濾布式真空圓盤石膏脫水機應(yīng)用

李 鵬

（陜西榆林能源集團楊伙盤煤電有限公司，陜西神木 719316）

1 概述

近年來，隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力供求持續(xù)增長。截至2020年底，中國安裝的電力容量占國家總安裝容量超70%，占總發(fā)電功率的70.19%以上，耗煤達18億t。目前，火力發(fā)電站的二氧化硫和氮氧化物的排放量占全國排放量的40%以上。隨著國家環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，節(jié)能減排成為國家開發(fā)戰(zhàn)略。火力企業(yè)的環(huán)境保護事業(yè)是電力企業(yè)，特別是關(guān)鍵的節(jié)能減排事業(yè)成為最優(yōu)先課題。在火力發(fā)電事業(yè)中，排煙脫硫技術(shù)被廣泛使用。隨著環(huán)境保護政策的進一步實施，脫硫裝置的穩(wěn)定標準活動成為政府環(huán)境監(jiān)督的焦點。提高了火力發(fā)電站的環(huán)境保護訪問閾值，降低了污染物排放濃度，許多排煙脫硫裝置面臨著膨脹和變態(tài)。現(xiàn)在的排煙脫硫技術(shù)屬于引進海外技術(shù)后的消化技術(shù)。幾個機器的選擇概念和技術(shù)與現(xiàn)在的裝置開發(fā)和制造開發(fā)前沿之間有差距。

2 濾布式真空圓盤石膏脫水機現(xiàn)狀分析

2.1 濾布式真空圓盤石膏脫水機特征

圓盤脫水機主要由輥筒系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、濾液排放系統(tǒng)、刮料系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、漿液槽沖洗系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、槽體、機架組成。在驅(qū)動電機的帶動下，輥筒連同圓盤圍繞主軸朝刮刀方向旋轉(zhuǎn)，在真空泵負壓作用下，浸沒在石膏漿液中的圓盤吸附石膏漿液，吸附在圓盤表面的濾餅被干燥，濾液吸入分離罐中排放掉。圓盤轉(zhuǎn)過刮刀時濾餅被刮除落入石膏庫，反洗水經(jīng)過清洗管路、分配頭打入圓盤，清洗表面的濾餅，保持圓盤的清潔度。圓盤脫水機因濾板材質(zhì)不同分為濾布式及陶瓷式兩種。

圓盤脫水機在使用性能方面具有高效、節(jié)能的巨大優(yōu)勢，與傳統(tǒng)真空皮帶脫水機相比，其石膏處理能力和效率大幅提高，單位石膏脫水耗電量平均比真空皮帶脫水機降低了77.19%，節(jié)能效果明顯。圓盤脫水機設(shè)備空間體積小，在脫硫系統(tǒng)擴容改造及新建機組脫硫裝置中具有極大的應(yīng)用價值，可利用原有空余場地實施安裝或減少新建脫硫裝置土建工程，不受制于場地限制，可大幅降低改造或新建投資費用。

2.2 濾布式真空圓盤石膏脫水機原理

圓盤脫水機運用盤片毛細抽真空原理研發(fā)制造而成。盤片只允許水分子透過，空氣和石膏顆粒無法通過，在工作過程中，保證無真空損失，極大地降低了能耗。

圓盤式脫水機由六個功能區(qū)構(gòu)成：

（1）吸漿區(qū)：工作時浸沒在石膏漿液中的盤片在毛細作用下結(jié)合真空壓力，表面吸附成一層濾餅，濾液通過分配管道匯流至濾液收集池。

（2）過濾區(qū)：吸附濾餅在此區(qū)域進行過濾。

（3）淋洗區(qū)：濾餅轉(zhuǎn)出料漿池后，對濾餅進行噴淋洗劑。

（4）干燥區(qū)：濾餅繼續(xù)在高真空的作用下進行脫水。

（5）卸料區(qū)：進入無真空的狀態(tài)下，刮刀自動卸料。

（6）反沖洗區(qū)：工業(yè)水或者濾液經(jīng)過分配閥進入盤片由內(nèi)向外進行清洗。

盤片使用一個周期后（6-8h）采用超聲波配合低濃度酸液混合清洗，保持盤片的高效使用。

2.3 新型圓盤脫水機技術(shù)特點

石膏排煙脫硫技術(shù)作為濕式排煙系統(tǒng)中重要組成部分，在該系統(tǒng)的操作中發(fā)揮著重要的作用。目前，在濕式脫硫過程中，脫水裝置主要采用傳統(tǒng)的裝置結(jié)構(gòu)，作為處理脫脂副產(chǎn)物的裝置，一般都設(shè)定有真空帶式脫水機。由于真空帶式脫水機系統(tǒng)大面積、高功率消耗和復(fù)雜的維護工作，尤其特別是備件消耗量較大，濾布頻繁地更換不但消費大量的時間和原料，還會直接降低全脫硫系統(tǒng)的使用性。新盤式陶瓷真空脫水器具有省電低碳、小面積地板、便于維護等優(yōu)點。

