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)

1、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4 X 300MVB组、华能岳阳一期2X 362.5MW机组、华能滇东第二发电厂 2X 600MV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、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

2、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：1 国投曲靖发电有限公司 4X 300MV机组1.1 改造原因：国投曲靖电厂4X 300MW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

3、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：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40m2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 m2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，

4、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 40n2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120n2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。1.3设备性能对比1.3.1设备主要参数表1设备主要参数表（过滤面积40n2）设备名称参数名称单位数据圆盘脱水机（气搅拌）真空泵

5、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过滤面积m240表2设备主要参数表（过滤面积120n2）设备名称参数名称单位数据圆盘脱水机 （机械搅拌）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皮带脱水机真空泵功率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石膏产量t/h63.51.3.2设备主要参数分

6、析1.321 电耗120m2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120m2，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 64m2,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电耗降低了 74.22%。1.3.2.2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

7、提高了近30%。1.3.2.3石膏处理量两套40 m2过滤面积圆盘脱水机与一套120m2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%。1.3.2.4 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。1.4经济性对比该项目实施改造的目的为降低原

8、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 号项目改造前（元）改造后（元）费用（元）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

9、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

10、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443万元。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华能岳阳电厂一期2X 362.5MW机组2.1改造原因湖南华能岳阳发电有限公司一期 2X 362.5MW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

11、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。2.2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/Nr3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

12、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（2X21.972t/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。2.3设备性能对比2.3.1设备主要参数表1设备主要参数表（过滤面积80m2）设备

13、名称参数名称单位数据圆盘脱水机（气搅拌）真空泵功率kw22真空泵额定电流A45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皮带脱水机真空泵功率kw90滤布冲洗水泵功率kw11皮带驱动电机功率kw7.5过滤面积2 m18232设备主要参数分析2.321 电耗80m2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 80m2,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

14、2，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电耗降低了 78.28%。2.3.2.2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。2.3.2.3石膏处理量两套80 m2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/ho与原1#、2#真空皮带脱水机系统相比，石膏产能提高了146.9%。2.3.2.4 水耗圆盘脱水机采用毛细作用原理进行石膏吸附并脱

15、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。2.4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2.223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

16、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 号项目改造前（元）改造后（元）差异费 用（元）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

17、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0.7万丿元。5增

18、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 华能滇东第二发电厂2X 600MW机组石膏浆液脱水系统改造3.1 改造原因华能滇东第二发电厂 2X600MW 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

19、/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，

20、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。3.2 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

21、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。3.3设备性能对比331设备主要参数表1设备主要参数表（过滤面积120m2）设备名称参数名称单位数据真空泵功率kw55圆盘真空泵额定电流A103.3圆盘驱动电机功率kw11脱水机驱动电机额定电流A2.16（气搅拌）过滤面积m2120反洗水泵功率kw0.553.3.2设备主要参数分析3.3.2.1 电耗120m2圆盘脱水机系统（机械搅拌）额定总功率66.5

22、5kw。经计算，圆盘脱水机系统（过滤面积120m2，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 41m2,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电 耗降低了 79.08%。3.322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100万元 左右。3.3.2.3石膏处理量一套120 m2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

23、。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。3.324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。3.4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，此次改造将系统石膏产能提高了 49.58%，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