張汝松，展茂源，李盧義，劉昌峰，周強(qiáng)

(1.山東山大華特環(huán)保工程有限公司，山東濟(jì)南250061;

2.煙臺(tái)桑尼核星環(huán)保設(shè)備有限公司，山東煙臺(tái)265500)

圓盤脫水機(jī)在濕法脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用

張汝松1，展茂源1，李盧義1，劉昌峰1，周強(qiáng)2

(1.山東山大華特環(huán)保工程有限公司，山東濟(jì)南250061;

2.煙臺(tái)桑尼核星環(huán)保設(shè)備有限公司，山東煙臺(tái)265500)

介紹了陶瓷真空圓盤脫水機(jī)的設(shè)備結(jié)構(gòu)、脫水機(jī)理以及節(jié)能效果等。分析了圓盤脫水機(jī)在石灰石－石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)石膏脫水上的應(yīng)用情況，并與傳統(tǒng)的真空皮帶脫水機(jī)進(jìn)行了對比分析。選取了典型的300MW機(jī)組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出結(jié)論，對當(dāng)前脫硫機(jī)組改造有一定的參考價(jià)值。

圓盤脫水機(jī);脫水機(jī)理;脫硫石膏應(yīng)用

0 引言

石灰石－石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)是現(xiàn)在國內(nèi)大多數(shù)大型燃煤機(jī)組進(jìn)行煙氣脫硫的主要選擇工藝。在石灰石－石膏濕法脫硫中，吸收塔中的石膏漿液經(jīng)石膏排出泵送至石膏旋流器進(jìn)行一級(jí)脫水，一級(jí)脫水后的石膏漿液含水量(﹤50%)仍較大，再經(jīng)過真空皮帶脫水機(jī)對石膏漿液進(jìn)行二次脫水，真空皮帶脫水機(jī)是其二級(jí)脫水系統(tǒng)的核心設(shè)備，二次脫水后的石膏含水量在10%以下。脫水后的石膏不僅減少了脫硫系統(tǒng)的二次污染，而且可以作為副產(chǎn)品對外銷售，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

真空皮帶脫水機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜，占地大，電耗高;由于設(shè)備自身缺陷，導(dǎo)致皮帶跑偏、濾布跑偏、濾布撕裂、脫輥?zhàn)冃巍⒚撍Ч畹?，造成了檢修維護(hù)繁鎖［1］。設(shè)備占用人員高，備品備件耗量大;特別是濾布的頻繁更換，不僅耗時(shí)耗材，還直接影響了整個(gè)脫硫系統(tǒng)的可利用率。因此，如何節(jié)省廠用電，降低設(shè)備維修費(fèi)用勢在必行?，F(xiàn)在國內(nèi)有部分電廠已經(jīng)用先進(jìn)的陶瓷圓盤脫水機(jī)來代替真空皮帶脫水機(jī)。

本文將介紹圓盤脫水機(jī)的設(shè)備、工作原理等，并對真空皮帶機(jī)和圓盤脫水機(jī)二者的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)進(jìn)行分析比較。對用圓盤脫水機(jī)代替真空皮帶機(jī)完成脫硫石膏脫水的可行性進(jìn)行分析。

1 設(shè)備概述

圓盤脫水機(jī)運(yùn)用多孔剛玉或碳化硅材質(zhì)的陶瓷盤片的毛細(xì)現(xiàn)象，以陶瓷盤片作為過濾膜，陶瓷膜片中布滿了直徑極小的微孔(孔徑0.1～10μm)，每個(gè)微孔相當(dāng)于一根毛細(xì)管。陶瓷盤片安裝在水平軸上，陶瓷盤片在石膏漿液中旋轉(zhuǎn)，在抽真空的作用下，盤片只能讓水通過，空氣和礦物質(zhì)顆粒無法通過，從而在盤片的表面生成含水率小于10%的石膏粉體，完成了石膏漿液脫水過程。

在過濾過程中，陶瓷盤片微孔中的水阻止了氣體和其他礦物質(zhì)顆粒的通過，保證無真空損失，從而形成了無空氣消耗的過濾過程，保持較高的真空度和最佳的過濾狀態(tài)，極大降低了能耗和物料水分。這也是圓盤脫水機(jī)比傳統(tǒng)真空皮帶脫水機(jī)節(jié)能的原因之所在。因此，圓盤脫水機(jī)是新一代高效節(jié)能的脫水備。

圓盤脫水機(jī)工作原理圖如圖1所示。

圖1 圓盤脫水機(jī)設(shè)備原理

2 工作原理

圓盤脫水機(jī)的運(yùn)行包括過濾及清洗過程，由中控室DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。整個(gè)過濾過程分為六個(gè)區(qū)域:吸漿區(qū)、過濾區(qū)、淋洗區(qū)、干燥區(qū)、卸料區(qū)、反沖洗區(qū)，反復(fù)循環(huán)。圓盤脫水機(jī)的工作原理如圖2所示。

