圆盘脱水机在红河电厂的应用

陈慧雁

（大唐环境产业集团股份有限公司 北京 100097）

在我国从脱硫项目开始至今的烟气脱硫工程中的脱水子系统中，二级脱水设备几乎采用的都是真空皮带脱水机系统，该设备能够良好的处理浓石膏浆液的脱水处理，但是其系统所需要的占地面积大，设备电耗高等特点。圆盘脱水机是一种新型的石膏脱水设备，具有良好的浓石膏浆液的脱水处理能力，且其系统具有占地面积相对较小，设备电耗较小，后期运行维护工作简单的特点。

1 项目概况

云南大唐国际红河发电有限责任公司一期工程为2×300MWCFB机组，两台机组于2013年12月开始进行脱硫施工改造。脱硫系统采用石灰石一石膏湿法脱硫工艺，按照FGD入口烟气中SO2浓度4000mg/Nm3，FGD出口SO2浓度小于200mg/Nm3进行设计，其中二级脱水系统单台设备出力需要满足2台机组100BMCR工况出力要求，根据计算单台设备出力需要为28t/h。

本项目同时配置了1台真空皮带脱水机和2台盘式脱水机，均采用烟台桑尼核星环保设备有限公司生产的产品；两种设备均布置在脱水楼的二层（10.25m），其下部0.0m层为石膏库，上部17.75m层布置有石膏旋流器组和废水旋流器组。脱水处理后石膏含水率小于10%。

机组建成后，两种设备均投入使用，运行情况良好。

2 盘式脱水系统的原理、特点

2.1 工作原理

圆盘脱水机运用滤板的毛细现象：通过真空泵，保持滤板内的真空度；在抽真空时，只能让浓石膏浆液中的水通过进入滤板内部，空气和矿物质颗粒无法进入滤板内部，保证无真空损失的原理，极大地降低了能耗和石膏水分。

2.2 设备特点

相对于真空皮带脱水机，圆盘脱水机占地面积小，功耗小，维护工作量少；设备自动化程度高，处理后物料含水量低（8%～12%）；但是在石膏浆液中含油量不能过高，否则严重损害滤板的过滤能力，需额外加以酸洗过程；

3 圆盘脱水机系统工作流程

圆盘脱水机包含的设备:脱水机本体（含15圈滤板，材质为陶瓷），1台浆槽搅拌器，1台真空泵真空泵（流量18.7m3/min，真空度-92kPa），1台酸清洗剂箱，2台酸计量泵（一用一备，流量：550mL/min；扬程：30m）。

整套脱水系统采用控制柜自动控制，其工作过程大致分为如下：滤板吸收浆液、过滤干燥、石膏卸料、滤板反冲洗、多种方式清洗。

气液分离罐通过管道与滤板出水管连接；真空泵的抽吸作用维持气液分离罐内的真空度，进而保证过滤板内的真空负压值在稳定的工作范围内。

从石膏旋流器底流排出的浆液通过一侧的进口管道进入圆盘脱水机的半圆形浆槽内，约半圈的过滤板浸没在浆槽内；过滤板厚约5mm，过滤板两侧均为过滤层；因过滤板内存在真空负压的作用，通过滤板形成毛细孔吸附，使石膏浆液粘接在在滤板上，滤液通过细孔进入滤板内，在滤板表面就形成石膏堆积层（即滤饼），滤板在主轴带动下持续转动，保持石膏按照额定要求进行脱水。进入滤板内部的滤液通过管道排入真空罐后进入滤液箱中返回FGD系统。

过滤板在电机驱动的主轴带动下持续旋转，从浆槽离开后至卸料区间为干燥区，在这段过程中，通过滤板内部的真空作用使滤饼持续脱水至满足要求。

下料口位于进料方向的另一侧，沿设备长度方向设置，这种布置有利于石膏库内的分布堆料。

在下料口侧每块滤板两边均设置有刮刀，当滤板旋转到该位置时，通过刮刀使石膏与滤板分离进而完成卸料过程，分离后的石膏成品落入石膏库中储存，以待外运。

为保持滤板的过滤效率，需要对卸料后的滤板进行在线反冲洗。用具有一定压力（P＝0.075MPa～0.lMPa）的工艺水从分配阀进入滤板内腔，由内部向外部清洗滤板的微孔，同时将残留在滤板表面的残余矿物冲洗下来。冲洗系统的过滤器现已进行了改进，工艺来水压力0.4Mpa即满足冲洗使用要求。清洗后的滤液水排入浆槽内。

