圆盘脱水机与真空皮带脱水机应用技术与经济性对比分析报告(终)

圆盘脱水机与真空皮带脱水机圆盘脱水机与真空皮带脱水机 应用技术与经济性对比分析报告应用技术与经济性对比分析报告 一、编制依据：一、编制依据： 2011 年 9 月 9 日，圆盘脱水机系统在火电厂湿法烟气脱硫装置中的应用经 中国电力企业联合会专家组评审，截止目前已有三家火电厂采用圆盘脱水机系 统进行湿法烟气脱硫石膏浆液脱水。 应用圆盘脱水机系统的火电厂有：国投曲靖发电有限公司 4300MW 机组、 华能岳阳一期 2362.5MW 机组、华能滇东第二发电厂 2600MW 机组。 根据现有项目设备的实际使用情况，将日常生产相关数据进行分析汇总， 编制此报告。 二、二、报告内容：报告内容： 报告按照项目案例方式，逐个对项目从改造原因、设计安装、设备性能及 运营经济成本方面进行分析，将圆盘脱水机与真空皮带脱水机的使用情况进行 对比。报告采用数据均为生产运行过程中的实际数据。 三、项目案例：三、项目案例： 1 1国投曲靖发电有限公司国投曲靖发电有限公司 4300MW4300MW 机组机组 1.11.1 改造原因：改造原因： 国投曲靖电厂4300MW机组烟气脱硫特许经营项目，采用石灰石-石膏湿 法烟气脱硫工艺，一炉一塔配置。本脱硫装置配套的子系统主要包括工艺系统、 控制系统（DCS）和电气系统。 工艺系统包括烟气系统、石灰石浆液制备系统、 二氧化硫吸收系统、石膏脱水系统、工艺水系统、压缩空气系统。 该项目四套 FGD 装置于 2009 年 10 月份投产，石膏浆液脱水系统设置两台 过滤面积 64 m2，石膏处理量 63.5t/h 的真空皮带脱水机。真空皮带脱水机投产 后，设备日常维护量、备品备件消耗及脱水系统运行电耗较大，本着降低日常 运行维护成本及节能降耗的目的，于 2011 年 4 月启动了石膏脱水系统设备换型 改造工作。 1.2 设计安装：设计安装： 根据两套真空皮带脱水机的实际运行情况，石膏浆液脱水系统改造分两步 实施。第一步，2011 年度完成两台设计过滤面积 40m圆盘脱水机安装并投运， 同时拆除 1#真空皮带脱水机系统；第二步，2012 年度完成一台 120 m圆盘脱 水机安装并投运，将 2#真空皮带脱水机转为日常备用。完成后改造后，石膏浆 液脱水系统设计石膏处理容量 163.5t/h，其中圆盘脱水机处理量 100t/h。根据系 统设计石膏产量（80t/h）计算，该造后石膏浆液脱水系统容量可达到 1.04 倍备 用量，完全满足设备维护检修期的备用需求。 第一步改造于 2011 年 4 月开始改造初步设计；5 月完成设备制造；6 月中 旬开始 1#真空皮带脱水机系统拆除及两套过滤面积 40m圆盘脱水机安装；7 月 5 日两套圆盘脱水系统正式投运。 第二步改造于 2012 年 7 月开始初步设计；8 月完成设备制造；9 月中旬开 始一套过滤面积 120m圆盘脱水机安装；10 月 7 日正式投产。 三套圆盘脱水机分布于原 1#真空皮带机位置，改造完成后未增加生产场地 占用面积。 1.31.3 设备性能对比设备性能对比 1.3.11.3.1 设备主要参数设备主要参数 表 1 设备主要参数表（过滤面积 40m） 设备名称参数名称单 位数据 真空泵功率kw15 真空泵额定电流A31.4 圆盘驱动电机功率kw3 驱动电机额定电流A6.8 圆盘 脱水机 （气搅拌） 过滤面积m240 表 2 设备主要参数表（过滤面积 120m） 设备名称参数名称单 位数据 真空泵功率kw55 真空泵额定电流A103.3 圆盘驱动电机功率kw11 驱动电机额定电流A2.16 过滤面积m2120 圆盘 脱水机 （机械搅 拌） 反洗水泵功率kw0.55 搅拌器电机功率kw15 搅拌器电机额定电流A28.3 表 3 设备主要参数表（真空皮带脱水机） 设备名称参数名称单 位数据 真空泵功率kw315 真空泵额定电流A467 皮带驱动电机功率kw22 皮带驱动电机额定电流A45 过滤面积m264 真空皮带 脱水机 石膏产量t/h63.5 1.3.21.3.2 设备主要参数分析设备主要参数分析 1.3.2.11.3.2.1 电耗电耗 120m圆盘脱水机系统（机械搅拌）额定总功率 82.1kw，真空皮带脱水机 系统额定总功率 337kw，总功率相差 254.9kw。 