎn)中實(shí)際對(duì)濃縮污泥的輸送需求為，當(dāng)皮帶在輸送污泥時(shí)，就可以向皮帶輸送污泥，且污泥濃縮池具有一定的儲(chǔ)存緩沖能力，濃縮污泥需要一定的沉淀時(shí)間，所以污泥的輸送程序啟動(dòng)的第一步需要人為的允許啟動(dòng)。在霍尼韋爾控制系統(tǒng)中組態(tài)時(shí)，加入了“允許啟動(dòng)”可選項(xiàng)，只有當(dāng)該選項(xiàng)被人為被選中時(shí)，送泥程序開(kāi)始執(zhí)行。

當(dāng)泵在正常輸送濃縮污泥時(shí)，可能出現(xiàn)兩種無(wú)量的情況：一是濃縮污泥液位低于泵入口管，污泥抽空的狀態(tài)；二是濃縮污泥到泵入口管完全堵死。這兩種情況會(huì)導(dǎo)致污泥泵空轉(zhuǎn)，會(huì)對(duì)設(shè)備造成損壞，需要避免螺桿泵的空轉(zhuǎn)。為了解決該問(wèn)題，可以在污泥濃縮池安裝液位計(jì)。當(dāng)液位過(guò)低時(shí)，泵停止運(yùn)行。該方法解決了保證污泥池有污泥，不會(huì)因?yàn)槲锪蠜](méi)有而導(dǎo)致泵空抽。另一種方法是在污泥泵輸送管出口安裝電磁流量計(jì)，對(duì)輸送出的污泥流量進(jìn)行計(jì)量，并接入中控系統(tǒng)，可以對(duì)污泥的流量進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)可以設(shè)定報(bào)警值或者作為泵的異常運(yùn)行聯(lián)鎖信號(hào)。當(dāng)污泥濃縮池液位低沒(méi)有物料、泵前端管路堵塞或者泵本身運(yùn)行不正常造成的不上量，都會(huì)反映在輸送污泥的管路中沒(méi)有流量或者流量異常。所以，采用污泥泵出口加流量計(jì)更為可靠合理。

污泥泵選用了螺桿泵，濃縮污泥本身含有一定的固體顆粒，為了使泵在停機(jī)后能保持相對(duì)干凈的狀態(tài)，同時(shí)也避免在檢修泵體時(shí)泵內(nèi)及出入口污泥淌出，需要增加沖洗閥和用于沖洗管路的水源管，并在每次停機(jī)過(guò)程中，能自動(dòng)的對(duì)泵進(jìn)行沖洗。

圖3 污泥輸送系統(tǒng)圖

3.2 污泥輸送系統(tǒng)的主要構(gòu)成

首先，選用了污泥單螺桿泵，作為濃縮污泥的輸送泵，該類(lèi)型泵適合輸送具有一定粘度的固定顆粒物的懸浮物液體。選用了用于控制管道通斷的氣動(dòng)開(kāi)關(guān)球閥Qq6WF1F-16C系列，簡(jiǎn)單可靠，在運(yùn)行時(shí)能控制閥門(mén)全開(kāi)或全關(guān)。

原有的污泥離心泵作用為把濃縮池污泥輸送到二樓污泥帶式壓濾機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)控制箱為手動(dòng)啟?？刂苹芈罚枰臑楝F(xiàn)場(chǎng)能切換手動(dòng)自動(dòng)的控制回路，以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作和遠(yuǎn)程中控操作。

皮帶稱(chēng)系統(tǒng)和輸送污泥皮帶主電機(jī)開(kāi)關(guān)控制回路，各需放兩芯開(kāi)關(guān)信號(hào)到生化廢水處理站DCS儀表柜，電機(jī)等運(yùn)行故障信號(hào)利用原有電氣線(xiàn)路。

3.3 保護(hù)連鎖關(guān)系設(shè)計(jì)

采用污泥泵將濃縮池的污泥輸送到煤塔前的皮帶M110上，首先要確保配煤系統(tǒng)的皮帶運(yùn)行，皮帶系統(tǒng)的運(yùn)行可以取皮帶M110機(jī)頭的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行信號(hào)，該信號(hào)閉合，可以確認(rèn)皮帶開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)；其次配煤皮帶運(yùn)行后，皮帶上并不是立即就有煤存在，這個(gè)時(shí)候如果開(kāi)始送污泥，可能導(dǎo)致空皮帶上直接落上泥漿，污染皮帶，給皮帶運(yùn)行帶來(lái)安全隱患，如打滑跑偏等。由于皮帶線(xiàn)路長(zhǎng)，當(dāng)前端皮帶開(kāi)始有煤，M110上至少需要5分鐘才有煤，所以為了確保皮帶上有煤后才能送污泥，需要一個(gè)信號(hào)，檢測(cè)皮帶必須有煤污泥泵才能開(kāi)始運(yùn)行送污泥到皮帶。當(dāng)皮帶有煤時(shí)，配煤槽下的皮帶秤有稱(chēng)重信號(hào)，我們把該信號(hào)作為皮帶開(kāi)始有煤運(yùn)送的信號(hào)。該信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，無(wú)法直接與凈化系統(tǒng)的DCS模擬通道連接或開(kāi)關(guān)量信號(hào)連接，為了實(shí)現(xiàn)該信號(hào)能送到DCS系統(tǒng)，對(duì)該信號(hào)在施耐德的PLC系統(tǒng)中對(duì)稱(chēng)重的數(shù)字信號(hào)做一定的編程處理，當(dāng)大于400噸/小時(shí)(正常輸送量為500噸/小時(shí))，輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)繼電器變?yōu)闊o(wú)源接點(diǎn)信號(hào)，可以被凈化系統(tǒng)的DCS識(shí)別。