圖2 圓盤脫水機(jī)工作原理

圓盤脫水機(jī)具體工作步驟如下:

(1)濾餅形成。圓盤脫水機(jī)工作開始，浸沒在料漿槽的陶瓷盤片在真空負(fù)壓的作用下，盤片表面吸附形成顆粒堆積層，濾液通過盤片過濾至分配閥到達(dá)排液罐。

(2)濾餅干燥。在主軸減速機(jī)的帶動(dòng)下，吸附在盤片上的濾餅轉(zhuǎn)到干燥區(qū)，在真空作用下脫水。

(3)濾餅剝離。濾餅干燥后，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到卸料區(qū)(無真空)，在刮刀裝置作用下刮除盤片表面的物料，進(jìn)行卸料。

(4)反沖洗。卸料后的盤片進(jìn)入反沖洗區(qū)，用凈化水在一定壓力下(0.075～0.1MPa)，從分配閥進(jìn)入盤片內(nèi)腔，由內(nèi)而外清洗盤片的微孔，將殘留在盤片表面的殘余物料沖洗干凈。

(5)定期清洗。經(jīng)過一定的時(shí)間工作后，盤片微孔因逐漸被堵塞而降低過濾效率，為保證盤片微孔通暢，啟用定期清洗系統(tǒng)，使用超聲波自動(dòng)清洗、化學(xué)清洗和反沖洗相互作用，達(dá)到最佳清洗效果。清洗時(shí)間一般為45～60min，通過定期清洗使盤片的微孔進(jìn)一步疏通，以保證后續(xù)過濾高效率。

3 設(shè)備構(gòu)成

圓盤脫水機(jī)由主機(jī)部分(機(jī)架和脫硫石膏漿液槽，主驅(qū)動(dòng)軸，分配閥，卸料裝置，盤片板);攪拌系統(tǒng);清洗系統(tǒng)(自動(dòng)清洗裝置，反沖洗裝置，化學(xué)清洗裝置);真空系統(tǒng);控制系統(tǒng)等組成。

3.1 主機(jī)部分

機(jī)架由碳鋼方管焊接而成，主要對脫硫石膏漿液槽、轉(zhuǎn)子及主軸電機(jī)、分配閥裝置、攪拌裝置等起連接和支撐作用。脫硫石膏漿液槽由不銹鋼板或其他材質(zhì)卷焊而成，主要起貯存料漿作用。

主驅(qū)動(dòng)軸是圓盤脫水機(jī)的核心部件，軸的一端安裝了分配閥與真空系統(tǒng)連接，另一端與減速電機(jī)連接提供驅(qū)動(dòng)力。分配閥可以適當(dāng)調(diào)節(jié)干燥區(qū)、吸漿區(qū)等位置。卸料裝置刮刀用剛玉加工成形，具有耐磨、切削力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。盤片板濾板呈扇形狀，由12塊大小形狀一致的獨(dú)立濾板安裝在過濾機(jī)主軸法蘭上，濾板可單獨(dú)裝卸。

3.2 清洗系統(tǒng)

圓盤脫水機(jī)的清洗系統(tǒng)包括:自動(dòng)清洗裝置、反洗裝置、化學(xué)清洗裝置，如圖3所示。

圖3 圓盤脫水機(jī)清洗系統(tǒng)

3.3 真空系統(tǒng)

真空系統(tǒng)由真空泵、排液罐、濾液泵排水裝置或自動(dòng)排液裝置，主要起抽濾和排液的作用。真空泵采用單級(jí)液環(huán)式真空泵，無需單獨(dú)加潤滑油，工作時(shí)必須保持提供冷卻水。

3.4 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)可采用一級(jí)或兩級(jí)式，上位控制機(jī)完成對下位控制系統(tǒng)的監(jiān)控和管理作用，下位控制完成對脫水機(jī)的控制，也可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)上位機(jī)對多臺(tái)脫水機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。上位機(jī)以計(jì)算機(jī)為核心，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)完成遠(yuǎn)程監(jiān)控、圖形化界面、運(yùn)行參數(shù)顯示、數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)等功能。下位機(jī)采用可編程控制器、變頻器、接觸器、現(xiàn)場儀表、電磁閥組成的控制系統(tǒng)。

4 圓盤脫水機(jī)與真空皮帶機(jī)對比

以菏澤電廠三期5、6號(hào)2×300MW機(jī)組的實(shí)際情況為例，對出力相同的真空皮帶機(jī)與圓盤脫水機(jī)進(jìn)行參數(shù)對比。在相同石膏出力條件下，圓盤脫水機(jī)與真空皮帶機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)對比見表1。

