GPYT型過濾機(jī)在石膏脫水系統(tǒng)上的應(yīng)用

李 浩，張繼文，楊旭輝，郭小立

(華能洛陽熱電有限公司，河南 洛陽 471000)

0 引言

石灰石濕法煙氣脫硫技術(shù)是當(dāng)前國內(nèi)外應(yīng)用范圍最廣的煙氣脫硫技術(shù)，它利用石灰石漿液在吸收塔內(nèi)吸收煙氣中的SO2，通過復(fù)雜的物理化學(xué)過程，最終生成以石膏為主的副產(chǎn)物。為了后期的綜合利用，石膏漿液需要進(jìn)一步脫水處理，經(jīng)一級水力旋流器濃縮濃度為40%～50%的漿液，再經(jīng)二級脫水設(shè)備進(jìn)行過濾生成含水率小于10%的濾餅?，F(xiàn)主要應(yīng)用于該領(lǐng)域的二級脫水設(shè)備有帶式真空過濾機(jī)，在2010年左右部分電廠開始試點(diǎn)應(yīng)用陶瓷圓盤過濾機(jī)。華能洛陽熱電有限責(zé)任公司為2×350MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法脫硫，一爐一塔設(shè)計(jì)，石膏脫水系統(tǒng)于2015年5月份開始運(yùn)行，自投運(yùn)以來該脫水機(jī)達(dá)不到設(shè)計(jì)處理量，故障頻發(fā)，對正常的生產(chǎn)運(yùn)行造成了極大的影響。在2016年4月份將其中3號陶瓷圓盤脫水改造為由中信重工設(shè)計(jì)生產(chǎn)的GPYT型石膏專用過濾機(jī)，改善了脫硫運(yùn)行狀況，節(jié)能效果明顯。

1 設(shè)備概述

過濾機(jī)扇形板在盛滿石膏漿液的槽體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，利用真空泵的負(fù)壓作用，在扇形板的濾布兩側(cè)形成壓力差，使石膏固體吸附在濾布表面形成濾餅，扇形板轉(zhuǎn)出槽體里漿料液面，在卸餅之前進(jìn)一步對濾餅進(jìn)行脫水。抽走的濾液經(jīng)扇形板、中心軸流道、分配頭的濾液管排出到真空受液槽內(nèi)。扇形板隨著中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，扇形板表面經(jīng)吸液、過渡、洗滌、吸干、卸餅后再次開始吸液的一個(gè)連續(xù)不間斷的過程。

圖1 石膏專用過濾機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)

石膏專用過濾機(jī)屬于二級脫水設(shè)備，吸收塔內(nèi)達(dá)到一定濃度的石膏漿液經(jīng)一級水力旋流器濃縮后底流進(jìn)入過濾機(jī)，漿液經(jīng)過濾脫水，濾餅排入石膏貯倉，濾液經(jīng)真空受液槽流入濾液水箱，可以去制漿系統(tǒng)或者回到吸收塔內(nèi)。石膏專用過濾機(jī)槽體內(nèi)部分微溢流的漿液排入回收水池，輸送到吸收塔內(nèi)。

2 改造方案

超臨界2×350MW燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，設(shè)計(jì)脫硫效率不低于98.3%，2套FGD系統(tǒng)設(shè)1套石膏脫水系統(tǒng)。按機(jī)組容量及設(shè)計(jì)煤種的含硫量計(jì)算，每小時(shí)的石膏排出量為25.24t。根據(jù)處理量，石膏脫水系統(tǒng)原安裝3臺(tái)陶瓷盤片圓盤脫水機(jī)，設(shè)計(jì)方案兩用一備。

表1 圓盤陶瓷脫水設(shè)備參數(shù)

項(xiàng) 目數(shù) 值型號LT-40-40過濾機(jī)面積/m240圓盤材質(zhì)剛玉陶瓷主軸功率/kW3攪拌電機(jī)功率/kW5．5真空泵型號2BE3-252真空泵功率/kW37沖洗水泵功率/kW4

圓盤陶瓷脫水機(jī)設(shè)計(jì)產(chǎn)能40t/h，但是實(shí)際運(yùn)行中遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)產(chǎn)能，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，設(shè)備產(chǎn)能衰減嚴(yán)重，實(shí)際運(yùn)行時(shí)最低處理量才3t/h。致使吸收塔內(nèi)的料漿密度居高不下，嚴(yán)重影響了脫硫主系統(tǒng)的運(yùn)行。