经计算，圆盘脱水机系统（过滤面积 120m，机械搅拌）单位石膏脱除水 分电耗为 1.368kwh/t；真空皮带脱水机系统（过滤面积 64m，石膏产量 63.5t/h）单位石膏脱除水分电耗为 5.307 kwh/t。 通过以上数据分析，圆盘脱水机系统与真空皮带机系统单位石膏脱除水分通过以上数据分析，圆盘脱水机系统与真空皮带机系统单位石膏脱除水分 电耗降低了电耗降低了 74.22%。 1.3.2.21.3.2.2 设备占地面积设备占地面积 此次改造未进行厂房扩建，所有新改造设备全部布置于已有脱水楼层原 1# 真空皮带脱水机处。在未进行设备厂房扩建的情况下，石膏处理能力提高了近 30%。 1.3.2.31.3.2.3 石膏石膏处理量处理量 两套 40 m过滤面积圆盘脱水机与一套 120m过滤面积圆盘脱水机系统， 改造完成后最大石膏产量达到 125t/h，平均产量 100t/h。 与原 1#真空皮带脱水机系统相比，石膏产量提高了 57.48%。 1.3.2.41.3.2.4 水耗水耗 圆盘脱水机采用毛细作用原理进行石膏吸附并脱水，过滤陶瓷板需在运行 中在线连续进行反冲洗，主要耗水量为陶瓷板反冲洗水。反冲洗水由脱硫系统 工业冷却水提供。经反冲洗流程后，反洗水经过陶瓷板进入槽体浆液，随真空 泵滤液水返回脱硫系统。因此，从脱硫系统整体水平衡角度出发，系统水耗未 发生变化，在此不做分析。 1.41.4 经济性对比经济性对比 该项目实施改造的目的为降低原设备运行维护成本及节能降耗，经济性对 比主要从运行维护成本及节能降耗两方面进行分析。 主要数据分析见表 4： 序序 号号 项目项目 改造前改造前 （元）（元） 改造后改造后 （元）（元） 费用费用 （元）（元） 备注备注 1 石膏脱水系统 电耗费用差异 1185566145293.41040272 改造完成后，三套盘式脱水机系统实际运行 电耗为（12*2+58.6）kWh/h；改造前原有真 空脱水机电耗为：674kWh/h；因此改造后， 节约电耗 591.4kWh/h。本项目电费单价 0.3518 元/度。脱水系统实际运行时间按 5000 小时测算，由此年节约电费约 104.0272 万元。 2 石膏脱水系统 检修维护费用 差异 8000000580000220000 本项目真空皮带脱水机设备年损坏件更换为 80 万元。 圆盘脱水机（3 套）年度主要运维成本组成： 陶瓷板：6 套，约 51 万元；反洗水过滤器： 10 套，约 3000 元；酸类：16000kg，约 6.4 万元；泵类机械密封：3 套，约 3500 元； 本次暂按 58 万元/年测算运维费用。由此， 主要备品配件等年检修维护费用差异为节约 22 万元。 3 稀石膏处理费 用 1000000100000 原有脱水机运行每年产生大量的稀石膏，由 此会带来额外的运输费用以及外部清理（村 道路补偿等），根据经验测算 10 万/年。从 实验情况来看，采用圆盘式脱水机后，能避 免稀石膏的产生，由此节约稀石膏处置等费 用 10 万/年。 4 增量脱硫电价 44300 从“电耗费用差异”项分析可见，年节约用 电 295.69 万度电，由此增加脱硫电价收益 4.43 万元。 