Incinerador
Bombas de incineração
Como escolher as bombas de incineração
Para selecionar a bomba centrífuga ideal para incinerador Nas aplicações de incineração, é crucial dar prioridade à resistência a altas temperaturas, à resistência à corrosão e ao desempenho anti-entupimento, ao mesmo tempo que se faz corresponder com precisão os parâmetros de caudal e altura manométrica da bomba com as caraterísticas dos subprodutos da incineração (tais como lama de escória e condensado de gás de combustão) para garantir um funcionamento estável e eficiente.
Condição de funcionamento Item | Descrição/Requisitos para os cenários de incineração |
|---|---|
Tipo médio | Lama de escória de incineração, suspensão de cinzas volantes, condensado de gases de combustão, águas residuais ácidas/alcalinas do tratamento de gases de combustão, água de circulação a alta temperatura |
Conteúdo sólido (%) | A confirmar (varia consoante os materiais incinerados e as fases de tratamento, sendo fundamental para a conceção de bombas anti-entupimento) |
Tamanho máximo das partículas (mm) | A confirmar (relacionado com a dimensão das partículas de cinzas volantes e de escórias, que afecta a conceção do impulsor e do canal de escoamento) |
Temperatura | A confirmar (desde a temperatura normal para as águas residuais até à temperatura elevada para a água em circulação, até 240℃ em alguns sistemas auxiliares de incineração) |
Valor do pH | A confirmar (ácido para condensados de gases de combustão com pH < 6, alcalino para algumas águas residuais do tratamento de gases de combustão) |
Corrosividade | A confirmar (relacionado com componentes ácidos/alcalinos e substâncias nocivas nos subprodutos da incineração, determinação dos requisitos dos materiais resistentes à corrosão) |
Modo de funcionamento | Funcionamento contínuo ou intermitente (é necessário um funcionamento contínuo 24 horas por dia, 365 dias por ano para os sistemas principais de incineração em grande escala) |
Método de instalação | Tipo seco / Tipo submersível / Tipo vertical / Tipo horizontal (a selecionar com base no espaço no local, na temperatura média e na disposição do processo) |
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Tipos adequados para instalações de sistemas de incineração
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Bomba centrífuga
Desempenho versátil, adequado para vários sistemas auxiliares de incineração, tais como tratamento de gases de combustão, águas residuais e transporte de água em circulação, com caudal e cabeça de saída estáveis.
Bomba centrífuga para águas residuais de tipo seco
Fácil de manter e inspecionar, com boa resistência à corrosão, ideal para cenários de instalação a seco em oficinas de incineração para transferência de lamas de escória e de águas residuais.
Bomba centrífuga de espiral dupla
Equipado com um impulsor em espiral especial, tem um desempenho superior anti-entupimento e anti-enrolamento, adequado para o transporte de suspensão de cinzas volantes e lama de escória de incineração com elevado teor de sólidos.
Bomba de sucção dupla
Grande capacidade de caudal e elevada eficiência, adequada para a circulação de água recuperada e sistemas de água de arrefecimento de grande caudal em instalações de incineração.
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Destaques técnicos das bombas KOLEBURG
Prevenção de entupimentos e fiabilidade
Ficha técnica de KOLEBURG: Único impulsor da bomba desenho
Impulsor centrífugo rotativo único
Um grande diâmetro do canal evitará que este fique bloqueado.
As bombas centrífugas em espiral têm excelentes propriedades anti-entupimento. Os seus canais abertos e de grande diâmetro proporcionam uma elevada eficiência e propriedades anti-entupimento, facilitando o transporte de sólidos a granel e materiais de fibras longas.
A secção em espiral produz um efeito de propulsão em espiral e a extremidade da lâmina do impulsor é em forma de foice. O reabastecimento das lâminas aumenta gradualmente ao longo da direção da roda, orientando o fluxo de líquido e os objectos do tubo para se moverem perto do eixo. Além disso, a ação em espiral impulsiona-os ao longo da recolha para a secção centrífuga, proporcionando capacidades de sucção superiores e cavitação reduzida.
Bombagem de meios com elevado teor de sólidos
Diagrama de bombagem de conteúdo sólido
Capaz de transportar meios com elevado teor de sólidos, tais como lamas com um teor de sólidos até 20%.
Materiais habitualmente utilizados nas bombas de incineração
Seleção de materiais
A KOLEBURG pode satisfazer as necessidades de personalização de diversos materiais.
