螺桿泵自動輸送系統在焦化污泥處理系統中的應用

方 超

(馬鋼集團公司辦公室 安徽馬鞍山 243000)

1 概述

焦化廢水處理是焦化廠非常重要的一項工藝，廢水處理系統是必須的工業廢水處理設施。生化污泥是廢水處理過程中活性污泥的絮凝污泥，一般情況集中在濃縮池進行排泥操作，再由離心泵輸送到壓濾機進行物理壓濾脫水，脫水后的泥渣排至污泥儲槽，再裝車外運到煤場，在煤場通過裝載機混合后，經堆取料機由煤場皮帶系統輸送到煤塔,在焦爐中高溫焚燒進行處理。污泥運輸到煤場后需要占用一定的煤場空間，使煤場實際裝煤量減小，同時污泥中含水達80%以上，不利于現場堆放和混合。

原污泥處理方式從污泥濃縮池到達煤塔經過的環節較多，需要找到一種簡單可靠的輸送方式，并且經濟可行。

2 可行性分析

原污泥處理流程較多，需要經過七個環節(見圖1)；要實現污泥有效可靠、經濟環保的運送，只有盡可能多的減少其中的處理流程。可以考慮濃縮池的污泥直接送煤塔，該方式減少的環節最多，但是一般焦爐的煤塔較高，一般為五六十米以上。考慮到輸送的介質為含水的污泥漿，不同于水，對泵的性能要求較高，投入較大；現場水平輸送管道也有300多m，再加上垂直管道50 m-60 m，若采用多臺泵分段輸送投入成本和維護費更高。

經綜合考慮，采用一臺普通的單螺桿泵就能實現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。比原來污泥處理流程減少了6個環節(見圖2)。

圖1 原污泥處理流程

圖2 污泥螺桿泵處理流程

3 設計實施方案

3.1 污泥泵輸送實現方式

生產中實際對濃縮污泥的輸送需求為，當皮帶在輸送污泥時，就可以向皮帶輸送污泥，且污泥濃縮池具有一定的儲存緩沖能力，濃縮污泥需要一定的沉淀時間，所以污泥的輸送程序啟動的第一步需要人為的允許啟動。在霍尼韋爾控制系統中組態時，加入了“允許啟動”可選項，只有當該選項被人為被選中時，送泥程序開始執行。

當泵在正常輸送濃縮污泥時，可能出現兩種無量的情況：一是濃縮污泥液位低于泵入口管，污泥抽空的狀態；二是濃縮污泥到泵入口管完全堵死。這兩種情況會導致污泥泵空轉，會對設備造成損壞，需要避免螺桿泵的空轉。為了解決該問題，可以在污泥濃縮池安裝液位計。當液位過低時，泵停止運行。該方法解決了保證污泥池有污泥，不會因為物料沒有而導致泵空抽。另一種方法是在污泥泵輸送管出口安裝電磁流量計，對輸送出的污泥流量進行計量，并接入中控系統，可以對污泥的流量進行監控，同時可以設定報警值或者作為泵的異常運行聯鎖信號。當污泥濃縮池液位低沒有物料、泵前端管路堵塞或者泵本身運行不正常造成的不上量，都會反映在輸送污泥的管路中沒有流量或者流量異常。所以，采用污泥泵出口加流量計更為可靠合理。

污泥泵選用了螺桿泵，濃縮污泥本身含有一定的固體顆粒，為了使泵在停機后能保持相對干凈的狀態，同時也避免在檢修泵體時泵內及出入口污泥淌出，需要增加沖洗閥和用于沖洗管路的水源管，并在每次停機過程中，能自動的對泵進行沖洗。

圖3 污泥輸送系統圖

3.2 污泥輸送系統的主要構成

首先，選用了污泥單螺桿泵，作為濃縮污泥的輸送泵，該類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開關球閥Qq6WF1F-16C系列，簡單可靠，在運行時能控制閥門全開或全關。

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，現場控制箱為手動啟停控制回路，需要改為現場能切換手動自動的控制回路，以實現手動操作和遠程中控操作。

