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圆盘脱水机应用介绍蓝轩环保2012年09月主要内容一、圆盘脱水机设备构造介绍二、圆盘脱水机在湿法脱硫系统中的应用三、工程应用案例分析圆盘脱水机设备构造介绍1、圆盘脱水机工作原理示意图2、设备工作原理介绍圆盘脱水机运用盘片毛细抽真空原理研发制造而成。盘片只允许水分子透过，空气和石膏颗粒无法通过，在工作过程中，保证无真空损失，极大地降低了能耗。圆盘式脱水机由六个功能区构成：吸浆区：工作时浸没在石膏浆液中的盘片在毛细作用下结合真空压力，表面吸附成一层滤饼，滤液通过分配管道汇流至滤液收集池。过滤区：吸附滤饼在此区域进行过滤。淋洗区：滤饼转出料浆池后，对滤饼进行喷淋洗剂。干燥区：滤饼继续在高真空的作用下进行脱水。卸料区：进入无真空的状态下，刮刀自动卸料。反冲洗区：工业水或者滤液经过分配阀进入盘片由内向外进行清洗。※盘片使用一个周期后（6-8小时）采用超声波配合低浓度酸液混合清洗，保持盘片的高效使用。圆盘脱水机在湿法脱硫系统中的应用1、设备应用研发背景介绍近年来，我国经济快速发展，电力需求和供应持续增长。截至2011年底，全国电力装机容量已达10.6亿千瓦，其中火电装机容量占全国总装机容量的73%，火电发电量约占全部发电量的80%以上，消耗燃煤16亿吨。目前火电行业二氧化硫和氮氧化物排放量均占全国排放总量的40%以上。随着国家环保产业的发展，节能减排已上升为国家发展战略，火电企业的环保工作成为电力企业节能减排工作的重中之重，尤为关键。烟气脱硫技术在火电企业已基本普及应用，随着环保政策的进一步落实，脱硫装置的稳定、达标运行成为政府环保监管的重点。2012年1月1日起执行新修订的《火电厂大气污染物排放标准》，新标准的执行提高了火电行业环保准入门槛，污染物排放浓度降低，大量烟气脱硫装置面临扩容改造。目前采用的烟气脱硫技术属于引进国外技术后的消化技术，部分设备的选型理念与技术已经与当前设备研发与制造发展前沿存在差距。石膏脱水系统作为湿法烟气脱硫技术的重要构成部分，在系统运行中扮演着举足轻重的角色。目前湿法脱硫工艺中，脱水系统采用传统设备配置，一般设置真空皮带脱水机作为脱硫副产物的处理装置。真空皮带脱水机系统复杂，占地大，电耗高；检修维护繁锁，备品备件耗量大；特别是滤布的频繁更换，不仅耗时耗材，还直接影响了整个脱硫系统的可利用率。新型圆盘陶瓷真空脱水机具备节能、占地面积小、维护方便等优点，其在火电厂湿法脱硫系统应用的研究与推广具有极大的积极作用。0100200300400500600700800900200020012002200320042005200620072008200920102011绿色为脱硫机组装机容量，2011年为6.71亿千瓦，占火电装机容量的87.6%；格红色为脱硝机组装机容量，2011年为1.29亿千瓦，占16.89%2、新型圆盘脱水机技术特点系统设备采用模块集中化设计，集机电、微孔陶瓷、超声技术为一体，依靠真空吸力及毛细作用实现固液分离，具有高效、节能、设备占地面积小等诸多优点。设备结构紧凑，占地面积小，安装维护方便，适用于烟气脱硫装置扩容改造；应用微孔陶瓷及毛细作用技术，设备真空度高，滤饼水分低；提高了真空利用率，脱出单位石膏电耗大幅降低，经应用案例分析可节约电耗80%以上；采用PLC、DCS远控相结合的控制模式，主轴减速机采用变频控制，自动化程度高，操作简单，安全可靠，降低了劳动强度；无高转速设备，系统震动、噪音极小。3、圆盘脱水机在火电厂湿法烟气脱硫系统的使用情况圆盘脱水机系统目前已经在国内火电厂湿法烟气脱硫系统中实现应用，系统设备使用满足设计要求。应用案例有：云南国投曲靖4×300MW机组烟气脱硫装置；湖南华能岳阳电厂一期2×362.5MW机组烟气脱硫装置；云南滇东能源第二发电厂2×600MW机组烟气脱硫装置；华能铜川电厂2×600MW机组烟气脱硫装置。近年来，由于电煤市场供应紧缺，燃煤硫份的控制远远超于脱硫装置的起初设计要求，给脱硫系统的运行造成极大压力，石膏脱水系统作为脱硫装置的重要工艺环节，扩容改造迫在眉睫。