圆盘脱水机在湿法脱硫系统中的应用

张汝松，展茂源，李卢义，刘昌峰，周强

(1.山东山大华特环保工程有限公司，山东济南250061;

2.烟台桑尼核星环保设备有限公司，山东烟台265500)

圆盘脱水机在湿法脱硫系统中的应用

张汝松1，展茂源1，李卢义1，刘昌峰1，周强2

(1.山东山大华特环保工程有限公司，山东济南250061;

2.烟台桑尼核星环保设备有限公司，山东烟台265500)

介绍了陶瓷真空圆盘脱水机的设备结构、脱水机理以及节能效果等。分析了圆盘脱水机在石灰石－石膏湿法烟气脱硫系统石膏脱水上的应用情况，并与传统的真空皮带脱水机进行了对比分析。选取了典型的300MW机组数据进行分析得出结论，对当前脱硫机组改造有一定的参考价值。

圆盘脱水机;脱水机理;脱硫石膏应用

0 引言

石灰石－石膏湿法烟气脱硫技术是现在国内大多数大型燃煤机组进行烟气脱硫的主要选择工艺。在石灰石－石膏湿法脱硫中，吸收塔中的石膏浆液经石膏排出泵送至石膏旋流器进行一级脱水，一级脱水后的石膏浆液含水量(﹤50%)仍较大，再经过真空皮带脱水机对石膏浆液进行二次脱水，真空皮带脱水机是其二级脱水系统的核心设备，二次脱水后的石膏含水量在10%以下。脱水后的石膏不仅减少了脱硫系统的二次污染，而且可以作为副产品对外销售，产生可观的经济效益。

真空皮带脱水机系统复杂，占地大，电耗高;由于设备自身缺陷，导致皮带跑偏、滤布跑偏、滤布撕裂、脱辊变形、脱水效果差等，造成了检修维护繁锁［1］。设备占用人员高，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。因此，如何节省厂用电，降低设备维修费用势在必行。现在国内有部分电厂已经用先进的陶瓷圆盘脱水机来代替真空皮带脱水机。

本文将介绍圆盘脱水机的设备、工作原理等，并对真空皮带机和圆盘脱水机二者的技术经济特点进行分析比较。对用圆盘脱水机代替真空皮带机完成脱硫石膏脱水的可行性进行分析。

1 设备概述

圆盘脱水机运用多孔刚玉或碳化硅材质的陶瓷盘片的毛细现象，以陶瓷盘片作为过滤膜，陶瓷膜片中布满了直径极小的微孔(孔径0.1～10μm)，每个微孔相当于一根毛细管。陶瓷盘片安装在水平轴上，陶瓷盘片在石膏浆液中旋转，在抽真空的作用下，盘片只能让水通过，空气和矿物质颗粒无法通过，从而在盘片的表面生成含水率小于10%的石膏粉体，完成了石膏浆液脱水过程。

在过滤过程中，陶瓷盘片微孔中的水阻止了气体和其他矿物质颗粒的通过，保证无真空损失，从而形成了无空气消耗的过滤过程，保持较高的真空度和最佳的过滤状态，极大降低了能耗和物料水分。这也是圆盘脱水机比传统真空皮带脱水机节能的原因之所在。因此，圆盘脱水机是新一代高效节能的脱水备。

圆盘脱水机工作原理图如图1所示。

图1 圆盘脱水机设备原理

2 工作原理

圆盘脱水机的运行包括过滤及清洗过程，由中控室DCS系统实现全自动运行。整个过滤过程分为六个区域:吸浆区、过滤区、淋洗区、干燥区、卸料区、反冲洗区，反复循环。圆盘脱水机的工作原理如图2所示。

图2 圆盘脱水机工作原理

圆盘脱水机具体工作步骤如下:

(1)滤饼形成。圆盘脱水机工作开始，浸没在料浆槽的陶瓷盘片在真空负压的作用下，盘片表面吸附形成颗粒堆积层，滤液通过盘片过滤至分配阀到达排液罐。

(2)滤饼干燥。在主轴减速机的带动下，吸附在盘片上的滤饼转到干燥区，在真空作用下脱水。

(3)滤饼剥离。滤饼干燥后，转子转动到卸料区(无真空)，在刮刀装置作用下刮除盘片表面的物料，进行卸料。

(4)反冲洗。卸料后的盘片进入反冲洗区，用净化水在一定压力下(0.075～0.1MPa)，从分配阀进入盘片内腔，由内而外清洗盘片的微孔，将残留在盘片表面的残余物料冲洗干净。

(5)定期清洗。经过一定的时间工作后，盘片微孔因逐渐被堵塞而降低过滤效率，为保证盘片微孔通畅，启用定期清洗系统，使用超声波自动清洗、化学清洗和反冲洗相互作用，达到最佳清洗效果。清洗时间一般为45～60min，通过定期清洗使盘片的微孔进一步疏通，以保证后续过滤高效率。