表1 圓盤脫水機(jī)與真空皮帶脫水機(jī)參數(shù)對比

圓盤脫水機(jī)與真空皮帶機(jī)的對比分析:

(1)從表1可知，在相同出力的情況下，圓盤脫水機(jī)系統(tǒng)額定總功率53.5kW，真空皮帶脫水機(jī)系統(tǒng)額定總功率207kW，總功率相差153.5kW。設(shè)備1年按運(yùn)行3300h計(jì)算，年節(jié)電506550(kW·h)。圓盤脫水機(jī)系統(tǒng)(石膏產(chǎn)量30t/h)單位石膏脫水電耗為1.78(kW·h)/t;真空皮帶脫水機(jī)系統(tǒng)(石膏產(chǎn)量30t/h)單位石膏脫水電耗為6.90(kW·h)/t。

(2)傳統(tǒng)的真空皮帶脫水機(jī)，由于真空泵的密封水和濾布用水每小時(shí)要耗用大量的工業(yè)水，而特種陶瓷真空脫水機(jī)只是在盤片清洗時(shí)使用少量的水就達(dá)到了清洗效果，而且濾液水可反復(fù)利用，節(jié)水效果十分明顯。

(3)根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出，單臺(tái)傳統(tǒng)真空皮帶脫水機(jī)總體占地面積至少達(dá)到66.6m2，而整個(gè)圓盤脫水機(jī)系統(tǒng)的占地面積大約為26.10m2。因圓盤脫水機(jī)的占地面積小，設(shè)備改造不需要進(jìn)行廠房擴(kuò)建，所有新改造設(shè)備可以全部布置于已有脫水樓。

(4)設(shè)備投資比較。針對以上參數(shù)的設(shè)備，根據(jù)國內(nèi)同行業(yè)的參考經(jīng)驗(yàn)，按石膏產(chǎn)量30t/h要求配置的真空皮帶脫水機(jī)總體投入約占圓盤脫水機(jī)總價(jià)的60%左右。

(5)后期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用分析。受兩種設(shè)備結(jié)構(gòu)的影響，皮帶機(jī)差不多在3～5年會(huì)有一次大修，大修費(fèi)用一般較高，而圓盤脫水機(jī)易損件基本每年無太大變化，故在一個(gè)大修期間內(nèi)，運(yùn)維費(fèi)用圓盤脫水機(jī)有明顯優(yōu)勢。

5 結(jié)語

(1)圓盤脫水機(jī)處理能力大，具有高效、節(jié)能的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)皮帶脫水機(jī)相比，能耗節(jié)省80%以上，節(jié)能效果十分顯著。圓盤真空脫水機(jī)具備設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，適用于煙氣脫硫裝置擴(kuò)容改造?？衫迷锌沼鄨龅貙?shí)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(fèi)用。

(2)圓盤設(shè)備構(gòu)造簡單，日常維護(hù)量小，可大量節(jié)省日常維護(hù)費(fèi)用支出。圓盤脫水機(jī)比皮帶機(jī)設(shè)備投資大，用圓盤脫水機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)皮帶機(jī)進(jìn)行脫硫石膏脫水，必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

［1］祁慶寧，郁永紅.脫硫系統(tǒng)真空皮帶脫水機(jī)頻發(fā)缺陷分析及處理［J］.寧夏電力，2013(2):55－58.

［2］JB/T 11098－2011，圓盤真空過濾機(jī)用陶瓷濾板［S］.

［3］李軍.火電廠濕法煙氣脫硫石膏脫水問題分析及處理措施［J］.廣東科技，2012，10(19):67－68.

［4］沈曉紅，聶云峰.脫硫系統(tǒng)真空皮帶脫水機(jī)在火電廠的應(yīng)用［J］.江西電力，2016，34(6):39－40.

Application of disc dewatering machine in wet desulfurization system

The equipment structure，dewatering mechanism and energy saving effect of the ceramic vacuum disc dryer are introduced.The application of disc dehydration machine in the dehydration of limestone gypsum flue gas desulfurization gypsum is analyzed and compared with the traditional vacuum belt dewatering machine.In this paper，the typical 300MW unit data is selected to be the conclusion，which has a certain reference value for the transformation of the desulfurization unit.

disc dewatering machine;dewatering mechanism;application of desulfurization gypsum

X701.3

B

1674－8069(2015)05－037－03

2015-03-20;

2015-06-24

張汝松(1970-)，男，高級(jí)工程師，長期從事環(huán)保技術(shù)工作。E－mail:jinan9999@163.com

山東省技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目(201211001003)