陳慧雁
(大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司 北京 100097)
在我國從脫硫項(xiàng)目開始至今的煙氣脫硫工程中的脫水子系統(tǒng)中,二級脫水設(shè)備幾乎采用的都是真空皮帶脫水機(jī)系統(tǒng),該設(shè)備能夠良好的處理濃石膏漿液的脫水處理,但是其系統(tǒng)所需要的占地面積大,設(shè)備電耗高等特點(diǎn)。圓盤脫水機(jī)是一種新型的石膏脫水設(shè)備,具有良好的濃石膏漿液的脫水處理能力,且其系統(tǒng)具有占地面積相對較小,設(shè)備電耗較小,后期運(yùn)行維護(hù)工作簡單的特點(diǎn)。
云南大唐國際紅河發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程為2×300MWCFB機(jī)組,兩臺機(jī)組于2013年12月開始進(jìn)行脫硫施工改造。脫硫系統(tǒng)采用石灰石一石膏濕法脫硫工藝,按照FGD入口煙氣中SO2濃度4000mg/Nm3,F(xiàn)GD出口SO2濃度小于200mg/Nm3進(jìn)行設(shè)計,其中二級脫水系統(tǒng)單臺設(shè)備出力需要滿足2臺機(jī)組100BMCR工況出力要求,根據(jù)計算單臺設(shè)備出力需要為28t/h。
本項(xiàng)目同時配置了1臺真空皮帶脫水機(jī)和2臺盤式脫水機(jī),均采用煙臺桑尼核星環(huán)保設(shè)備有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品;兩種設(shè)備均布置在脫水樓的二層(10.25m),其下部0.0m層為石膏庫,上部17.75m層布置有石膏旋流器組和廢水旋流器組。脫水處理后石膏含水率小于10%。
機(jī)組建成后,兩種設(shè)備均投入使用,運(yùn)行情況良好。
圓盤脫水機(jī)運(yùn)用濾板的毛細(xì)現(xiàn)象:通過真空泵,保持濾板內(nèi)的真空度;在抽真空時,只能讓濃石膏漿液中的水通過進(jìn)入濾板內(nèi)部,空氣和礦物質(zhì)顆粒無法進(jìn)入濾板內(nèi)部,保證無真空損失的原理,極大地降低了能耗和石膏水分。
相對于真空皮帶脫水機(jī),圓盤脫水機(jī)占地面積小,功耗小,維護(hù)工作量少;設(shè)備自動化程度高,處理后物料含水量低(8%~12%);但是在石膏漿液中含油量不能過高,否則嚴(yán)重?fù)p害濾板的過濾能力,需額外加以酸洗過程;
圓盤脫水機(jī)包含的設(shè)備:脫水機(jī)本體(含15圈濾板,材質(zhì)為陶瓷),1臺漿槽攪拌器,1臺真空泵真空泵(流量18.7m3/min,真空度-92kPa),1臺酸清洗劑箱,2臺酸計量泵(一用一備,流量:550mL/min;揚(yáng)程:30m)。
整套脫水系統(tǒng)采用控制柜自動控制,其工作過程大致分為如下:濾板吸收漿液、過濾干燥、石膏卸料、濾板反沖洗、多種方式清洗。
氣液分離罐通過管道與濾板出水管連接;真空泵的抽吸作用維持氣液分離罐內(nèi)的真空度,進(jìn)而保證過濾板內(nèi)的真空負(fù)壓值在穩(wěn)定的工作范圍內(nèi)。
從石膏旋流器底流排出的漿液通過一側(cè)的進(jìn)口管道進(jìn)入圓盤脫水機(jī)的半圓形漿槽內(nèi),約半圈的過濾板浸沒在漿槽內(nèi);過濾板厚約5mm,過濾板兩側(cè)均為過濾層;因過濾板內(nèi)存在真空負(fù)壓的作用,通過濾板形成毛細(xì)孔吸附,使石膏漿液粘接在在濾板上,濾液通過細(xì)孔進(jìn)入濾板內(nèi),在濾板表面就形成石膏堆積層(即濾餅),濾板在主軸帶動下持續(xù)轉(zhuǎn)動,保持石膏按照額定要求進(jìn)行脫水。進(jìn)入濾板內(nèi)部的濾液通過管道排入真空罐后進(jìn)入濾液箱中返回FGD系統(tǒng)。
過濾板在電機(jī)驅(qū)動的主軸帶動下持續(xù)旋轉(zhuǎn),從漿槽離開后至卸料區(qū)間為干燥區(qū),在這段過程中,通過濾板內(nèi)部的真空作用使濾餅持續(xù)脫水至滿足要求。
下料口位于進(jìn)料方向的另一側(cè),沿設(shè)備長度方向設(shè)置,這種布置有利于石膏庫內(nèi)的分布堆料。
在下料口側(cè)每塊濾板兩邊均設(shè)置有刮刀,當(dāng)濾板旋轉(zhuǎn)到該位置時,通過刮刀使石膏與濾板分離進(jìn)而完成卸料過程,分離后的石膏成品落入石膏庫中儲存,以待外運(yùn)。
為保持濾板的過濾效率,需要對卸料后的濾板進(jìn)行在線反沖洗。用具有一定壓力(P=0.075MPa~0.lMPa)的工藝水從分配閥進(jìn)入濾板內(nèi)腔,由內(nèi)部向外部清洗濾板的微孔,同時將殘留在濾板表面的殘余礦物沖洗下來。沖洗系統(tǒng)的過濾器現(xiàn)已進(jìn)行了改進(jìn),工藝來水壓力0.4Mpa即滿足沖洗使用要求。清洗后的濾液水排入漿槽內(nèi)。