3 设备构成

圆盘脱水机由主机部分(机架和脱硫石膏浆液槽，主驱动轴，分配阀，卸料装置，盘片板);搅拌系统;清洗系统(自动清洗装置，反冲洗装置，化学清洗装置);真空系统;控制系统等组成。

3.1 主机部分

机架由碳钢方管焊接而成，主要对脱硫石膏浆液槽、转子及主轴电机、分配阀装置、搅拌装置等起连接和支撑作用。脱硫石膏浆液槽由不锈钢板或其他材质卷焊而成，主要起贮存料浆作用。

主驱动轴是圆盘脱水机的核心部件，轴的一端安装了分配阀与真空系统连接，另一端与减速电机连接提供驱动力。分配阀可以适当调节干燥区、吸浆区等位置。卸料装置刮刀用刚玉加工成形，具有耐磨、切削力强的优点。盘片板滤板呈扇形状，由12块大小形状一致的独立滤板安装在过滤机主轴法兰上，滤板可单独装卸。

3.2 清洗系统

圆盘脱水机的清洗系统包括:自动清洗装置、反洗装置、化学清洗装置，如图3所示。

图3 圆盘脱水机清洗系统

3.3 真空系统

真空系统由真空泵、排液罐、滤液泵排水装置或自动排液装置，主要起抽滤和排液的作用。真空泵采用单级液环式真空泵，无需单独加润滑油，工作时必须保持提供冷却水。

3.4 控制系统

控制系统可采用一级或两级式，上位控制机完成对下位控制系统的监控和管理作用，下位控制完成对脱水机的控制，也可实现一台上位机对多台脱水机进行监控。上位机以计算机为核心，远程监控系统完成远程监控、图形化界面、运行参数显示、数据采集、存储等功能。下位机采用可编程控制器、变频器、接触器、现场仪表、电磁阀组成的控制系统。

4 圆盘脱水机与真空皮带机对比

以菏泽电厂三期5、6号2×300MW机组的实际情况为例，对出力相同的真空皮带机与圆盘脱水机进行参数对比。在相同石膏出力条件下，圆盘脱水机与真空皮带机的技术经济参数对比见表1。

表1 圆盘脱水机与真空皮带脱水机参数对比

圆盘脱水机与真空皮带机的对比分析:

(1)从表1可知，在相同出力的情况下，圆盘脱水机系统额定总功率53.5kW，真空皮带脱水机系统额定总功率207kW，总功率相差153.5kW。设备1年按运行3300h计算，年节电506550(kW·h)。圆盘脱水机系统(石膏产量30t/h)单位石膏脱水电耗为1.78(kW·h)/t;真空皮带脱水机系统(石膏产量30t/h)单位石膏脱水电耗为6.90(kW·h)/t。

(2)传统的真空皮带脱水机，由于真空泵的密封水和滤布用水每小时要耗用大量的工业水，而特种陶瓷真空脱水机只是在盘片清洗时使用少量的水就达到了清洗效果，而且滤液水可反复利用，节水效果十分明显。

(3)根据以上数据得出，单台传统真空皮带脱水机总体占地面积至少达到66.6m2，而整个圆盘脱水机系统的占地面积大约为26.10m2。因圆盘脱水机的占地面积小，设备改造不需要进行厂房扩建，所有新改造设备可以全部布置于已有脱水楼。

(4)设备投资比较。针对以上参数的设备，根据国内同行业的参考经验，按石膏产量30t/h要求配置的真空皮带脱水机总体投入约占圆盘脱水机总价的60%左右。

(5)后期运行维护费用分析。受两种设备结构的影响，皮带机差不多在3～5年会有一次大修，大修费用一般较高，而圆盘脱水机易损件基本每年无太大变化，故在一个大修期间内，运维费用圆盘脱水机有明显优势。

5 结语

(1)圆盘脱水机处理能力大，具有高效、节能的优势。与传统皮带脱水机相比，能耗节省80%以上，节能效果十分显著。圆盘真空脱水机具备设备结构紧凑、占地面积小，适用于烟气脱硫装置扩容改造。可利用原有空余场地实施安装或减少新建脱硫装置土建工程，不受制于场地限制，可大幅降低改造或新建投资费用。

(2)圆盘设备构造简单，日常维护量小，可大量节省日常维护费用支出。圆盘脱水机比皮带机设备投资大，用圆盘脱水机代替传统皮带机进行脱硫石膏脱水，必将产生深远的影响。

［1］祁庆宁，郁永红.脱硫系统真空皮带脱水机频发缺陷分析及处理［J］.宁夏电力，2013(2):55－58.

［2］JB/T 11098－2011，圆盘真空过滤机用陶瓷滤板［S］.

［3］李军.火电厂湿法烟气脱硫石膏脱水问题分析及处理措施［J］.广东科技，2012，10(19):67－68.

［4］沈晓红，聂云峰.脱硫系统真空皮带脱水机在火电厂的应用［J］.江西电力，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

张汝松(1970-)，男，高级工程师，长期从事环保技术工作。E－mail:jinan9999@163.com

山东省技术创新项目(201211001003)