Impulsor centrífugo rotativo único
Componente da bomba | Materiais recomendados | Notas de seleção |
|---|---|---|
Aço inoxidável resistente a altas temperaturas, ferro fundido (HT200/QT) (para meios não corrosivos a temperaturas normais) | Aço inoxidável preferido para subprodutos de incineração corrosivos e a alta temperatura; ferro fundido para meios limpos a baixa temperatura | |
Liga com alto teor de crómio, Duplex 2205, aço inoxidável | Liga com elevado teor de crómio para lamas de escória com elevado teor de sólidos para aumentar a resistência ao desgaste; Duplex 2205 para condições de forte corrosão e alta pressão | |
Aço de liga 42CrMo, aço inoxidável resistente a altas temperaturas | Assegura uma elevada resistência, resistência à fadiga e resistência à temperatura num funcionamento a longo prazo a altas temperaturas | |
Anel de vedação revestido a PTFE, resistente a altas temperaturas, de carboneto de silício e carboneto de silício | Resiste a altas temperaturas e à corrosão dos subprodutos da incineração, evitando fugas de fluido e protegendo o eixo da bomba | |
Borracha de flúor, borracha nitrílica resistente a altas temperaturas | Borracha de flúor para corrosão forte e alta temperatura; borracha nitrílica para condições gerais de resistência ao óleo e temperatura normal |
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O que é uma bomba de lamas? Aplicação em cenários de incineração
A bomba de lamas é um dispositivo especializado de manuseamento de fluidos, concebido para transportar meios de lamas de elevada viscosidade e elevado teor de sólidos, com designs estruturais optimizados, tais como grandes canais de fluxo e impulsores resistentes ao desgaste para evitar entupimentos e abrasão. Nos sistemas de incineração, as bombas de lamas desempenham um papel indispensável no processo de tratamento pós-incineração, sendo principalmente responsáveis pelo transporte dos subprodutos da incineração, incluindo a lama de escória de fundo e as misturas de cinzas volantes e lamas.
As principais ligações de aplicação das bombas de lamas em cenários de incineração incluem:
- Transferência da lama de escória inferior da lareira do incinerador para o sistema de tratamento de escórias
- Transporte de misturas de cinzas volantes e lamas geradas durante a depuração de gases de combustão para a unidade de eliminação de resíduos sólidos
- Descarga de lamas concentradas do sistema de tratamento de águas residuais do incinerador
- Meios de reação circulantes no processo de estabilização de resíduos de incineração
Notavelmente, as bombas de lodo para aplicações em incineradores devem suportar condições extremas, como alta temperatura (até 240 ℃ para pasta de escória primária), forte corrosão (de HCl, SO₂ e outros gases ácidos no condensado de gás de combustão) e alta dureza de partículas sólidas (partículas de cinzas volantes com dureza de Mohs de 5-7). De acordo com as normas API 610 e ISO 5199, estas bombas requerem uma seleção especializada de materiais e uma conceção estrutural para garantir um funcionamento fiável a longo prazo.
Como fazer corresponder as condições de funcionamento do incinerador ao desempenho da bomba?
As condições de funcionamento do incinerador são caracterizadas por temperaturas elevadas, forte corrosão e elevado teor de sólidos, o que determina diretamente os requisitos de desempenho da bomba. Os seguintes parâmetros-chave devem ser clarificados para uma seleção precisa da bomba, assegurando uma correspondência óptima entre o desempenho da bomba e as condições reais de funcionamento:
1. Parâmetros das principais condições de funcionamento das bombas de incineração
Condição de funcionamento Parâmetro | Gama típica em cenários de incineração | Requisitos de seleção da bomba |
|---|---|---|
Tipo médio | Lama de escória de fundo, suspensão de cinzas volantes, condensado de gases de combustão, águas residuais ácidas/alcalinas | Selecionar bombas com a correspondente resistência à corrosão e ao desgaste com base nas propriedades do meio |
Conteúdo sólido (%) | 10-35% (pasta de escória de fundo), 5-15% (suspensão de cinzas volantes) | O elevado teor de sólidos exige bombas com canais de fluxo grandes e impulsores anti-entupimento |
