경사형 튜브 침전지 붕괴: 슬러지 축적의 5가지 근본 원인과 이를 방지하는 4가지 해결 방법

1993년 여름. 물 수요가 가장 많았습니다. 장쑤성의 한 화학섬유회사 상수도에서 블로우다운 밸브를 수리하고 있다. 침전조가 비워지고 - 경고 없이 경사관이 붕괴됩니다. 느린 처짐이 아닙니다. 점진적인 변형이 아닙니다. 갑작스럽고 완전한 구조적 결함. 조사관이 발견한 것은 단일 원인이 아니라 5개의 상호 연결된 고장, 즉 배출되어야 했지만 배출되지 않은 슬러지, 수년간 부식된 지지대, 회전을 두려워하는 밸브 작업자, 설계 하중을 18% 이상 밀린 탱크 등의 연쇄 고장이었습니다. 이 기사에서는 그 이후로 정착민을 안전하게 지켜준 각 원인과 네 가지 개조 조치에 대해 설명합니다.

식물, 강, 그리고 붕괴

상수도는 1991년 5월에 시운전되었으며 설계 용량은25,000 m³/d, 장쑤성 북부 리샤허(Lixiahe) 지역의 주요 해역인 왕강강(Wanggang River) -에서 원수를 끌어옵니다. 원수는 상류의 심각한 오염과 하류의 강한 조수 영향이라는 두 가지 과제를 제시했습니다. 해수 침입이 발생하는 동안 NaCl 농도가 최고 수준에 도달했습니다.1,000~10,000mg/L. 연간 탁도 범위는 30~100NTU였으며, 단기간 폭풍우가 치는 동안에는 700NTU까지 치솟았습니다.-

2년 동안 경사형 튜브 정착기는 큰 사고 없이 운영되었습니다. 그러다가 1993년 여름, 최고 수요 기간 동안-운영자는 블로우다운 밸브를 수리하기 위해 탱크의 물을 빼냈습니다. 부식된 강철 -에 의해 지지되고 축적된 슬러지로 가득 찬 튜브 -가 무너졌습니다.

1. 경사진 튜브에 슬러지가 축적되는 이유

적절하게 적재된 기울어진 튜브에서는 눈에 보이는명확-흐릿한 인터페이스형태. 그 위에는 대부분의 플록이 분리된 깨끗한 물이 있습니다. 그 아래에는 침전 방해가 있는 - 플록이 충돌하여 더 미세한 입자를 결합하고 크고 조밀한 응집체로 성장하여 하부 튜브 표면에 침전되고 중력에 의해 슬러지 구역으로 미끄러지는 부유 구역이 있습니다.

그러나 과부하 작동 또는 흐름 불량 분포로 인해 튜브의 상승 속도가 - 증가하면 - 이 균형이 붕괴됩니다. 침전되어야 하는 플록은 대신 깨끗한 물 영역으로 위쪽으로 운반됩니다. 그런 다음 그들은 정착합니다.튜브 위에, 작업자가 튜브 배출구에서 솟아오르는 "버섯 구름"이라고 설명하는 슬러지 축적물을 형성합니다. 과부하가 많을수록 최상층-슬러지의 두께가 두꺼워집니다.

더 복잡한 문제가 있습니다. 기울어진 튜브 내부의 흐름은 이상적인 층류가 아닙니다. 그것은액체-고체 2상 흐름-물보다 밀도가 높은 - 입자는 자체 무게로 인해 침전되어 위상 간 상대적인 움직임을 만듭니다. 플록 입자 뒤의 후류 지역에는 매우 작은 소용돌이가 형성되고, 이들의 맥동은 침전장을 방해합니다. 결과: 실제-침전 효율은 층류 흐름 가정이 예측하는 것보다 낮으며 "정상적인" 작동에서도 슬러지가 튜브 내부에 축적됩니다.

