胡建垠

（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司特許經(jīng)營(yíng)分公司，江蘇 南京211100）

1 概述

石膏脫水系統(tǒng)的作用是將在吸收塔（預(yù)洗塔）中產(chǎn)生的石膏漿液進(jìn)行脫水制成石膏餅后排出。石膏脫水系統(tǒng)包括：石膏漿液旋流器，真空皮帶脫水機(jī)，真空泵，濾餅濾布沖洗水箱，濾餅濾布沖洗水泵，石膏庫等。吸收塔內(nèi)的石膏漿液經(jīng)石膏排出泵送到石膏旋流器，然后分為兩路，一路是濃縮后的漿液（底流）進(jìn)入石膏底流箱，通過石膏漿流泵送到真空皮帶脫水機(jī)脫水后制成石膏；另一路是濃度較低的漿液（溢流）通過稀漿罐和廢水旋流器緩沖箱返回吸收塔或進(jìn)入廢水系統(tǒng)。真空皮帶脫水機(jī)是通過真空抽吸漿液達(dá)到脫水的目的，濾布是通過一條重型橡膠皮帶傳送的。從真空皮帶脫水機(jī)脫除的濾液進(jìn)入濾液箱，用濾液泵輸送到濕磨制漿系統(tǒng)再利用。脫水后的石膏餅直接進(jìn)入石膏庫存放、外運(yùn)。

隨著我們國(guó)家對(duì)環(huán)保及節(jié)能減排越來越重視，石膏脫水系統(tǒng)控制策略優(yōu)化也非常有必要，一是可以節(jié)省廠用電，二是可以提高脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，三是可以提高石膏品質(zhì)，確保石膏再利用，杜絕不合格的石膏由于處置不當(dāng)造成的惡劣環(huán)保事件。

2 優(yōu)化前存在的問題

通過對(duì)某電廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)原真空皮帶脫水機(jī)可通過石膏濾餅厚度測(cè)量實(shí)現(xiàn)單回路自動(dòng)調(diào)節(jié)皮帶機(jī)轉(zhuǎn)速控制，石膏濾餅厚度自動(dòng)調(diào)節(jié)的設(shè)定值為10mm，每次真空皮帶機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于石膏濾餅厚度設(shè)定值偏低，電機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制在較高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，造成電機(jī)耗電量增加，真空皮帶脫水機(jī)在運(yùn)行時(shí)，由于石膏漿液下料的不均衡性可能會(huì)造成皮帶受力不一致，在脫水電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，易造成皮帶跑偏，皮帶跑偏有兩種處理方式，一是正常情況下，脫水皮帶機(jī)自帶糾偏裝置，可以自動(dòng)糾偏，這一過程時(shí)間相對(duì)較短，另一種是異常情況下，自動(dòng)糾偏裝置無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)糾偏，需通過檢修人員人為干預(yù)，及時(shí)處理才能完成皮帶糾偏工作，這一過程時(shí)間較長(zhǎng)，無論時(shí)間長(zhǎng)短，在完成皮帶糾偏的這一時(shí)間段，由于皮帶機(jī)轉(zhuǎn)速過快，跑偏的皮帶會(huì)加速磨損，一旦磨損部分的皮帶表面劃痕加深，會(huì)增加接觸間隙，導(dǎo)致真空漏量加大，吸水能力下降，引起落入石膏庫的石膏含水量較高（設(shè)計(jì)值低于10%），嚴(yán)重時(shí)造成石膏含水率過大，石膏過稀，無法作為銷售再利用，只能花錢作為固廢處置，易造成環(huán)保污染事件的發(fā)生，環(huán)保達(dá)標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)增大。通過對(duì)該電廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢查發(fā)現(xiàn)，兩臺(tái)真空皮帶脫水機(jī)均有不同程度的磨損，真空度也有不同程度的下降。

通過調(diào)閱真空皮帶脫水機(jī)運(yùn)行歷史曲線發(fā)現(xiàn)，當(dāng)皮帶磨損未加劇的時(shí)間段，脫水皮帶機(jī)維持在較高的真空度運(yùn)行，過高的真空度造成石膏含水率大于規(guī)定的石膏品質(zhì)對(duì)含水率的要求，由于真空泵是工頻運(yùn)行，無法調(diào)節(jié)出力大小，造成真空泵無畏的出力浪費(fèi)，間接的浪費(fèi)真空泵的耗電量。在調(diào)閱皮帶磨損后導(dǎo)致真空度下降的這段時(shí)間曲線，同樣也存在真空泵雖是滿負(fù)荷出力運(yùn)行，但由于脫水皮帶機(jī)基礎(chǔ)間隙增大導(dǎo)致的真空泄漏，直接造成真空泵耗電量的浪費(fèi)。

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，我們考慮優(yōu)化設(shè)計(jì)主要從三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)：

