圓盤脫水機在循環(huán)流化床鍋爐煙氣超低排放改造中的應(yīng)用

文_劉氏燚 路光遠(yuǎn)

1 河南天成環(huán)保科技股份有限公司 2 洛陽礦山機械工程設(shè)計研究院有限公司

山西某煤業(yè)集團現(xiàn)有2×50MW發(fā)電機組配套有2臺220t/h熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐。原有煙氣脫硫采用石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝，采用2爐1塔的布置形式。據(jù)山西省SO2排放濃度執(zhí)行排放限值35mg/Nm3、NOx排放濃度限值50mg/Nm3、煙氣含塵（包含塵+石膏）不大于5mg/Nm3的要求實施超低排放改造項目。

石膏脫水機是濕法脫硫公用系統(tǒng)的重要設(shè)備，早期國內(nèi)常用的石膏脫水機是真空皮帶脫水機，近幾年隨著濕法脫硫在火電廠脫硫中的大量應(yīng)用，加之國家對企業(yè)節(jié)能減碳要求下，越來越多的新建脫硫項目和技改提標(biāo)項目開始傾向于使用濾布圓盤式脫水機。從原理上講，圓盤脫水機和皮帶脫水機都屬于真空脫水范疇，但圓盤脫水機由于自身結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)勢，在占地面積、能源消耗、運行維護(hù)等方面和真空皮帶脫水機相比具有明顯的優(yōu)勢。

本文結(jié)合圓盤脫水機在2×220t/h循環(huán)流化床鍋爐煙氣超低排放改造項目中的實際應(yīng)用，對兩種脫水機的各項性能指標(biāo)進(jìn)行了對比分析。

1 脫硫系統(tǒng)及石膏脫水系統(tǒng)改造要求

1.1 脫硫系統(tǒng)改造總體思路

脫硫改造部分工程為該機組超低排放改造的重要內(nèi)容之一，具有拆除工程量大、改造部分多等特點，主要實施內(nèi)容為新建1#吸收塔對應(yīng)1#鍋爐，改造原吸收塔（重新命名2#吸收塔）對應(yīng)2#鍋爐。改造后，原2爐1塔的布置形式改為1爐1塔的布置形式。通過實現(xiàn)1爐1塔，從而優(yōu)化了機組運行方式，特別是非供暖期低負(fù)荷運行時，大大降低了發(fā)電成本。

原石膏脫水處理系統(tǒng)按2臺爐同時運行設(shè)計，共設(shè)1臺20m2真空皮帶脫水機。真空皮帶脫水機出力按滿足處理2臺爐在燃燒脫硫設(shè)計煤種BMCR工況時排出的石膏漿液量的100%選型。

考慮到車間受限位置，根據(jù)現(xiàn)有燃料及廠用石灰脫硫劑石灰石成分?jǐn)M新設(shè)置一臺10t/h產(chǎn)能的圓盤脫水機與原有真空皮帶脫水機形成1用1備。

1.2 脫水改造范圍及要求

新增1臺（套）濾布式圓盤真空脫水機本體，連續(xù)穩(wěn)定出力不能低于10t/h（10%含水率），型式為“濾布圓盤石膏專用脫水機”。支撐框架(可能接觸到漿液的部分采用2205不銹鋼材料，扇形板采用316L不銹鋼邊框+超高分子材料)、槽體、扇形板、中心軸及分配頭、汽水分離器、本體內(nèi)的沖洗水管刮料裝置、集氣罩，以及其它濾布圓盤石膏專用脫水機機本體所需的設(shè)備。系統(tǒng)附屬設(shè)備及部件等，包括基礎(chǔ)安裝底板及附件、配套儀器、儀表及就地控制柜。圓盤真空脫水機可能接觸到漿液的部分（含機架、主框架部分）采用耐腐蝕的合金材料制作。為實現(xiàn)過程控制，脫水機應(yīng)該裝設(shè)變頻可調(diào)的電動驅(qū)動裝置，調(diào)節(jié)范圍應(yīng)該在20%～100%。