5 增量经济效益 1404572 综合以上数据，每年可带来 140.4572 万元的 增量经济效益。 2 2华能岳阳电厂一期华能岳阳电厂一期 2362.5MW2362.5MW 机组机组 2.12.1 改造原因改造原因 湖南华能岳阳发电有限公司一期 2362.5MW 机组烟气脱硫特许经营项目， 采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，一炉一塔配置。本脱硫装置配套的子系统主要 包括工艺系统、控制系统（DCS）和电气系统。 工艺系统包括烟气系统、石灰 石浆液制备系统、二氧化硫吸收系统、石膏脱水系统、工艺水系统、压缩空气 系统。 该项目于 2009 年 4 月投产，石膏浆液脱水系统设置二台真空脱水皮带机进 行石膏脱水。项目投产后，由于电厂燃煤硫份长期处于超设计工况，造成石膏 浆液脱水系统容量不足，影响系统稳定运行。同时，皮带机滤布、托辊损耗大， 日常维护工作量及维护成本大幅增加。为了对石膏浆液脱水系统进行扩容改造， 降低设备生产维护费用及节能降耗，对真空脱水皮带机系统实施改造，将真空 脱水皮带机系统用圆盘式脱水机替代。本着稳定、可靠运行的目的，此次脱水 机改造将石膏排出泵进行了扩容，并同时进行施工。 2.22.2 设计安装：设计安装： 针对电厂燃煤硫份增大的实际情况，在此次改造设计中，将设计燃煤硫份 由 2675mg/Nm提升至 5600mg/Nm。对石膏浆液脱水系统设备选型按照调整后硫 份进行设计，选择两套处理量 40t/h 圆盘脱水机替代原有真空皮带脱水机，每 套脱硫装置增加一台石膏排出泵，并配置独立浆液输送管道。 改造完成后，石膏浆液脱水系统容量达到 80t/h，根据调整燃煤硫份后系 统设计石膏产量（221.972t/h）计算，改造后可达到近 1.0 倍的设备备用量， 完全满足设备维护检修期的备用需求。 改造施工利用机组检修期进行，先将一套真空皮带脱水机拆除，在原址安 装一套圆盘脱水机，待调试正常并投入运行后，再进行第二套真空皮带脱水机 拆除，并进行新设备安装。 改造完成后，设备占用空间缩小，未增加设备间空间面积，施工过程未影 响机组正常运行。 2.32.3 设备性能对比设备性能对比 2.3.12.3.1 设备主要参数设备主要参数 表 1 设备主要参数表（过滤面积 80m） 设备名称参数名称单 位数据 真空泵功率kw22 真空泵额定电流A45 圆盘 脱水机 （气搅拌）圆盘驱动电机功率 kw5.5 驱动电机额定电流A11.8 过滤面积m280 表 2 设备主要参数表（真空皮带脱水机） 设备名称参数名称单 位数据 真空泵功率kw90 滤布冲洗水泵功率kw11 皮带驱动电机功率kw7.5 真空皮带 脱水机 过滤面积m218 2.3.22.3.2 设备主要参数分析设备主要参数分析 2.3.2.12.3.2.1 电耗电耗 80m圆盘脱水机系统（气搅拌）额定总功率 27.5kw，真空皮带脱水机系统 额定总功率 108.5kw，总功率相差 81kw。 经计算，圆盘脱水机系统（过滤面积 80m，机械搅拌）单位石膏脱除水分 电耗为 1.455kwh/t；真空皮带脱水机系统（过滤面积 18m，石膏产量 16.2t/h） 单位石膏脱除水分电耗为 6.698kwh/t。 通过以上数据分析，圆盘脱水机系统与真空皮带机系统单位石膏脱除水分通过以上数据分析，圆盘脱水机系统与真空皮带机系统单位石膏脱除水分 电耗降低了电耗降低了 78.28%。 2.3.2.22.3.2.2 设备占地面积设备占地面积 此次改造未进行厂房扩建，所有新改造设备全部布置于已有脱水楼层原 1#、2#真空皮带脱水机处，在未进行设备厂房扩建的情况下，完成了石膏浆液 脱水系统的扩容改造。 