所以，污泥泵可以送污泥到皮帶的啟動(dòng)條件為：(1)M110皮帶電機(jī)運(yùn)行；(2)配槽下皮帶秤有煤運(yùn)送，重量大于400噸/小時(shí)；(3)配煤槽皮帶秤的煤，5分鐘內(nèi)到達(dá)M110；DCS系統(tǒng)檢測(cè)到稱(chēng)重信號(hào)后，計(jì)時(shí)10分鐘啟動(dòng)污泥泵。

如果運(yùn)煤皮帶運(yùn)行中出現(xiàn)故障，污泥泵也必須聯(lián)鎖停機(jī)，才能確保污泥不污染皮帶系統(tǒng)。聯(lián)鎖停機(jī)條件為：(1)M110運(yùn)煤皮帶運(yùn)行信號(hào)中斷；(2)皮帶系統(tǒng)無(wú)稱(chēng)量信號(hào)或低于設(shè)定的400噸/小時(shí)；(3)污泥泵不上量，導(dǎo)致污泥泵空轉(zhuǎn)，污泥管道流量計(jì)流量低于設(shè)定值；(4)污泥泵本身電機(jī)電氣故障停機(jī)。污泥泵的控制聯(lián)鎖信號(hào)系統(tǒng)圖見(jiàn)圖4。

圖4 控制聯(lián)鎖信號(hào)系統(tǒng)圖

4 污泥輸送泵的實(shí)際運(yùn)行

選用的單螺桿泵設(shè)計(jì)輸送能力為每小時(shí)3噸，實(shí)際運(yùn)行時(shí)達(dá)到了預(yù)期輸送能力。根據(jù)實(shí)際皮帶送煤運(yùn)行的時(shí)間，可以控制每天輸送濃縮污泥的量。當(dāng)皮帶系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可以保證在皮帶上有煤粉的時(shí)候污泥泵才能運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)，污泥落到配煤皮帶中心位置，由于運(yùn)送煤量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于每小時(shí)3噸的濃縮污泥量，污泥水分很快被煤粉吸收，不會(huì)造成皮帶的污染，運(yùn)行效果非常好。污泥泵可以現(xiàn)場(chǎng)操作，也可以遠(yuǎn)程中控操作。當(dāng)選擇自動(dòng)運(yùn)行模式時(shí)，運(yùn)行情況如下：

4.1 開(kāi)機(jī)自動(dòng)聯(lián)鎖信號(hào)

當(dāng)M110皮帶電動(dòng)機(jī)運(yùn)行信號(hào)正常，皮帶稱(chēng)重信號(hào)正常，計(jì)時(shí)保持10分鐘后，當(dāng)中控操作選中“允許啟動(dòng)”,污泥泵開(kāi)始運(yùn)行。

開(kāi)機(jī)過(guò)程：開(kāi)機(jī)條件正常，污泥泵開(kāi)始運(yùn)行；進(jìn)口閥打開(kāi)，回流閥打開(kāi)；回流閥打開(kāi)1分鐘后，回流閥關(guān)閉，到皮帶閥門(mén)打開(kāi)，進(jìn)入正常送污泥流程。

4.2 停機(jī)自動(dòng)聯(lián)鎖信號(hào)

皮帶運(yùn)行信號(hào)異常，皮帶稱(chēng)重信號(hào)異常，中控允許啟動(dòng)切除，污泥泵電機(jī)故障。

停機(jī)過(guò)程：停污泥泵，自動(dòng)關(guān)閉污泥出口閥；水洗閥門(mén)打開(kāi)，對(duì)泵入口管道進(jìn)行沖洗；入口管道沖洗1分鐘后，入口閥門(mén)關(guān)閉，回流閥打開(kāi)，對(duì)泵體進(jìn)行沖洗；泵體沖洗1分鐘后，回流閥及水洗閥關(guān)閉，沖洗結(jié)束。

5 結(jié)語(yǔ)

焦化工業(yè)廢水處理后濃縮污泥采用污泥泵實(shí)現(xiàn)自動(dòng)輸送比通過(guò)帶式壓濾機(jī)壓濾成泥餅運(yùn)送煤場(chǎng)處理更為簡(jiǎn)單實(shí)用，大大的減少了污泥的處理環(huán)節(jié)，減少了對(duì)路面和堆放場(chǎng)地的污染。采用該方式節(jié)約了設(shè)備投資成本，在使用中，比通過(guò)壓濾方式處理污泥，節(jié)約了水、電、氣及壓縮污泥時(shí)投入的藥劑。污泥泵輸送系統(tǒng)充分利用原有的霍尼韋爾控制系統(tǒng)和配煤皮帶采用的施耐德PLC系統(tǒng)信號(hào)，在DCS中實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制聯(lián)鎖，保證設(shè)備運(yùn)行可靠安全。