Tamanho máximo das partículas (mm) | 0,5-12mm (escória de fundo), 0,1-2mm (cinzas volantes) | As partículas >8mm necessitam de bombas com impulsores de corte ou anti-entupimento |
Temperatura (℃) | 80-240℃ (lama de escória), 40-80℃ (águas residuais), 400-800℃ (sistemas auxiliares de gases de combustão a alta temperatura) | Selecionar materiais e vedantes resistentes a altas temperaturas; reservar uma margem de temperatura de 10% |
Valor do pH | 2-6 (condensado de gases de combustão), 7-11 (águas residuais alcalinas) | pH 9 requer materiais resistentes a álcalis |
2. Principais requisitos de desempenho operacional
- Caudal: Determinado pela capacidade de incineração; para incineradores de 300 t/d, o caudal da bomba de polpa de escória precisa de 50-100 m³/h
- Cabeça: Calcular com base na resistência da tubagem e na altura de elevação; reservar uma margem de 15-20% para fazer face a variações médias de viscosidade
- Modo de funcionamentoFuncionamento contínuo 24h/365 para os sistemas principais; funcionamento intermitente para os sistemas auxiliares (por exemplo, tratamento de águas residuais)
3. Adaptação do ambiente de instalação
Tipo de instalação | Cenários aplicáveis | Vantagens para aplicações em incineradores |
|---|---|---|
Tipo submersível | Piscinas de lama de escória, tanques de recolha de águas residuais | Evita a sedimentação média na entrada; adequado para espaços de instalação estreitos |
Tipo seco | Oficinas de incineração, estações de tratamento de gases de combustão | Manutenção fácil; conveniente para a inspeção regular de componentes a alta temperatura |
Tipo vertical | Sistemas auxiliares de gases de combustão a alta temperatura | Pegada pequena; favorável à dissipação de calor em ambientes de alta temperatura |
Tipos comuns de bombas para cenários de incineração e suas vantagens
Os diferentes tipos de bombas têm caraterísticas estruturais distintas e vantagens de aplicação em sistemas de incineração. Os tipos mais utilizados na prática industrial são os seguintes, selecionados com base nas propriedades do meio e nos requisitos operacionais:
Tipo de bomba | Vantagens principais | Cenários de aplicação típicos |
|---|---|---|
Caudal e altura manométrica estáveis; elevada eficiência (até 85%); fácil manutenção | Transferência de águas residuais do tratamento de gases de combustão, sistemas de circulação de água a baixa temperatura | |
Desempenho superior anti-entupimento e anti-enrolamento; adequado para meios de alta viscosidade | Transferência de suspensão de cinzas volantes, circulação de lama de escória com elevado teor de sólidos | |
Grande capacidade de caudal (até 1000m³/h); baixa vibração; longa vida útil | Circulação de água de arrefecimento de incineradores, sistemas de água recuperada de grande caudal | |
Bomba para tubagem de alta temperatura | Resistência a altas temperaturas (até 350℃); estrutura compacta; boa estabilidade térmica | Sistemas auxiliares de gases de combustão a alta temperatura, transferência de água circulante para recuperação de calor |
Bomba centrífuga para águas residuais de tipo seco | Forte resistência à corrosão; fácil de inspecionar e manter; em conformidade com as normas de segurança EN IEC 60335-2-41 | Transferência de águas residuais ácidas/alcalinas em sistemas de tratamento de gases de combustão |
Comparação de desempenho chave de bombas comuns
- Capacidade Anti-Clogging: Bomba centrífuga de espiral dupla > bomba submersível para águas residuais > bomba centrífuga de tipo seco
- Resistência a altas temperaturas: Bomba para tubagem de alta temperatura > bomba centrífuga vertical > bomba de sucção dupla
- Eficiência energética: A bomba de sucção dupla tem a maior eficiência energética (82-85%), 10-15% superior à das bombas centrífugas tradicionais nas mesmas condições
- Custo de manutenção: As bombas de tipo seco têm o custo de manutenção anual mais baixo (5-8% do preço da bomba), enquanto as bombas submersíveis têm custos mais elevados devido aos requisitos de vedação a altas temperaturas
Seleção de materiais para bombas de incineração
A seleção de materiais é fundamental para as bombas de incineração, uma vez que estas funcionam em ambientes agressivos de alta temperatura, forte corrosão e elevado desgaste. A seleção deve basear-se nas caraterísticas do meio (corrosividade, dureza das partículas sólidas) e na temperatura de funcionamento, em conformidade com as normas API 610 e ISO 5199. Segue-se a seleção recomendada de materiais para os principais componentes:
