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求环境工程教材期刊最好是国外的先进技术介绍期刊之类的谢谢大家

发布时间:2019-06-07 01:11 来源:未知 编辑:admin

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  Disc Dryer是根据其典型机械构造形式而命名的一种干燥器,中文有译为转碟、转盘、板式、盘式、卧式圆盘、超圆盘的。因英文disc可译为“碟”或“盘”,考虑到它形似传说中的“飞碟”,边缘薄中心厚的特征,特别是为了与比利时西格斯(Seghers)的立式圆盘机(multi-tray)的“盘”进行区别,这里采用“转碟”的译名似乎最为贴切。

  Stord的干燥器早期一直在挪威Stord岛的自有工厂里制造,当订单多时,才委托给挪威的Fjell Industrier一部分。当其自有工厂关闭后,Fjell就成为挪威境内的唯一生产基地,Stord还将其机床等都搬到了Fjell。当Atlas Stord总部于1997年从挪威的Bergen迁到丹麦的哥本哈根后,开始将旧图纸委托波兰和罗马尼亚的制造厂制造。

  Atlas Stord搬迁后缺少可设计和改善现有设备的技术人员,这些服务人员的绝大部分选择留在挪威,因此他们大部分进入了Fjell。Fjell与Atlas Stord的合作关系最晚延迟到了1999年,即迁址后两年。此后Stord所需的服务人员只从波兰或罗马尼亚的厂家抽调。

  Atlas Stord迁址后仍主要从事设计和销售工作。Stord分别于1972、1975、1987、2001、2003、2007年注册了几个专利,通过这些专利在转碟机内部构造、制造工序和细节方面的创新,实现了技术的垄断和把握。

  可能是由于专利到期的缘故,近年来过去的代工者也进入了污泥干化领域,直接销售这种设备,如挪威的Fjell、德国Ponndorf、Gerhard Rauh等。Fjell在所有技术文件中均不讳言是采用的Stord专利技术。

  在亚洲,较活跃的技术提供商是日本三菱。韩国的壮宇机械、中国的天通控股股份有限公司和江苏南大紫金科技集团均声称从三菱得到授权,制造此类型设备。但参考日本三菱所属Tamagawa Machinery Division的沿革历史,笔者查找了所有相关名称下的美国专利,包括Mitsubishi、Daiichi Seihyo Co.,Ltd.、Tamagawa Kikai Kinzoku Co.,Ltd.、Mitsubishi Shindoh Co.,Ltd.、Tamagawa Kikai Co.,Ltd.、Tamagawa Machinery Co.,Ltd、Mitsubishi Materials Corporation.、Mitsubishi Materials Techno Corporation等,均无此类型的干燥器技术。这些公司在在欧美申请的专利有数百项之多,保护自有知识产权是其传统,但唯独没有转碟式干燥器的专利。查看早期Stord的销售业绩,我发现这种转碟机在污泥方面的应用早在1982年就卖到了日本,但在日本市场总共只卖了5台,销售对象均为日本机构,且都是超小型设备。日本由机构出面,在政府支持下大规模拷贝欧美技术,这早已不是什么秘密。将所谓三菱设备与Stord制造设备的图片进行比较,我也看不出三菱有何独到的地方。不难猜想,三菱技术的来源其实很可能仍是Stord。

  转碟机最早和最成功的运用是鱼粉干燥,全球绝大部分的鱼粉都是采用这种机械干燥的。它占地小,换热面积大,非常适合于安装在远洋渔船上。挪威的这种机械被同为远洋渔业大国的日本所注意到并刻意仿制,显然有着重要经济意义。