2.3.2.32.3.2.3 石膏石膏处理量处理量 两套 80 m过滤面积圆盘脱水机系统，改造完成后石膏最大产能可达到 100t/h，平均产能 80t/h。 与原 1#、2#真空皮带脱水机系统相比，石膏产能提高了 146.9%。 2.3.2.42.3.2.4 水耗水耗 圆盘脱水机采用毛细作用原理进行石膏吸附并脱水，过滤陶瓷板需在运行 中在线连续进行反冲洗，主要耗水量为陶瓷板反冲洗水。反冲洗水由脱硫系统 工业冷却水提供。经反冲洗流程后，反洗水经过陶瓷板进入槽体浆液，随真空 泵滤液水返回脱硫系统。因此，从脱硫系统整体水平衡角度出发，系统水耗未 发生变化，在此不做分析。 2.42.4 经济性对比经济性对比 该项目实施改造的主要目的为石膏浆液脱水系统扩容，同时兼顾降低原设 备运行维护成本及节能降耗。 由 2.2.2.3 项可得出结论，此次改造将系统石膏产能提高了 146.9%，完全达 到了石膏浆液脱水系统扩容改造要求。如若采用真空皮带机系统进行扩容改造， 由于需要增加设备占用面积，土建施工费用会大幅上升，在此经济分析中暂不 做深入分析。 经济性对比主要从运行维护成本及节能降耗两方面进行分析。 主要数据分析见表 4： 序序 号号 项目项目 改造前改造前 （元）（元） 改造后改造后 （元）（元） 差异费差异费 用（元）用（元）备注备注 1 石膏脱水系统 电耗费用差异 29025958854231404 改造完成后，两套圆盘脱水机一运一备，单 套盘式脱水机系统实际运行电耗为 22kWh/h；改造前原有真空脱水机电耗为： 108.5kWh/h；因此改造后，节约电耗 86.5kWh/h。本项目电费单价 0.4864 元/度。 脱水系统实际运行时间按 5500 小时测算，由 此年节约电费约 23.1404 万元。 2 石膏脱水系统 检修维护费用 差异 25000019000060000 本项目真空皮带脱水机设备年维护费用约为 25 万元。 圆盘脱水机年度主要运维成本组成：陶瓷板： 2 套，约 16 万元；反洗水过滤器：10 套，约 3000 元；酸类：8000kg，约 3.2 万元；泵类 机械密封：1 套，约 1000 元； 本次暂按 19 万元/年测算运维费用。由此， 主要备品配件等年检修维护费用差异为节约 11 万元。 3 稀石膏处理费 用 80000080000 原有脱水机运行每年产生大量的稀石膏，由 此会带来额外的运输费用以及外部清理，根 据经验测算 10 万/年。从实验情况来看，采 用圆盘式脱水机后，能避免稀石膏的产生， 由此节约稀石膏处置等费用 10 万/年。 4 增量脱硫电价 7000 从“电耗费用差异”项分析可见，年节约用 电 47.57 万度电，由此增加脱硫电价收益 0.7 万元。 5 增量经济效益 378404 综合以上数据，每年可带来 37.84 万元的增 量经济效益。 3 3华能滇东第二发电厂华能滇东第二发电厂 2600MW2600MW 机组石膏浆液脱水系统改造机组石膏浆液脱水系统改造 3.13.1 改造原因改造原因 华能滇东第二发电厂 2600MW 发电机组原配套鼓泡塔脱硫系统，设计入 炉煤含硫率 1.29%，进口烟气二氧化硫浓度小于 2700mg/m3，但因电厂燃煤含 硫率发生较大变化，常常超出脱硫系统处理能力，设备运行出现了严重问题， 难以达标排放。 后将鼓泡塔脱硫系统增容、改造为喷淋塔脱硫系统，喷淋塔采用一炉一塔， 在锅炉 BMCR 工况，脱硫装置入口烟气 SO2浓度设计值为 7000mg/Nm3条件下， 保证脱硫系统出口 SO2浓度小于 200mg/m3，对应脱硫效率97.143%。但仍未考 虑因燃煤热值低于设计值而引起的机组单位燃煤量增加的因素。 