Componente da bomba | Materiais recomendados | Base de seleção e vantagens |
|---|---|---|
Aço inoxidável 304/316L, Duplex 2205, aço fundido a alta temperatura | Aço inoxidável 316L para meios ácidos; Duplex 2205 para corrosão forte/pressão elevada; aço fundido de alta temperatura para ambientes >200℃ | |
Liga com elevado teor de crómio (Cr26), Duplex 2205, aço inoxidável com revestimento cerâmico | Liga com elevado teor de crómio para polpa de escória de elevado desgaste; o revestimento cerâmico aumenta a resistência ao desgaste em 2-3 vezes | |
Aço de liga 42CrMo, aço inoxidável 316L, liga Inconel | 42CrMo para condições gerais; liga Inconel para ambientes de alta temperatura (> 300 ℃) e forte corrosão | |
Foles metálicos de alta temperatura revestidos a PTFE, de carboneto de silício e carboneto de silício (SiC-SiC) | SiC-SiC para alta temperatura e desgaste; vedação de fole de alta temperatura para operação> 200 ℃, evitando falha de vedação | |
Borracha de flúor (FKM), perfluoroelastómero (FFKM) | Borracha de flúor para 200 ℃ / corrosão forte; FFKM para> 250 ℃ ambientes de alta temperatura extrema |
Princípios de seleção de materiais para bombas de incineração
- Dar prioridade a um desempenho abrangente: Equilibrar a resistência a altas temperaturas, a resistência à corrosão e a resistência ao desgaste, evitando a dependência excessiva de indicadores de desempenho únicos
- Cumprir as normas internacionais: Os materiais devem cumprir os requisitos de segurança API 610, ISO 5199 e EN IEC 60335-2-41 para garantir a fiabilidade do produto
- Equilíbrio custo-eficácia: Selecionar materiais com base nas condições reais de funcionamento; por exemplo, utilizar aço inoxidável 316L para meios ácidos gerais em vez da dispendiosa liga Inconel
- Considerar o funcionamento a longo prazo: Os materiais devem ter uma boa estabilidade térmica e resistência à fadiga para se adaptarem ao funcionamento contínuo a altas temperaturas 24/365
Estratégias de manutenção para bombas de incineração
A manutenção científica é essencial para prolongar a vida útil das bombas de incineração e reduzir os custos operacionais. Tendo em conta o ambiente de funcionamento agressivo (alta temperatura, forte corrosão, elevado desgaste), são propostas estratégias de manutenção direcionadas com base nas caraterísticas operacionais:
1. Itens de inspeção e monitorização diárias
- Monitorizar os principais parâmetros de funcionamento (caudal, altura manométrica, corrente, temperatura) para garantir que se encontram dentro dos intervalos previstos; as flutuações anormais indicam um potencial entupimento ou desgaste dos componentes
- Verificar a existência de fugas nos vedantes e ligações, especialmente no caso de meios corrosivos e de alta temperatura
- Monitorizar a vibração e o ruído da bomba; o ruído normal de funcionamento deve ser ≤75dB (A) e a velocidade de vibração ≤2,8mm/s (de acordo com as normas EN IEC 60335-2-41)
- Inspecionar o sistema de arrefecimento das bombas de alta temperatura para garantir uma dissipação eficaz do calor e evitar o sobreaquecimento
2. Calendário de manutenção regular
Ciclo de manutenção | Conteúdo essencial da manutenção | Requisitos de qualidade |
|---|---|---|
Semanal | Limpar os filtros de entrada da bomba e verificar a existência de bloqueios; inspecionar o nível e a qualidade do óleo lubrificante | Sem partículas sólidas residuais à entrada; óleo lubrificante isento de impurezas e de água |
Mensal | Inspecionar o estado do vedante mecânico e do O-ring; verificar a excentricidade do veio da bomba; limpar os componentes de dissipação de calor | Sem fugas de fluido; excentricidade do veio ≤0,05 mm; componentes de dissipação de calor sem acumulação de pó |
Trimestral | Inspecionar o desgaste do impulsor e da voluta; medir a eficiência da bomba; verificar o estado de corrosão dos componentes principais | Quantidade de desgaste ≤5mm; redução de eficiência ≤10%; nenhuma corrosão óbvia nas superfícies dos componentes |
Anualmente | Desmontagem e manutenção abrangentes; substituição de componentes desgastados; calibração do desempenho da bomba | Desempenho da bomba restaurado para ≥90% do novo nível da bomba; todos os componentes cumprem os requisitos da norma API 610 |