  转碟机于1990年代初引进到中国,最早也是用于鱼粉、酒糟等的处理。由于其换热效率等方面的种种优点,也立即被多家仿制。国内参与过仿制设计开发的单位有国内贸易部武汉科研设计院、中国轻工总会西安机械设计研究所、上海新纪元化工科技、上海医药设计院、上海化工研究院、宁波大学工学院、浙江大学化工机械研究所等,阵容不可谓不强大,但都不成功。有的甚至还注册了中国专利,如1988年上海华元干燥设备公司,1994年上海新纪元化工科技公司的沈善明等。由于制造上存在一定的技术难度,这些项目运行不久就都被废弃。

  与日本人不同的是,国人的拷贝是不成功的,否则不会有近来浙江天通和江苏南大紫金“引进日本技术”的必要了,但不成功的开发并不妨碍大家注册“专利”,还将拷贝不成功的心得形诸文字,刊登在各种专业杂志上。反观日本方面,三菱如果果真没有什么专利,而只是简单地“拥有”了这样一项“外来”技术的话,他们能够让我们中国人来支付“技术转让费”,这件事真是够耐人寻味的了。

  干燥器由转子和定子两部分构成。转子包括主轴、焊接在主轴上的碟片以及固定在碟片边缘的推料板等。定子由近似U形槽的金属外壳及其焊接在槽壁上的挡料板等组成。

  主轴中空,直径一般为碟片直径的1/4~1/3,根据主轴长度、物料特性以及由此带来的机械应力情况而定;物料粘性越强,主轴越粗。主轴内部用于布设热流体的进出管线,是两个独立的管路,用于工质的入和出。碟片内的流道设计是依靠转碟转动,使工质易于被收集。主轴本身不加热,仅采用金属碟片作为换热面。碟片本身的耐压强度是依靠类似迷宫装置的机械咬合或柱状铆焊实现的。

  碟片焊接在主轴上,标准间距为140 mm(最低130 mm),板厚度9~14 mm,采用碳钢时一般选择12~14 mm,采用不锈钢时因热导率问题,选择9~12 mm钢材。考虑导热性质和成本的原因,厂家一般建议碟片材质为碳钢。碟片为中空,通入高温工质,排出低温工质或其冷凝液。碟片的两侧均用于与物料的接触换热。在碟片的外缘,以螺栓或焊接固定金属推料板,每个碟片上有两个,推料板与碟片可形成一定的夹角,用于物料的推动,可以有平向、斜向、反向推动作用以调节物料流动速度。转子采用三角支架固定在定子上,定子两侧的封头用螺栓固定。

  定子即干燥器的外壳为金属,一般采用19毫米碳钢或12毫米不锈钢制造,可设夹套,有保温。内壁焊接有挡料板,外形尺寸(厚×宽×长)一般为15×100×850 mm,其中长度根据转碟直径有变化。数量为碟片数量减一,挡料板纵向深入到两个碟片之间,用于阻挡物料随转子转动,起搅拌物料的作用。定子上有开孔,包括正面观察孔、底部排料孔、底部清除孔等,用于观察、清洗、检查和维护。

  当工质为蒸汽时,加热系统由蒸汽锅炉、泵、旋转接头、金属软管、疏水器、截止阀、球阀、视孔、汽水分离筒等组成,向干燥器内供应蒸汽,排出冷凝水和蒸汽的混合物。当工质为导热油时,加热系统由导热油炉、燃烧器、循环泵、填注油泵、除气罐、旋转接头、金属软管、阀、电控系统等组成。工质有时也可以是热水,但这将大幅度降低干燥器的性能。

  工质的选择,饱和蒸汽或导热油,决定了设备在耐压方面的制造参数。由于系统为压力容器,工质的进出都是通过旋转接头进行的,存在动密封问题,压力和温度的选择对不同工质是不一样的。

  转碟机属于典型的传导型干燥器。对于传导型干燥来说,传热系数(U)、换热面积(A)和冷热流体的对数平均温差(ΔTm)均对换热效果有直接影响(换热量Q=U×A×ΔTm)。上述数值越高,干燥强度越大。但从这种干燥器的实际应用参数看,换热面积是其提高干燥强度的最主要手段,温差(由工质温度所决定)和传热系数(受工质选择的影响)所能开发的空间有限。