在推動火力發(fā)電站濕式脫硫系統(tǒng)應(yīng)用研究中起到很大作用。系統(tǒng)設(shè)備采用模塊化集中式設(shè)計，集成了各種機電、微孔陶瓷、超聲波等技術(shù)，實現(xiàn)了真空吸引和毛細管效應(yīng)引起的固液分離，具有高效、節(jié)能、小型設(shè)備面積等許多優(yōu)點。

通過應(yīng)用適用于排煙脫硫裝置膨脹、變換的緊湊結(jié)構(gòu)、小型地板面積、方便安裝、維護裝置的微極化物陶瓷和毛細管技術(shù)，提高了裝置真空度高、濾波蛋糕含水率低的真空利用率，大幅度削減每單位石膏的耗電，采用了通過應(yīng)用事例分析能夠節(jié)約80%以上的耗電的plc和dcs遙控器的控制模式。主軸減速器采用自動化、簡單操作、安全可靠、高頻轉(zhuǎn)換控制，減少勞動力；高速機器、系統(tǒng)振動、噪音最小。

2.4 圓盤脫水機在火電廠濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的使用情況

在火力發(fā)電站的濕式排煙脫硫系統(tǒng)中應(yīng)用磁盤脫水機系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)備的使用符合設(shè)計要求。應(yīng)用案例有：云南國投曲靖4×300MW機組排煙脫硫裝置、湖南華東永陽電站 2×660MW機組排煙脫硫裝置、云南戴安金能源第二發(fā)電站 2×600MW機組排煙脫硫裝置、華納頓哲旺發(fā)電站2×600MW機組排煙脫硫裝置。

近年來由于發(fā)展了煤炭火力發(fā)電站不足，煤炭中對硫氣體的控制已經(jīng)遠遠超出了脫硫器和控制裝置在初始化設(shè)計的要求，對其在脫硫過程中系統(tǒng)施加了很多巨大的壓力。作為石膏脫硫器件的重要工藝過程連接，急需石膏脫水系統(tǒng)激增。

新盤式陶瓷真空脫水器通過廣泛應(yīng)用于汽車尾氣中的脫硫器，大大簡化了石膏式脫水器系統(tǒng)膨脹和轉(zhuǎn)換，大大縮短了變化轉(zhuǎn)換時間，保證了火力發(fā)電廠有效生產(chǎn)和運營時間，而且直接影響到發(fā)電站生產(chǎn)和運行。根據(jù)關(guān)于盤片式陶瓷真空脫水機的結(jié)構(gòu)和其性能的深入調(diào)查和問卷調(diào)查，該系統(tǒng)器件設(shè)備將在新型發(fā)電站排煙脫硫器中應(yīng)用的前景較為廣泛。與其他傳統(tǒng)帶真空脫水機相比，盤片式陶瓷真空脫水機是屬于采用集中式結(jié)構(gòu)化設(shè)計模塊，大大減小了系統(tǒng)中所有設(shè)備的重量，覆蓋了較小區(qū)域。

3 國投曲靖發(fā)電有限公司4×300MW機組案例分析

（1）改造原因：SDIC熱電廠項目4×300MW機組的排煙脫硫裝置中，鍋爐1塔和1塔采用石灰石石膏濕法氣體脫硫法，出力不足，無法滿足運行要求。2009年10月，4個FGD機組投入使用，過濾面積64m2，石膏處理能力63.5t/h的兩種真空脫水系統(tǒng)。啟動真空帶脫水機后，裝置的耐久量、備用部件的消耗量、脫水系統(tǒng)的耗電量很大。為了減少每天的運營和維護成本，節(jié)約能源，國家投資曲靖發(fā)電站從2011年4月開始了石膏脫水系統(tǒng)的器材轉(zhuǎn)換。

（2）石膏礦渣脫水系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換在兩個階段進行：①2011年在40m2的設(shè)計過濾面積上完成兩張光盤脫水機的安裝和操作；②設(shè)置了120m2盤脫水機，并于2012年實施，將2片封口6535，真空帶脫水機改為每天待機。經(jīng)過改進，石膏漿脫水系統(tǒng)的設(shè)計石膏處理能力為163.5t/h，磁盤脫水機的容量為100t/h。根據(jù)設(shè)計石膏輸出（80t/h），石膏漿脫水系統(tǒng)的容量可以達到待機時間的1.4倍，完全可以對應(yīng)裝置維護期的待機要求。