新型圆盘陶瓷真空脱水机在烟气脱硫装置的应用，极大简化了石膏脱水系统的扩容改造，可大幅度缩短改造周期，确保了火电厂的有效生产运行时间，对电厂生产经营有直接利好。根据对圆盘陶瓷真空脱水机结构及性能的进一步研究探索，系统设备在新建电厂烟气脱硫装置的应用前景更为广阔。由于圆盘陶瓷真空脱水机与传统皮带真空脱水机相对比，其属于模块集中化构造设计，系统设备体积大幅缩减，占地面积小。云南国投曲靖4×300MW机组烟气脱硫装置圆盘石膏脱水系统湖南华能岳阳电厂一期2×362.5MW机组烟气脱硫装置圆盘石膏脱水系统云南滇东能源第二发电厂2×600MW机组烟气脱硫装置圆盘石膏脱水系统石膏落料部石膏落料工程应用案例分析1．国投曲靖发电有限公司4×300MW机组1.1改造原因：国投曲靖电厂4×300MW机组烟气脱硫装置采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，一炉一塔配置。该项目四套FGD装置于2009年10月份投产，石膏浆液脱水系统设置两台过滤面积64m2，石膏处理量63.5t/h的真空皮带脱水机。真空皮带脱水机投产后，设备日常维护量、备品备件消耗及脱水系统运行电耗较大，本着降低日常运行维护成本及节能降耗的目的，国投曲靖电厂于2011年4月启动了石膏脱水系统设备换型改造工作。1.2设计安装：根据两套真空皮带脱水机的实际运行情况，石膏浆液脱水系统改造分两步实施。第一步，2011年度完成两台设计过滤面积40m²圆盘脱水机安装并投运，同时拆除1#真空皮带脱水机系统；第二步，2012年度完成一台120m²圆盘脱水机安装并投运，将2#真空皮带脱水机转为日常备用。完成后改造后，石膏浆液脱水系统设计石膏处理容量163.5t/h，其中圆盘脱水机处理量100t/h。根据系统设计石膏产量（80t/h）计算，该造后石膏浆液脱水系统容量可达到1.04倍备用量，完全满足设备维护检修期的备用需求。第一步改造于2011年4月开始改造初步设计；5月完成设备制造；6月中旬开始1#真空皮带脱水机系统拆除及两套过滤面积40m²圆盘脱水机安装；7月5日两套圆盘脱水系统正式投运。第二步改造于2012年7月开始初步设计；8月完成设备制造；9月中旬开始一套过滤面积120m²圆盘脱水机安装；10月7日正式投产。三套圆盘脱水机分布于原1#真空皮带机位置，改造完成后未增加生产场地占用面积。1.3.2设备主要参数分析1.3.2.1电耗120m²圆盘脱水机系统（机械搅拌）额定总功率82.1kw，真空皮带脱水机系统额定总功率337kw，总功率相差254.9kw。经计算，圆盘脱水机系统（过滤面积120m²，机械搅拌）单位石膏脱除水分电耗为1.368kwh/t；真空皮带脱水机系统（过滤面积64m²，石膏产量63.5t/h）单位石膏脱除水分电耗为5.307kwh/t。通过以上数据分析，圆盘脱水机系统与真空皮带机系统单位石膏脱除水分电耗降低了74.22%。1.3.2.2设备占地面积此次改造未进行厂房扩建，所有新改造设备全部布置于已有脱水楼层原1#真空皮带脱水机处。在未进行设备厂房扩建的情况下，石膏处理能力提高了近30%。1.3.2.3石膏处理量两套40m²过滤面积圆盘脱水机与一套120m²过滤面积圆盘脱水机系统，改造完成后最大石膏产量达到125t/h，平均产量100t/h。与原1#真空皮带脱水机系统相比，石膏产量提高了57.48%。1.3.2.4水耗反冲洗水由脱硫系统工业冷却水提供。经反冲洗流程后，反洗水经过陶瓷板进入槽体浆液，随真空泵滤液水返回脱硫系统。因此，从脱硫系统整体水平衡角度出发，系统水耗未发生变化，在此不做分析。1.4经济性对比序号项目改造前（元）改造后（元）费用（元）备注1石膏脱水系统电耗费用差异1185566145293.41040272改造完成后，三套盘式脱水机系统实际运行电耗为（12*2+58.6）kWh/h；改造前原有真空脱水机电耗为：674kWh/h；因此改造后，节约电耗591.4kWh/h。