  采用饱和蒸汽工质,设备的制造参数在承压方面要明显高于导热油。基于承压与金属厚度的限制,转碟机的蒸汽入口压力最高为9 bar(设计值10 bar),该压力下的蒸汽饱和温度约170度。出于项目成本考虑,一般建议蒸汽压力为6 bar,实际工作压力5 bar(饱和温度151度)。

  用于污泥干化的还有附属系统,如除尘冷凝、干泥返混、进料、出料冷却、工质冷却(导热油)、干燥器保护(连续称重、过载安全销)等。

  污泥从干燥器的一侧进入干燥器后,经过约60-240分钟的处理,从另一侧凭重力从底部排出(也有改进为侧置溢流堰的)。蒸发所形成的水蒸气通过抽取微负压,随漏入的环境空气一起离开干燥系统。湿空气的抽取口位于干燥器中部,即形成蒸发最强烈的位置。在全干化时,废气经旋风除尘后进行冷凝,半干化时则可直接冷凝。

  这个项目很早就进入了我的视线:迟迟没有动笔的原因,是因为我没有找到足够的资料。这个项目除了业主金隅集团所做的一些宣传外,作为干化工艺设备的承包商意大利VOMM公司一直处于神秘的沉默之中。金隅集团的宣传则仅限于一些新闻通稿,没有任何技术细节。北京市政院虽然曾在2010年5月的秦皇岛会议以及7月的上海的水业热点论坛上,对这个项目做了一些介绍,但都没有关于热工系统的完整数据。

  有趣的是,这个项目被中国水网评为2010年十大推荐技术之一后,网上开始有了一些不同的声音。“黄鸥评点污泥干化焚烧处理案例”条下,有网友称“黄总知道为什北京水泥厂的污泥处理已经运行不下去了吗?原因:1、比您设计时计算的运行成本高出一倍以上。2水泥质量出了严重问题,导致中建公司拒绝该厂的水泥制品。3、设备运行车间的恶臭气味导致操作工人罢工,并有多人辞职。请黄总忽悠时,睁开眼睛”。

  “罢工”在我国可算是严重的政治问题了,这则评论如此有爆炸性,使我产生了了解的冲动。我从设计院的一个朋友那里拿到了一份在别的项目上该干化工艺的计算书。此外,还找到了北京水泥厂和天津水泥院就此项目申报的专利。再就是借一个偶然的机会,一个朋友的单位准备上项目,联系去参观学习,我也跟着去了,因此亲眼看到了这个项目的运行情况,得到了一些实际运行参数。

  我感兴趣的是技术,我相信,在技术层面的分析,对了解一个项目的真实成本有所帮助。企业要赚钱的对与错,赚多赚少,本不是我应关心的问题,但目睹业界现状,运行成本的真实性成了造成污泥无法处理的根本性原因之一,政府被处置成本高低悬殊的各种技术所包围,难以决策,于是污泥只能随意弃置,这种现状让略有点公民意识的人都会深感痛心。

  北水项目每吨污泥从政府接受275元的处置费,这一收费水平在国内可能是第一个公开数字。其它比此项目早建成和投运的项目均未公开过处置费(上海石洞口被逼无奈的透露是例外)。除被王凯军教授认为是“暴利”外,也引起国内同行的一片惊叹。有的是嫉妒,有的则是看到了希望。现在,终于到了可以揭开这个项目神秘面纱的时候了。

  根据网上的介绍,这个项目“采用了独创的先进技术,第一次将污水厂污泥干化及最终处置与水泥新型干法生产工艺全面结合,走到了世界前列”。这句话颇为抽象,让人难以捉摸。读过专利,方知这种结合是指对水泥窑生产线进行某种改造,从而使其成为干化的供热系统。