第一階段是2011年4月開始初步設(shè)計，全面器材制造，六月中旬除去真空帶脫水裝置，設(shè)置了40m2過濾面積的盤片脫水機，7月5日，投入了2套磁盤脫水裝置。

第二階段是2012年7月開始預(yù)備設(shè)計的月的完全設(shè)備制造月中旬，在設(shè)置過濾面積120m2的盤脫水機的10月7日正式發(fā)售，3張盤脫水機分發(fā)給原創(chuàng)真空帶輸送機，生產(chǎn)現(xiàn)場占用面積變態(tài)后不增加。設(shè)備主要參數(shù)分析：耗電120m2盤脫水機系統(tǒng)（機械混合）額定82.1kW，真空管脫水機系統(tǒng)額定337kW，總功率差254.9kW。根據(jù)計算，磁盤脫水系統(tǒng)（過濾面積120m2，機械攪拌）的單位石膏的消耗功率為1.368kW·h/t的真空帶脫水裝置（過濾面積64m2，石膏輸出63.5t/h）的單位石膏的消耗功率為5.307kW·h/t。通過以上數(shù)據(jù)分析，磁盤脫水機系統(tǒng)和真空帶輸送機系統(tǒng)每單位石膏的耗電減少了74.22%。樓層區(qū)域：該重建不進行設(shè)備的擴展，所有新的復(fù)原裝置都配置在原始廠址上，如果在現(xiàn)有的脫水床上沒有真空帶脫水裝置廠的擴展，石膏處理能力就增加了近30%。石膏處理能力：M2過濾區(qū)兩套磁盤脫水機和120m2過濾區(qū)一套磁盤脫水機。轉(zhuǎn)換后，最大的石膏輸出達到125t/h，平均輸出為100t/h。與原1#真空皮帶脫水機系統(tǒng)相比，石膏的總產(chǎn)量增加57.48%。水耗式的反沖洗用水由脫硫系統(tǒng)中的工業(yè)冷卻水處理器提供。經(jīng)反沖洗的流程后，反沖洗水通過陶瓷板再次進入槽體漿液，隨真空泵濾液水再次返回到脫硫系統(tǒng)。因此，從脫硫系統(tǒng)的整體水平衡視角考慮，該系統(tǒng)的水耗沒有發(fā)生改變，在此不做分析。

4 效果分析

1）圓盤脫水機具備了高效、節(jié)能特點，與傳統(tǒng)真空皮帶脫水機相比，其石膏處理能力和效率大幅提升，具備新形勢下的環(huán)保要求。

2）圓盤脫水機具備占地少，改造要求低，可就地開展，無須重新規(guī)劃用地，大幅度對廠區(qū)進行規(guī)整，設(shè)計優(yōu)勢明顯。

3）圓盤脫水機設(shè)備構(gòu)造簡單，日常維護量小，日常維護費大幅降低，符合現(xiàn)代化電廠要求。

4）圓盤脫水機投資費用遠遠超出傳統(tǒng)帶式真空脫水機，但后期維護費用下降，設(shè)備使用壽命大幅上升。

5 結(jié)束語

磁盤式脫水器具備實現(xiàn)目前電廠建設(shè)過程中的高效率和節(jié)約資源要求，與其他傳統(tǒng)帶式脫水器相比，能耗可以減少80%以上，且占地面積較小、維護量少，節(jié)能環(huán)保效果也滿足現(xiàn)有形勢下的環(huán)保要求。盤片式真空脫水器具備了適用于排煙-脫硫裝置膨脹/轉(zhuǎn)換緊湊型裝置結(jié)構(gòu)及小面積大等特點，以及新建電廠受制于廠區(qū)用地成本高等優(yōu)勢。改造電廠的原始場地可以作為安裝或者減少新建脫硫單元進行土木工程，不受空間的限制，并且這樣可以極大地降低轉(zhuǎn)換或者新結(jié)構(gòu)設(shè)備的投入和成本，采用磁盤設(shè)備簡易結(jié)構(gòu)及少量維修，可以為您節(jié)約每日維護成本。但目前磁盤脫水機投資遠遠大于傳送帶式脫水機投資。目前來看，使用磁盤脫水機來替代傳統(tǒng)脫硫石膏脫水帶，應(yīng)用空間廣泛，會對未來其產(chǎn)生廣泛影響，盤式真空脫水機在新建電廠煙氣脫硫裝置的應(yīng)用前景必將更為廣闊。