本项目电费单价0.3518元/度。脱水系统实际运行时间按5000小时测算，由此年节约电费约104.0272万元。2石膏脱水系统检修维护费用差异8000000580000220000本项目真空皮带脱水机设备年损坏件更换为80万元。圆盘脱水机（3套）年度主要运维成本组成：陶瓷板：6套，约51万元；反洗水过滤器：10套，约3000元；酸类：16000kg，约6.4万元；泵类机械密封：3套，约3500元；本次暂按58万元/年测算运维费用。由此，主要备品配件等年检修维护费用差异为节约22万元。3稀石膏处理费用1000000100000原有脱水机运行每年产生大量的稀石膏，由此会带来额外的运输费用以及外部清理（村道路补偿等），根据经验测算10万/年。从实验情况来看，采用圆盘式脱水机后，能避免稀石膏的产生，由此节约稀石膏处置等费用10万/年。4增量脱硫电价44300从“电耗费用差异”项分析可见，年节约用电295.69万度电，由此增加脱硫电价收益4.43万元。5增量经济效益1404572综合以上数据，每年可带来140.4572万元的增量经济效益。2．华能岳阳电厂一期2×362.5MW机组2.1改造原因湖南华能岳阳发电有限公司一期2×362.5MW机组烟气脱硫特许经营项目，采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，一炉一塔配置。该项目于2009年4月投产，石膏浆液脱水系统设置二台真空脱水皮带机进行石膏脱水。项目投产后，由于电厂燃煤硫份长期处于超设计工况，造成石膏浆液脱水系统容量不足，影响系统稳定运行。同时，皮带机滤布、托辊损耗大，日常维护工作量及维护成本大幅增加。为了对石膏浆液脱水系统进行扩容改造，降低设备生产维护费用及节能降耗，对真空脱水皮带机系统实施改造，将真空脱水皮带机系统用圆盘式脱水机替代。2.2设计安装：针对电厂燃煤硫份增大的实际情况，在此次改造设计中，将设计燃煤硫份由2675mg/Nm³提升至5600mg/Nm³。对石膏浆液脱水系统设备选型按照调整后硫份进行设计，选择两套处理量40t/h圆盘脱水机替代原有真空皮带脱水机，每套脱硫装置增加一台石膏排出泵，并配置独立浆液输送管道。改造完成后，石膏浆液脱水系统容量达到80t/h，根据调整燃煤硫份后系统设计石膏产量（2×21.972t/h）计算，改造后可达到近1.0倍的设备备用量，完全满足设备维护检修期的备用需求。2.3.2设备主要参数分析2.3.2.1电耗80m²圆盘脱水机系统（气搅拌）额定总功率27.5kw，真空皮带脱水机系统额定总功率108.5kw，总功率相差81kw。经计算，圆盘脱水机系统（过滤面积80m²，机械搅拌）单位石膏脱除水分电耗为1.455kwh/t；真空皮带脱水机系统（过滤面积18m²，石膏产量16.2t/h）单位石膏脱除水分电耗为6.698kwh/t。通过以上数据分析，圆盘脱水机系统与真空皮带机系统单位石膏脱除水分电耗降低了78.28%。2.3.2.2设备占地面积此次改造未进行厂房扩建，所有新改造设备全部布置于已有脱水楼层原1#、2#真空皮带脱水机处，在未进行设备厂房扩建的情况下，完成了石膏浆液脱水系统的扩容改造。2.3.2.3石膏处理量两套80m²过滤面积圆盘脱水机系统，改造完成后石膏最大产能可达到100t/h，平均产能80t/h。与原1#、2#真空皮带脱水机系统相比，石膏产能提高了146.9%。2.3.2.4水耗经反冲洗流程后，反洗水经过陶瓷板进入槽体浆液，随真空泵滤液水返回脱硫系统。因此，从脱硫系统整体水平衡角度出发，系统水耗未发生变化，在此不做分析。2.4经济性对比该项目实施改造的主要目的为石膏浆液脱水系统扩容，同时兼顾降低原设备运行维护成本及节能降耗。此次改造将系统石膏产能提高了146.9%，完全达到了石膏浆液脱水系统扩容改造要求。如若采用真空皮带机系统进行扩容改造，由于需要增加设备占用面积，土建施工费用会大幅上升，在此经济分析中暂不做深入分析。序号项目改造前（元）改造后（元）差异费用（元）备注1石膏脱水系统电耗费用差异2