  当看到那两座60米多米高的取热锅炉塔架时,我才知道北水在这个项目上确实“独创”!为了实施污泥处理,对水泥厂进行这种规模的改造,这在国外的水泥厂是不可想象的。既然是世界上的头一个,说它“走到了世界前列”倒不过分。

  另一个令我颇为吃惊的是一座工艺复杂程度超过大部分工业污水处理项目的污水厂,从给出的技术流程上看,它几乎将污水处理领域所有的技术全用上了:酸化—厌氧—缺氧—好氧—生物膜法—微滤—超滤—反渗透……加上后来增加的气浮,仅仅为了设计水量500立方米/日,就这等大动干戈,也是我头一次见到。

  从技术构成上看,这个项目分为取热供热、干化、水处理三大块,其集成复杂程度远超过一般干化焚烧项目。我觉得,在一个水泥厂内建设复杂的污水厂本身,一定对从事水泥行业的人来说是个令人头痛的事情,就像让污水厂的人管理干化焚烧一样,有赶鸭子上架的嫌疑。

  对此项目的分析,需从三个方面分别进行。按照参观的顺序,是污水处理、干化、取热供热系统,但从分析上,应该是反向的。

  北京水泥厂有两条熟料生产线吨。在狭窄的空地上,建起了两座高约60米的塔架,上各置一组除尘和换热系统。从窑尾烟室取出少量烟气,温度约850~900度,经简单除尘后进入换热器,离开换热器温度约320~360度,进入煤磨用于烘干燃料。

  从抽取位置看,该烟室处于水泥窑五级悬浮预热器和分解窑的下方,正是粉尘最多的位置,想来会给换热器带来一些问题。据陪同参观的人讲,北水是北京市危废处理中心之一,危废中有大量氯离子等,会对水泥品质造成影响,因此从该处排出部分窑气,有着保护产品品质的意义,而余热也可以用来干化污泥,低品质余热再去烘干燃料,算是一举两得,能源并无浪费。

  干化系统又分为三段,首先是湿泥输送储存段,外来卡车将湿泥倒入接收仓,然后提升至料仓,再从料仓转送到干化车间内的湿泥缓冲仓。由于空间有限,湿泥段与干化车间有较远距离。这一段机械繁复,三条提升链板输送机下有明显的污水渗出。陪同的人说,这是因为污泥太湿,平均含水率85%的缘故,造成链板机提升不上去,在拐弯处反复挤压,污水析出,从密封处腐蚀渗漏。

  干化车间为两层建筑,首先进入的是操作室,室内两排电柜,一名操作员对着5台电脑,空间狭小,但还算整洁。屏幕上一为取热给热系统,可见主要温度参数;三台为干燥系统,画面为淡黄底色的实时工艺流程图;另一台为摄像监控系统。

  从操作室进入一层干化车间,一股典型的略带酸臭味道的热风扑面而来。五台水平布置的圆柱状涡轮薄层干燥器,直径约2米,长约15米。车间的5座卷帘门全部紧闭,厂房内灯光昏暗。干燥器尾端有一个出泥设备,下接一个短螺旋,然后接入一个倾角约40度的链板输送机,爬升到二楼。打开衔接处的取样侧门,陪同者伸手从短螺旋出口处接了一把干泥。这也是我头一次看到含固率在65~75%之间的污泥,敢从该处伸手接泥,说明不烫手,这一点也颇耐人寻味。

  二楼车间高度约10米,布有大量设备,现场不易看得明白,比较有意义的是现场测氧仪的读数,它与我在屏幕上窥到的数值基本相符,都在2%~2.5%之间,这一点至少我相信屏幕显示是真实的。此外,比较有代表性的设备是旋风筒与袋除尘的一体化设备,定时发出的压缩空气吹袋噪声,只在垃圾焚烧项目上常见。二楼也是门窗紧闭,气味明显。

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