濾板工作一段時間后(一般為7h~12h;可視運(yùn)行情況確定,如果濾板過濾效果好,則延長時間),濾板微孔因逐漸被堵塞而降低其過濾效率;為保證濾板微孔通暢,啟用多種方式離線聯(lián)合清洗:超聲波清洗、化學(xué)清洗和反沖洗相互作用,可達(dá)到最佳清洗效果;超速波裝置采用控制柜控制頻率,清洗濾板表面沉積物;高濃度的酸液通過水的稀釋達(dá)到0.2%~1%濃度的酸液,由內(nèi)而外的沖洗濾板;每次清洗時間一般為45min~60min,通過混合清洗使濾板的微孔進(jìn)一步疏通,這樣就可保證濾板的過濾效率,保證穩(wěn)定運(yùn)行。在設(shè)備聯(lián)合清洗請洗前,需要切換脫水設(shè)備;聯(lián)合沖洗后的濾液水進(jìn)入漿槽內(nèi),因其酸濃度小,對于漿液的pH改變很小,不會影響脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行。
因進(jìn)入漿槽內(nèi)的漿液含固量為50%左右,為防止?jié){液沉淀,在漿槽下方靠近底部的設(shè)置設(shè)有擺耙式攪拌器,通過脫水機(jī)兩端的機(jī)架懸掛,運(yùn)行時來回擺動,可有效的防止?jié){液沉淀。
在圓盤脫水機(jī)連續(xù)運(yùn)行幾個月后,根據(jù)濾板吸附情況,可拆卸進(jìn)行整體酸液清洗。清洗需要設(shè)置1套單獨(dú)的設(shè)備,該設(shè)備為2臺圓盤脫水機(jī)共用,該設(shè)備占地面積較小,以10圈沖洗設(shè)備為例,設(shè)備長度約為3.0m左右,該設(shè)備可視現(xiàn)場情況布置。沖洗后的酸液可留待后續(xù)多次使用。圓盤脫水機(jī)設(shè)備系統(tǒng)流程見圖1。
圖1 圓盤脫水機(jī)系統(tǒng)流程圖
圖2 安裝完成的濾板
表1 安裝尺寸數(shù)據(jù)比較
表2 電耗數(shù)據(jù)比較
從以上的對比表可以看出:
4.1.1 圓盤脫水機(jī)占地面積小:(1)圓盤脫水機(jī)約為真空皮帶脫水機(jī)占地面積的0.5倍;(2)圓盤脫水機(jī)配置的真空泵占地面積約為真空皮帶脫水機(jī)真空泵的0.3倍;(3)圓盤脫水機(jī)配置的儲酸罐占地面積小于真空皮帶脫水機(jī)濾布沖洗水箱。
4.1.2 圓盤脫水機(jī)比真空皮帶脫水機(jī)高約1.2m。
4.1.3 圓盤脫水機(jī)比真空皮帶脫水機(jī)所需的功耗??;連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的總功耗約為后者的1/3。
4.1.4 圓盤脫水機(jī)配置的儲酸罐雖然容積?。?.0m3),不構(gòu)成重大危險源,但仍需要考慮設(shè)置洗眼器等安全設(shè)施。
真空皮帶脫水機(jī)年運(yùn)行維護(hù)工作主要為濾布、摩擦帶、軸承、托輥、真空盒等,且在3~5年內(nèi)需更換一套橡膠帶;圓盤脫水機(jī)的年運(yùn)行維護(hù)工作主要為濾板,濾芯,刮刀;圓盤脫水機(jī)的年維護(hù)費(fèi)用略高于真空皮帶脫水機(jī)。
真空皮帶脫水機(jī)檢修時工作量大,需要配套專用的電動起吊設(shè)置;圓盤脫水機(jī)檢修工作簡單,無需電動起吊設(shè)置,且2~3人即可完成。
圓盤脫水機(jī)需要設(shè)置清洗設(shè)備,其費(fèi)用約為總設(shè)備的1/3,增加了初期投資成本。
圓盤脫水機(jī)能耗小,以廠用每度電0.4元計算,年運(yùn)行5500h,每年可節(jié)省電耗費(fèi)用至少24.7萬元/年,可有效減少運(yùn)行成本。
相對于真空皮帶脫水機(jī),圓盤脫水機(jī)具有如下缺點(diǎn):設(shè)備初期投資高,約為前者的1.5倍;需額外增加1套沖洗設(shè)備,費(fèi)用約為總設(shè)備的1/3;不適用于漿液中含油量大的機(jī)組。
但是圓盤脫水機(jī)也具有很大優(yōu)勢:設(shè)備占地面積小,可以有效解決場地緊張的問題;自動化運(yùn)行程度高;運(yùn)行維護(hù)工作量少;在運(yùn)行中可以有效的節(jié)省電耗和降低運(yùn)行成本。因此圓盤脫水機(jī)的采用有利于提高經(jīng)濟(jì)效益,并能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)保的目的,有利于中國生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。
[1]朱智.圓盤式與皮帶式石膏脫水機(jī)經(jīng)濟(jì)技術(shù)對比分析.電力科技與環(huán)保,2015,6(31):61-62.