同时吸收塔石膏浆液外排系统、石膏浆液脱水系统、石膏浆液回流系统未 做扩容改造，导致石膏浆液脱水系统成为影响机组 FGD 系统正常运行的瓶颈， 即机组锅炉受限于石膏浆液系统的容量问题长时间无法满负荷运行。 因此急需对本厂的 FGD 石膏浆液系统进行进一步的优化、完善及增容改造， 从而在满足环保要求的前提下，能够提高机组锅炉的运行工况。 华能滇东第二发电厂 FGD 石膏浆液系统设置 3 套真空皮带脱水系统，总脱 水能力约为 121m3/h。两台机组额定负荷运行时，吸收塔石膏浆液排放量约为 460m3/h，经过石膏浆液旋流器浓缩后，约有 30%的浓浆液（约 138 m3/h）需要 到石膏脱水系统进行脱水处理，石膏脱水系统容量尚有 17m3/h 的缺口，三套真 空皮带脱水机的全出力连续运行仍无法满足 FGD 的满负荷运行。因此急需对石 膏浆液系统进行进一步的优化、完善及增容改造，从而在满足环保要求的前提 下，能够提高机组锅炉的运行工况。 3.23.2 设计安装：设计安装： 该扩容改造项目设计增加两套圆盘脱水机，并分步实施改造。本次改造作 为本改造项目的第一步，保留原有三台真空皮带脱水机，新建一台出力为 60t/h 的真空圆盘脱水机，处理量共 152.1t/h。同时考虑改造全部浆液管路及箱罐系统。 满足该厂对石膏最大出力的要求。 第二步为再增加一台出力为 60t/h 的真空圆盘脱水机。 完成改造后，总共二套真空圆盘脱水机，石膏浆液处理量共 212.1t/h，能满 足设备维护检修时期的备用量要求。 新增设备安装在脱水楼空余场地，未增加设备间空间面积，施工过程未影 响机组正常运行。 3.33.3 设备性能对比设备性能对比 3.3.13.3.1 设备主要参数设备主要参数 表 1 设备主要参数表（过滤面积 120m） 设备名称参数名称单 位数据 真空泵功率kw55 真空泵额定电流A103.3 圆盘驱动电机功率kw11 驱动电机额定电流A2.16 过滤面积m2120 圆盘 脱水机 （气搅拌） 反洗水泵功率kw0.55 3.3.23.3.2 设备主要参数分析设备主要参数分析 3.3.2.13.3.2.1 电耗电耗 120m圆盘脱水机系统（机械搅拌）额定总功率 66.55kw。 经计算，圆盘脱水机系统（过滤面积 120m，气搅拌）单位石膏脱除水分 电耗为 1.109kwh/t；真空皮带脱水机系统（过滤面积 41m，石膏产量 40.3t/h） 单位石膏脱除水分电耗为 5.300kwh/t。 通过以上数据分析，圆盘脱水机系统与真空皮带机系统单位石膏脱除水分通过以上数据分析，圆盘脱水机系统与真空皮带机系统单位石膏脱除水分 电耗降低了电耗降低了 79.08%。 3.3.2.23.3.2.2 设备占地面积设备占地面积 此次扩容改造利用脱水楼剩余场地实施，未进行厂房扩建。如若扩容改造 设备采用真空皮带脱水机，必须新建脱水楼，初步估算土建费用至少节省初步估算土建费用至少节省 100 万元左右。万元左右。 3.3.2.33.3.2.3 石膏石膏处理量处理量 一套 120 m过滤面积圆盘脱水机系统，改造完成后石膏最大产能可达到 75t/h，平均产能 60t/h。 改造完成后，石膏脱水系统石膏产能提高了 49.58%，达到扩容改造目的。 3.3.2.43.3.2.4 水耗水耗 圆盘脱水机采用毛细作用原理进行石膏吸附并脱水，过滤陶瓷板需在运行 中在线连续进行反冲洗，主要耗水量为陶瓷板反冲洗水。反冲洗水由脱硫系统 工业冷却水提供。经反冲洗流程后，反洗水经过陶瓷板进入槽体浆液，随真空 泵滤液水返回脱硫系统。因此，从脱硫系统整体水平衡角度出发，系统水耗未 发生变化，在此不做分析。 3.43.4 经济性对比经济性对比 该项目实施改造的主要目的为石膏浆液脱水系统扩容，同时兼顾降低原设 备运行维护成本及节能降耗。 由 3.3.2.3 项可得出结论，此次改