2 設(shè)計條件及設(shè)備使用壽命

2.1 脫水前石膏漿液參數(shù)

脫水前石膏漿液（即石膏旋流器底流漿液）參數(shù)見表1。

表1 脫水前石膏漿液參數(shù)

2.2 脫水后石膏餅參數(shù)

洛陽礦山機械工程設(shè)計研究院有限公司根據(jù)實際石膏漿液樣品試驗，對新增圓盤脫水機設(shè)計脫水后石膏餅設(shè)計參數(shù)如表2所示。

表2 脫水后石膏餅參數(shù)

2.3 脫水系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)

圓盤壓榨脫水機是工業(yè)用連續(xù)分離固液介質(zhì)的設(shè)備，圓盤每旋轉(zhuǎn)一周，借助液壓油缸推動力，完成石膏旋流器底流的加壓、脫水、卸料全過程。目前圓盤脫水機廣泛應(yīng)用于化工、造紙、冶金洗選等行業(yè)，具有處理量大、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小的特點，采用變頻調(diào)速技術(shù)，實現(xiàn)圓盤單元的無級變速，既擴大了工況的使用范圍，又節(jié)省了能源。

2.4 設(shè)備壽命及可利用率要求

脫水系統(tǒng)各設(shè)備年可利用率98%，年利用小時數(shù)不小于8000h；脫水機總體壽命30a（不包括易損件、易耗件），負(fù)壓泵壽命15a。

3 運行效果

3.1 濾布材料的優(yōu)勢

石膏脫水是電廠濕法脫硫系統(tǒng)中的重要一環(huán)，設(shè)備出廠為整體發(fā)貨，方便現(xiàn)場安裝，無論是新建工程還是改造工程，都可以最大程度地降低土建投資。圓盤真空脫水機是近幾年針對石膏脫水研發(fā)應(yīng)用的成套裝置，經(jīng)過微孔陶瓷片和濾布的應(yīng)用對比表面濾布式圓盤脫水機運行比較穩(wěn)定，具有能耗低、占地小的突出優(yōu)勢。

本次超低排放改造，為了實現(xiàn)脫硫一爐一塔運行在石膏脫水樓新安裝一臺10t/h濾布式圓盤脫水機，通過管路改造圓盤脫水機調(diào)試穩(wěn)定后，運行效果良好，順利通過機組超低排放改造脫硫部分專項性能考核，在脫硫DCS操作員站上實現(xiàn)對脫硫增效系統(tǒng)的遠(yuǎn)方監(jiān)視和操作的全部功能。

3.2 性能考核結(jié)果

負(fù)壓泵：11kW·h/h/臺 (平均)；脫水機：1.5kW·h/h/臺(平均)；脫水機系統(tǒng)水耗：≤0.96t/h；濾餅含氯量為：100mg/L；單機系統(tǒng)石膏產(chǎn)量：≥10t/h（10%含水率）；石膏濾餅水分：≤10%（wt）；設(shè)備噪音：＜85dBA。

4 與真空皮帶脫水機技術(shù)對比

與真空皮帶脫水機技術(shù)對比分析如表3所示。

表3 技術(shù)經(jīng)濟對比表

根據(jù)上表，每年按機組運行7200h，脫水設(shè)備運行時間為2400h，廠用電按0.4元/kWh，按圓盤脫水機運行后每年節(jié)省電耗費用：（110+3.7-11-1.5）×0.4×2400=9.7萬元；水費按4元/t，每年節(jié)省水費約2.5萬元。

5 結(jié)語

通過在火電廠石灰石石膏法脫硫改造中的應(yīng)用，真空濾布式圓盤脫水機相比真空皮帶脫水機具有明顯的占地面積少、能耗低、自動化程度高的優(yōu)勢，在企業(yè)提標(biāo)節(jié)能改造中可以推廣，對于新建項目亦能節(jié)約土建工程投資。