滤板工作一段时间后（一般为7h～12h；可视运行情况确定，如果滤板过滤效果好，则延长时间），滤板微孔因逐渐被堵塞而降低其过滤效率；为保证滤板微孔通畅，启用多种方式离线联合清洗：超声波清洗、化学清洗和反冲洗相互作用，可达到最佳清洗效果；超速波装置采用控制柜控制频率，清洗滤板表面沉积物；高浓度的酸液通过水的稀释达到0.2%～1%浓度的酸液，由内而外的冲洗滤板；每次清洗时间一般为45min～60min，通过混合清洗使滤板的微孔进一步疏通，这样就可保证滤板的过滤效率，保证稳定运行。在设备联合清洗请洗前，需要切换脱水设备；联合冲洗后的滤液水进入浆槽内，因其酸浓度小，对于浆液的pH改变很小，不会影响脱硫系统的运行。

因进入浆槽内的浆液含固量为50%左右，为防止浆液沉淀，在浆槽下方靠近底部的设置设有摆耙式搅拌器，通过脱水机两端的机架悬挂，运行时来回摆动，可有效的防止浆液沉淀。

在圆盘脱水机连续运行几个月后，根据滤板吸附情况，可拆卸进行整体酸液清洗。清洗需要设置1套单独的设备，该设备为2台圆盘脱水机共用，该设备占地面积较小，以10圈冲洗设备为例，设备长度约为3.0m左右，该设备可视现场情况布置。冲洗后的酸液可留待后续多次使用。圆盘脱水机设备系统流程见图1。

图1 圆盘脱水机系统流程图

图2 安装完成的滤板

4 圆盘式与真空皮带式脱水机的经济技术对比

4.1 数据比较

表1 安装尺寸数据比较

表2 电耗数据比较

从以上的对比表可以看出：

4.1.1 圆盘脱水机占地面积小：（1）圆盘脱水机约为真空皮带脱水机占地面积的0.5倍；（2）圆盘脱水机配置的真空泵占地面积约为真空皮带脱水机真空泵的0.3倍；（3）圆盘脱水机配置的储酸罐占地面积小于真空皮带脱水机滤布冲洗水箱。

4.1.2 圆盘脱水机比真空皮带脱水机高约1.2m。

4.1.3 圆盘脱水机比真空皮带脱水机所需的功耗小；连续运转设备的总功耗约为后者的1/3。

4.1.4 圆盘脱水机配置的储酸罐虽然容积小（2.0m3），不构成重大危险源，但仍需要考虑设置洗眼器等安全设施。

4.2 两种脱水机运行及维护比较

真空皮带脱水机年运行维护工作主要为滤布、摩擦带、轴承、托辊、真空盒等，且在3～5年内需更换一套橡胶带；圆盘脱水机的年运行维护工作主要为滤板，滤芯，刮刀；圆盘脱水机的年维护费用略高于真空皮带脱水机。

真空皮带脱水机检修时工作量大，需要配套专用的电动起吊设置；圆盘脱水机检修工作简单，无需电动起吊设置，且2～3人即可完成。

圆盘脱水机需要设置清洗设备，其费用约为总设备的1/3，增加了初期投资成本。

圆盘脱水机能耗小，以厂用每度电0.4元计算，年运行5500h，每年可节省电耗费用至少24.7万元/年，可有效减少运行成本。

5 结语

相对于真空皮带脱水机，圆盘脱水机具有如下缺点：设备初期投资高，约为前者的1.5倍；需额外增加1套冲洗设备，费用约为总设备的1/3；不适用于浆液中含油量大的机组。

但是圆盘脱水机也具有很大优势：设备占地面积小，可以有效解决场地紧张的问题；自动化运行程度高；运行维护工作量少；在运行中可以有效的节省电耗和降低运行成本。因此圆盘脱水机的采用有利于提高经济效益，并能够实现环保的目的，有利于中国生态的可持续发展。

[1]朱智.圆盘式与皮带式石膏脱水机经济技术对比分析.电力科技与环保,2015,6(31）：61-62.