面對脫水設(shè)備嚴(yán)重出力不足的運(yùn)行情況，中信重工針對該電廠的石膏漿液的性質(zhì)，做了大量實(shí)驗(yàn)及調(diào)研，專門研發(fā)了GPYT系列石膏專用過濾機(jī)，對其中一臺(tái)圓盤陶瓷脫水機(jī)進(jìn)行改造。根據(jù)原有脫水機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，石膏專用過濾機(jī)的有效過濾面積為40m2，主軸功率為4kW，真空系統(tǒng)仍然利用原來的型號為2BE3-252真空泵。設(shè)備主體的中心軸采用鋼板焊接的異形軸結(jié)構(gòu)，保證了過濾面積與中心軸流道面積的配比；扇形板與中心軸連接處采用S鉤形式固定，穩(wěn)定性好；料漿槽內(nèi)部沒有獨(dú)立的攪拌裝置。

該電廠按環(huán)保要求需達(dá)到廢水零排放的標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)組為設(shè)計(jì)廢棄漿液拋漿系統(tǒng)，也不允許漿液外排。投產(chǎn)一年以來，石膏漿液吸收煙氣中的粉塵、油污等，致使大量的鹽酸不溶物等雜質(zhì)的含量越來越高，為避免吸收塔密度過高帶來的安全隱患，將部分漿液排至事故漿液箱。但脫水系統(tǒng)長期出力不足，致使該部分漿液也不能及時(shí)處理，品質(zhì)越來越差，再無利用價(jià)值。機(jī)組檢修期間，為了吸收塔內(nèi)部檢查置換漿液需要，再次將事故漿液箱無利用價(jià)值漿液排至運(yùn)行機(jī)組，加劇了吸收塔漿液品質(zhì)惡化，導(dǎo)致漿液密度急劇升高，整個(gè)過程變成了一個(gè)惡性循環(huán)。

脫硫廢水處理系統(tǒng)未安裝脫泥設(shè)備，導(dǎo)致廢水處理后的污泥無處可排，為防止脫硫廢水系統(tǒng)處理后污泥大量聚集堵塞管道，維持脫硫廢水處理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，保證整個(gè)脫硫系統(tǒng)的水平衡原則，處理后的污泥又重新返回吸收塔漿液中，需要處理的石膏漿液內(nèi)含有大量污泥，品質(zhì)極差。

3 改造前后設(shè)備運(yùn)行情況

表2為脫水設(shè)備改造前后機(jī)組在180MW的負(fù)荷下，石膏脫水設(shè)備每天的運(yùn)行時(shí)間，表3和表4為在該段時(shí)間負(fù)荷下對應(yīng)的吸收塔漿液密度及石膏漿液旋流泵的電流記錄情況。設(shè)備改造前，3臺(tái)陶瓷圓盤脫水機(jī)每日的總運(yùn)行時(shí)間為51.8h，才可以將吸收塔內(nèi)漿液密度降低到1289kg/m3。設(shè)備改造后，GPYT石膏專用過濾機(jī)僅需要運(yùn)行6.7h，吸收塔的密度就可以穩(wěn)定在1128.5kg/m3。GPYT石膏專用過濾機(jī)在極短的時(shí)間內(nèi)，即可將吸收塔內(nèi)密度降下來，綜合能耗僅為原來設(shè)備的九分之一。

表2 改造前后石膏脫水設(shè)備運(yùn)行時(shí)間

項(xiàng) 目運(yùn)行時(shí)間/h電耗/(kW·h)·d-1A陶瓷圓盤脫水機(jī)11．4564．3B陶瓷圓盤脫水機(jī)23．01138．5C陶瓷圓盤脫水機(jī)17．4861．3綜合能耗51．82564．1GPYT石膏專用過濾機(jī)6．7274．7

改造前，當(dāng)脫硫系統(tǒng)入口煙氣SO2含量平均值為1649.89mg/m3時(shí)，脫硫漿液循環(huán)泵需運(yùn)行3臺(tái)，才能保證凈煙氣SO2含量在35mg/m3以下。在入口SO2含量上升時(shí)甚至要4臺(tái)運(yùn)行脫硫漿液循環(huán)泵。改造后，當(dāng)脫硫入口SO2含量平均值為1938.03mg/m3時(shí)，脫硫漿液循環(huán)泵運(yùn)行2臺(tái)，在入口SO2含量上升短時(shí)間增啟1臺(tái)即可滿足環(huán)保要求。吸收塔的密度穩(wěn)定在合理的范圍內(nèi)，減少了對管道及泵體的磨損，同時(shí)整體降低了漿液循環(huán)泵的運(yùn)行電流，大幅降低脫硫系統(tǒng)中廠內(nèi)用電率。