2. 붕괴의 다섯 가지 근본 원인

2.1 슬러지 배출 - 너무 적음, 너무 늦음

표준 관행에서는 슬러지 배출을 요구합니다.교대당 두 번- 4시간마다 - 원수 탁도가 상승하거나 생산량이 증가하면 빈도와 기간이 늘어납니다. 사고 후 -검사 결과 슬러지가 이미 물 분배 구역에서 튜브 자체로 침입한 것으로 나타났습니다(그림 1 참조). 배출 일정은 증가하는 탁도에 맞춰 조정되지 않았습니다. 슬러지가 점진적으로 축적되어 대략 수심에 이릅니다.튜브 상단에서 10cm- 지원 시스템이 결코 감당하도록 설계되지 않은 무게입니다.

2.2 정기적인 세척 없음, 정기적인 탱크 비움 없음

공장 자체 규정은 명확했습니다. 튜브 상단에 슬러지나 솜털같은 조류가 나타나면 튜브 아래로 배수하고 표면을 노출시킨 다음 고압 물총으로-청소하세요.60도 각도튜브에. 햇빛이 풍부한 해안 지역에서는 튜브의 조류 성장이 빠릅니다. - 작업자는 탱크에 들어가서 수동으로 조류를 제거하고 반복적으로 헹구고 블로우다운 밸브를 열어 잔해물을 배출해야 합니다. 3개월마다 탱크를 완전히 비우고 튜브를 부분적으로 제거하고 슬러지 구역을 검사하고 깨끗하게 교반해야 합니다. 천공된 슬러지 파이프를 막고 있는 작은 물고기, 나무 블록 등의 잔해물을 제거해야 합니다. 이러한 절차는 일관되게 따르지 않았습니다.

2.3 작동을 방해하는 잘못된 밸브 - 노동 강도

원래 블로우다운 밸브는일반 저-압력 게이트 밸브, Dg200 mm. 각 배출 사이클마다 작업자가 각 밸브를 회전시켜야 했습니다.70턴 이상- 및 사이클당 4개의 밸브. 육체적인 노력이 상당했습니다. 시간이 지남에 따라 운영자는 밸브를 충분히 열지 못했고 슬러지 배출은 만성적으로 불완전했습니다. 설계 단계에서 사소한{4}}세부 사항으로 보이는 밸브 사양이 붕괴의 근본 원인이 되었습니다.

2.4 확인되지 않은 채 부식된 지원 시스템

원래의 튜브 지지 시스템은 최소한이었습니다.8 m × 7 m침전 탱크, 탱크 가장자리에 철 앵커 2개만 내장되어 있으며 Dg16 mm 원형 강철 막대와 턴버클이 250 mm 간격으로 조여져 있습니다. 해수가 침입하는 동안 높은 염화물 환경으로 인해 원형 강철의 부식이 가속화되었습니다. 정기적인 부식 방지 처리만-적용되었습니다. - 연간 검사나 교체 일정은 없습니다. 탱크에 물이 가득 차면 부력이 슬러지 부하를 부분적으로 상쇄합니다. 밸브 수리를 위해 탱크를 비웠을 때, 슬러지{8}}가 포함된 튜브의 전체 중량이 부식된 지지대로 옮겨져 파손되었습니다.

2.5 과부하 작동 - 18%가 설계를 초과하여 플록이 대처할 수 없음

여름철 수요로 인해 공장은 다음과 같이 가동되었습니다.설계 용량의 118%. 그리드 응집조에서는 유속이 높아져 크고 조밀한 플록-을 형성하기 어려우며, 이전에 형성된 플록도 부서져 나갔습니다. 운영자는 이론이 예측하는 것을 정확하게 관찰했습니다. 튜브의 높은 상승 속도는 플록을 맑은 물 영역으로 쓸어넣고{3}}10cm를 초과하는 층으로 튜브 상단에 다시 정착했습니다. 한편, 튜브 자체는 아래에서 슬러지로 채워졌습니다. 결합된 상부-및-하부 하중이 나머지 지지 구조를 압도했습니다.