皮帶稱系統和輸送污泥皮帶主電機開關控制回路，各需放兩芯開關信號到生化廢水處理站DCS儀表柜，電機等運行故障信號利用原有電氣線路。

3.3 保護連鎖關系設計

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的皮帶運行，皮帶系統的運行可以取皮帶M110機頭的電動機運行信號，該信號閉合，可以確認皮帶開始運轉；其次配煤皮帶運行后，皮帶上并不是立即就有煤存在，這個時候如果開始送污泥，可能導致空皮帶上直接落上泥漿，污染皮帶，給皮帶運行帶來安全隱患，如打滑跑偏等。由于皮帶線路長，當前端皮帶開始有煤，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，需要一個信號，檢測皮帶必須有煤污泥泵才能開始運行送污泥到皮帶。當皮帶有煤時，配煤槽下的皮帶秤有稱重信號，我們把該信號作為皮帶開始有煤運送的信號。該信號為數字信號，無法直接與凈化系統的DCS模擬通道連接或開關量信號連接，為了實現該信號能送到DCS系統，對該信號在施耐德的PLC系統中對稱重的數字信號做一定的編程處理，當大于400噸/小時(正常輸送量為500噸/小時)，輸出一個開關量信號，該信號通過繼電器變為無源接點信號，可以被凈化系統的DCS識別。

所以，污泥泵可以送污泥到皮帶的啟動條件為：(1)M110皮帶電機運行；(2)配槽下皮帶秤有煤運送，重量大于400噸/小時；(3)配煤槽皮帶秤的煤，5分鐘內到達M110；DCS系統檢測到稱重信號后，計時10分鐘啟動污泥泵。

如果運煤皮帶運行中出現故障，污泥泵也必須聯鎖停機，才能確保污泥不污染皮帶系統。聯鎖停機條件為：(1)M110運煤皮帶運行信號中斷；(2)皮帶系統無稱量信號或低于設定的400噸/小時；(3)污泥泵不上量，導致污泥泵空轉，污泥管道流量計流量低于設定值；(4)污泥泵本身電機電氣故障停機。污泥泵的控制聯鎖信號系統圖見圖4。

圖4 控制聯鎖信號系統圖

4 污泥輸送泵的實際運行

選用的單螺桿泵設計輸送能力為每小時3噸，實際運行時達到了預期輸送能力。根據實際皮帶送煤運行的時間，可以控制每天輸送濃縮污泥的量。當皮帶系統運行時，可以保證在皮帶上有煤粉的時候污泥泵才能運行，運行時，污泥落到配煤皮帶中心位置，由于運送煤量遠遠大于每小時3噸的濃縮污泥量，污泥水分很快被煤粉吸收，不會造成皮帶的污染，運行效果非常好。污泥泵可以現場操作，也可以遠程中控操作。當選擇自動運行模式時，運行情況如下：

4.1 開機自動聯鎖信號

當M110皮帶電動機運行信號正常，皮帶稱重信號正常，計時保持10分鐘后，當中控操作選中“允許啟動”,污泥泵開始運行。

開機過程：開機條件正常，污泥泵開始運行；進口閥打開，回流閥打開；回流閥打開1分鐘后，回流閥關閉，到皮帶閥門打開，進入正常送污泥流程。

4.2 停機自動聯鎖信號

皮帶運行信號異常，皮帶稱重信號異常，中控允許啟動切除，污泥泵電機故障。

停機過程：停污泥泵，自動關閉污泥出口閥；水洗閥門打開，對泵入口管道進行沖洗；入口管道沖洗1分鐘后，入口閥門關閉，回流閥打開，對泵體進行沖洗；泵體沖洗1分鐘后，回流閥及水洗閥關閉，沖洗結束。

5 結語

焦化工業廢水處理后濃縮污泥采用污泥泵實現自動輸送比通過帶式壓濾機壓濾成泥餅運送煤場處理更為簡單實用，大大的減少了污泥的處理環節，減少了對路面和堆放場地的污染。采用該方式節約了設備投資成本，在使用中，比通過壓濾方式處理污泥，節約了水、電、氣及壓縮污泥時投入的藥劑。污泥泵輸送系統充分利用原有的霍尼韋爾控制系統和配煤皮帶采用的施耐德PLC系統信號，在DCS中實現了自動控制聯鎖，保證設備運行可靠安全。