表3 改造前吸收塔密度及漿液循環(huán)泵電流

項(xiàng)目吸收塔漿液密度/kg·m-3漿液循環(huán)泵電流/AA泵B泵C泵D泵2016-03-20131069．6776．87093．592016-03-21133569．2375．9548．1392．732016-03-22129666．5473．79091．552016-03-23128465．5373090．462016-03-24125567．0372．83090．012016-03-25125667．1272．96090．01平均值128967．5274．238．0291．39

表4 改造后吸收塔密度及漿液循環(huán)泵電流

項(xiàng)目吸收塔漿液密度/kg·m-3漿液循環(huán)泵電流/AA泵B泵C泵D泵2016-05-28109022．9468．10842016-05-29111940．8370．1912．8286．62016-05-30115034．8871．57088．192016-05-31113750．471．22087．572016-06-01113850．9871．07087．192016-06-021137070．96087．253平均值1128．531．6770．522．1486．80

GPYT系列石膏專用過濾機(jī)能實(shí)現(xiàn)一鍵啟停控制，在運(yùn)行過程中自動(dòng)化程度高，無需人員值守操作，自動(dòng)調(diào)節(jié)處理量。不設(shè)置單獨(dú)的攪拌裝置，設(shè)備維護(hù)點(diǎn)少。

4 改造后效益分析

GPYT石膏專用過濾機(jī)雖然與陶瓷圓盤過濾機(jī)總裝機(jī)功率相當(dāng)，但是由于陶瓷圓盤過濾機(jī)處理量低，設(shè)備實(shí)際運(yùn)行時(shí)間長，所以在用電量綜合能耗較高。陶瓷圓盤過濾機(jī)在運(yùn)行時(shí)，需要工藝水對陶瓷濾板進(jìn)行反沖洗，改造后的過濾機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)是沒有工藝水的消耗，只需在設(shè)備停車時(shí)需要對濾布表面進(jìn)行簡單的沖洗，所以耗水量極低，對吸收塔液位壓力小。陶瓷圓盤脫水機(jī)的濾板在運(yùn)行8h后，需要用硝酸進(jìn)行清洗3h來保證陶瓷濾片內(nèi)微孔的通暢。GPYT石膏專用過濾機(jī)是以濾布為過濾介質(zhì)的脫水設(shè)備，可連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，不需要酸洗，避免了硝酸在使用和運(yùn)輸時(shí)的危險(xiǎn)性。專用過濾機(jī)的濾板為通過不銹鋼邊框固定的改性高分子材料濾芯形成的整體部件，穩(wěn)定性好，設(shè)計(jì)使用壽命為10a。濾板外面套特制的單復(fù)絲濾布，通透性好，使用壽命可達(dá)1.5a。設(shè)備維護(hù)時(shí)，只需拆下濾板，更換濾布即可，減少了維護(hù)量的同時(shí)也降低了備件成本。陶瓷圓盤脫水機(jī)的濾片使用壽命僅為3個(gè)月，不僅需要經(jīng)常更換，每片濾片的備件費(fèi)用是十分高昂的。

表5 改造前后脫水設(shè)備運(yùn)行成本對比 萬元

通過洛陽華能熱電現(xiàn)在運(yùn)行情況分析，機(jī)組的裝機(jī)容量2×350MW，如選用GPYT石膏專用過濾機(jī)，可一用一備，運(yùn)行費(fèi)用僅為8萬元/a，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)在運(yùn)行的陶瓷圓盤脫水機(jī)。

5 結(jié)語

通過對設(shè)備的運(yùn)行情況和運(yùn)行成本兩方面的對比分析，可見GPYT石膏專用過濾機(jī)不僅運(yùn)行穩(wěn)定、脫水效果好，而且運(yùn)行能耗低、維護(hù)成本低。設(shè)備系統(tǒng)較高的真空度在處理含泥量大、氯離子高、爛漿等問題的石膏漿液時(shí)，仍能獲得含水率較低的濾餅。設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)是針對于石膏漿液這種物料性質(zhì)專門研發(fā)的，會(huì)越來越多的應(yīng)用在石膏脫水領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁啟圣,王維一 .新型實(shí)用過濾機(jī)技術(shù)(第3版)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2015.

[2]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[J].電力科技與環(huán)保,2015,31(3):61-62.

[3]張汝松,展茂源,李盧義,等.圓盤脫水機(jī)在濕法脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電力科技與環(huán)保,2015,31(3):37-39.

[4]吳新民,顧 瑞.陶瓷過濾機(jī)在金隆硫酸石膏工序的應(yīng)用[J].銅業(yè)工程,2014,129(5):53-55.

[5]羅 升,胡岳華.陶瓷過濾機(jī)的清洗實(shí)踐與探討[J].冶金工程,2004,24(1):34-37.