3. 4가지 개조 조치

3.1 블로우다운 밸브의 빠른-열림

일반 저압-게이트 밸브를 다음으로 교체했습니다.수동 조작 레버-빠른 유형-블로우다운 밸브 열기. 한때는 70{1}}회전이 필요했지만 이제는 레버를 한 번만 던지면 됩니다. 노동 강도가 크게 감소함에 따라 운영자는 더 이상 슬러지 배출을 꺼리지 않게 되었고 배출을 완료했을 때 밸브가 완전히 열렸습니다. 유공관의 슬러지 배출 효율이 즉각적으로 향상되었습니다.

3.2 슬러지 파이프 위에서 고압의 물이 교반되는-

A Dg40 mm 고압-압수관천공된 슬러지 파이프보다 30cm 위에 설치되었습니다(그림 2 참조). 매 슬러지 배출 전, 고압의 물을 다공관 축을 따라 90도 각도로 2분간 분사하여 침전된 슬러지를 휘저어 줍니다. 이 간단한 보조 교반 장치는 슬러지 경화 및 압축을 방지하여 하류 배출을 훨씬 더 효과적으로 만듭니다.

3.3 과적 금지 및 강제 청소 규율

과부하 작동은 그리드 응집 탱크의 반응 조건을 보존하고 설계 범위 내에서 튜브의 상승 속도를 유지하기 위해 - 지침이 아닌 엄격한 규칙으로 금지되었습니다-. 동시에, 구속력 있는 청소 일정이 수립되었습니다.튜브 표면은 최소 한 달에 한 번 청소하고 분기별로 탱크 비우기 및 검사를 완료합니다.. 예외는 없습니다.

3.4 텐션 로드로 강화된 튜브 지지대

원래의 지지 시스템(그림 2 참조)에 간단한 장력 막대가 추가되어 튜브 어셈블리 무게의 일부가 수집 통으로 전달되었습니다. 이는 두 개의 내장 앵커에 의해 완전히 전달되었던 하중 경로 -를 분산시켰고 부식성 원형 강철은 이제 여러 구조 요소에서 공유되었습니다.

2년 후: 데이터가 말하는 것

이 네 가지 조치는 현재 거의 2년 동안 무사고로 운영되었습니다. 개조 시 정착기를 재설계하거나 주요 장비를 교체할 필요가 없었습니다. -운영 규율, 밸브 인체공학, 슬러지 관리 및 구조적 중복성. 교훈은 간단하지만 설계 및 시운전 중에 간과되기 쉽습니다.

1. 슬러지 배출 하드웨어 문제.밸브가 열리는 데 70바퀴가 걸리면 작업자는 결국 밸브를 완전히 열지 못하게 됩니다. 빠른-개방 밸브는 사치품이 아니며 - 운영상의 필수품입니다.

2. 해안 환경에서는 지원 시스템이 부식됩니다.해수 침입은 염화물 수준이 1,000~10,000mg/L에 도달함을 의미합니다. 원형 강철 및 내장 철은 연간 검사가 필요하며 교체 예산 - 일상적인 부식 방지 코팅만으로는 충분하지 않습니다.-

3. 과부하에는 복합적인 효과가 있습니다.설계보다 18% 높게 작동하면 상승 속도가 증가하고, 플록이 부서지고, 튜브 상단에 슬러지가 쌓이고, 이미 응력을 받은 지지대의 고정 하중이 증가합니다.- 그것은 하나의 문제가 아닙니다. - 단일 결정으로 인해 발생하는 네 가지 문제입니다.

4. 슬러지 축적이 예측 가능합니다.투명한-탁한 인터페이스 모델은 슬러지가 언제 어디서 퇴적되는지 알려줍니다. 작업자가 튜브에서 "버섯 구름"이 솟아오르는 것을 본다면 상승 속도가 너무 높은 것입니다. - 부하를 줄이거나 슬러지 배출을 늘리십시오. 최상층-슬러지가 10cm에 도달할 때까지 기다리지 마십시오.

5. 정기적인 청소가 무너지는 것보다 저렴합니다.월별 표면 청소 및 분기별 탱크 비우기가 부담으로 느껴질 수 있습니다. - 하지만 접힌 튜브 어셈블리를 교체하고 관련 가동 중지 시간이 훨씬 더 많이 소요됩니다.