3. Medidas comuns de tratamento de falhas
- Entupimento da bomba: Parar imediatamente a bomba, desmontar a tubagem de entrada e o impulsor e limpar as partículas sólidas obstruídas; se necessário, instalar um filtro de tela mais fina para evitar um novo entupimento
- Vibração e ruído excessivos: Verificar o desequilíbrio do impulsor (causado por desgaste irregular) ou o desalinhamento da tubagem; reequilibrar o impulsor ou realinhar a tubagem
- Fuga média: Substituir o vedante mecânico ou o O-ring; no caso das bombas de alta temperatura, verificar se o sistema de arrefecimento do vedante está a funcionar corretamente
- Eficiência reduzida: Inspecionar o desgaste do impulsor ou a corrosão interna; reparar ou substituir os componentes desgastados; limpar o canal de fluxo para remover incrustações e depósitos
Estudo de caso de engenharia: Aplicação de bombas na central de incineração de resíduos urbanos
Tomando como exemplo uma central de incineração de resíduos urbanos com uma capacidade de tratamento diário de 300 toneladas, esta secção analisa a seleção, o efeito da aplicação e a experiência de otimização das bombas de incineração, fornecendo uma referência prática para projectos semelhantes. A central adopta um processo de produção de energia a partir de resíduos, com condições de funcionamento fundamentais consistentes com os incineradores de resíduos urbanos típicos (alta temperatura, alta corrosão, alto teor de sólidos).
Antecedentes do projeto e condições de funcionamento
- Processo de tratamento: Armazenamento de resíduos → Incineração → Recuperação de calor → Tratamento de gases de combustão → Eliminação de escórias/lamas
- Caraterísticas do meio: Lama de escória de fundo (conteúdo sólido 25-30%, tamanho máximo de partícula 10mm, temperatura 180-220℃); condensado de gás de combustão (pH 2,5-4,0, temperatura 60-80℃); suspensão de cinzas volantes (conteúdo sólido 8-12%, tamanho de partícula 0,1-1,5mm).
- Requisitos de funcionamento: Funcionamento contínuo 24h/365; taxa operacional da bomba ≥98%; conformidade com as normas nacionais de proteção ambiental e segurança
Seleção e configuração da bomba
Ligação do processo | Tipo de bomba selecionado | Parâmetros de configuração e materiais |
|---|---|---|
Transferência de lama de fundo | Bomba centrífuga de espiral dupla | 4 unidades, caudal 80m³/h, altura manométrica 25m; material do impulsor: liga de crómio elevado (Cr26); corpo da bomba: Duplex 2205 |
Transferência de condensados de gases de combustão | Bomba centrífuga para águas residuais de tipo seco | 2 unidades, caudal 50m³/h, altura manométrica 20m; material: Aço inoxidável 316L; vedação mecânica: SiC-SiC |
Circulação da água de arrefecimento | Bomba de sucção dupla | 2 unidades, caudal 500m³/h, altura manométrica 35m; material: aço fundido (HT200); eficiência: 84% |
Transferência de suspensão de cinzas volantes | Bomba submersível para águas residuais | 3 unidades, caudal 60m³/h, altura manométrica 18m; material: aço inoxidável 304; com impulsor de corte anti-entupimento |
Efeito da aplicação e análise de dados
Índice de avaliação | Objetivo de conceção | Resultado real da operação |
|---|---|---|
Taxa de funcionamento da bomba | ≥98% | 99.4% |
Vida útil média | ≥20 meses | 26 meses |
Consumo de energia | ≤1,2 kWh/m³ | 1,05 kWh/m³ |
Frequência da falha | ≤1 tempo/trimestre | 1 vez/6 meses |
Principais sugestões de experiência e otimização
- A seleção do material deve corresponder a condições adversas: Para lama de escória de alta temperatura (≥200 ℃), Duplex 2205 e liga de alto cromo são preferidos para evitar corrosão precoce e falha de desgaste
- O equipamento de variadores de frequência (VFD) para as principais bombas pode reduzir o consumo de energia em 12-15% e atenuar o impacto das alterações da viscosidade média no desempenho da bomba
- O pré-tratamento do meio de reforço (por exemplo, trituração secundária de grandes partículas de escória) pode reduzir o tamanho máximo das partículas para <8 mm, reduzindo significativamente a frequência de entupimento da bomba
- A implementação de um sistema de manutenção preditiva baseado na monitorização da vibração e da temperatura pode detetar antecipadamente potenciais falhas, reduzindo o tempo de inatividade não planeado em 30%