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4×300MW机组、华能岳阳一期2×362.5MW机组、华能滇东第二发电厂2×600MW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4×300MW机组1.1改造原因：国投曲靖电厂4×300MW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64m2，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：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120m²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40m²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120m²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40m²）设备名称参数名称单位数据圆盘脱水机（气搅拌）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过滤面积m240表2设备主要参数表（过滤面积120m²）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设备主要参数分析1.3.2.1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5.307kwh/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，石膏处理能力提高了近30%。1.3.2.3石膏处理量两套40m²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．华能岳阳电厂一期2×362.5MW机组2.1改造原因湖南华能岳阳发电有限公司一期2×362.5MW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/Nm³提升至5600mg/Nm³。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（2×21.972t/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m2182.3.2设备主要参数分析2.3.2.1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18m²，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80m²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%。2.3.2.4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。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2.2.2.3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