3.1 提高設(shè)備可用性。首先，我們?cè)诿摿蛳到y(tǒng)真空皮帶脫水機(jī)的控制策略優(yōu)化前，著手對(duì)現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)備加強(qiáng)整治。針對(duì)真空度降低的原因，首先從脫水機(jī)的皮帶劃痕修復(fù)入手，采用人工修復(fù)皮帶磨損部分的劃痕，減少皮帶與真空盒之間的間隙，同時(shí)考慮到自動(dòng)糾偏裝置運(yùn)行的可靠性，檢查更換了空濾器、電磁閥、糾偏氣囊等故障設(shè)備，確保糾偏裝置可靠迅速動(dòng)作，減少糾偏時(shí)間，避免造成不必要的皮帶異常磨損，從而導(dǎo)致惡性循環(huán)。

3.2 提高運(yùn)行人員操作技能。脫硫吸收塔漿液密度正?？刂?080～1130kg/m3，最高不超過1200kg/m3，根據(jù)吸收塔漿液密度的控制要求，決定了真空皮帶脫水機(jī)等系統(tǒng)設(shè)備啟停的間隔，啟停間隔的時(shí)間取決于運(yùn)行人員對(duì)脫硫吸收塔系統(tǒng)的控制操作，通過提高運(yùn)行人員操作技能，加強(qiáng)運(yùn)行工況調(diào)整，全局考慮吸收塔漿液密度與pH 值的匹配對(duì)出口排放的控制要求，可以有效的控制吸收塔漿液密度，在滿足達(dá)標(biāo)排放的基礎(chǔ)上可延長(zhǎng)真空皮帶脫水機(jī)等系統(tǒng)設(shè)備啟停的間隔，間接降低電耗。

石膏脫水系統(tǒng)的啟動(dòng)應(yīng)嚴(yán)格按照運(yùn)行規(guī)程要求執(zhí)行，以該廠為例，石膏脫水系統(tǒng)的啟動(dòng)運(yùn)行規(guī)程要求如下：（1）確認(rèn)濾布調(diào)偏壓縮空氣壓力正常，閥門開關(guān)位置正確。（2）開啟真空泵密封水門。（3）關(guān)閉濾布沖洗水箱放水門，開啟濾布沖洗水箱工藝水補(bǔ)水門，向?yàn)V布沖洗水箱上水至正常液位。（4）確認(rèn)濾液水箱水位正常，投入濾液水泵及濾液水回流管氣動(dòng)門液位聯(lián)鎖。（5）開啟濾布沖洗水泵進(jìn)出口門、濾布清洗水管道、真空箱密封水、皮帶滑道潤(rùn)滑水各進(jìn)水門。（6）檢查脫水系統(tǒng)DCS無報(bào)警。（7）啟動(dòng)真空皮帶機(jī)功能子組。（8）開真空泵密封水門。（9）啟動(dòng)真空泵。（10）啟動(dòng)濾布沖洗水泵。（11）啟動(dòng)真空皮帶機(jī)。（12）調(diào)整真空皮帶機(jī)各項(xiàng)參數(shù)。（13）調(diào)整皮帶滑道潤(rùn)滑水流量至規(guī)定范圍。（14）調(diào)整真空箱密封水至規(guī)定范圍。（15）調(diào)整濾布沖洗水至規(guī)定范圍。（16）調(diào)整真空泵密封水流量至規(guī)定范圍。（17）啟動(dòng)濾液水泵。（18）根據(jù)實(shí)際情況投入或解除濾液水箱液位聯(lián)鎖。（19）濾液水箱液位滿足攪拌器啟動(dòng)條件時(shí)，啟動(dòng)濾液水箱攪拌器并投入聯(lián)鎖。（20）關(guān)閉濾液水泵進(jìn)口管道排放門。（21）開啟濾液水泵進(jìn)口手動(dòng)門。（22）啟動(dòng)濾液水泵并投入聯(lián)鎖。（23）開啟濾液水至吸收塔排漿回流管道氣動(dòng)門并投入聯(lián)鎖。（24）投入石膏水力旋流器。（25）開啟石膏漿液供給箱進(jìn)口氣動(dòng)門。（26）投入石膏排出泵至吸收塔再循環(huán)門自動(dòng)。（27）根據(jù)石膏漿液量確定投入旋流子個(gè)數(shù)。（28）調(diào)整真空皮帶機(jī)轉(zhuǎn)速，控制濾餅厚度。（29）投入廢水旋流器。（30）關(guān)閉廢水旋流器給料罐排放閥。（31）開啟廢水旋流器給料泵的進(jìn)、出口門。（32）啟動(dòng)廢水旋流器給料泵。（33）開啟并調(diào)整廢水旋流器給料泵出口再循環(huán)門。（34）根據(jù)廢水量及旋流器壓力確定投入旋流子個(gè)數(shù)。

3.3 優(yōu)化石膏脫水系統(tǒng)控制策略。在完成現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)備治理，有效保證真空度無設(shè)備原因造成的不必要的泄漏的基礎(chǔ)上，我們考慮將真空皮帶脫水機(jī)和真空泵在最經(jīng)濟(jì)模式下匹配運(yùn)行以達(dá)到縮短真空皮帶脫水機(jī)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行的時(shí)間，降低電耗。真空泵是工頻運(yùn)行，出力相對(duì)固定，匹配運(yùn)行的關(guān)鍵就從真空皮帶脫水機(jī)達(dá)設(shè)計(jì)值運(yùn)行制定優(yōu)化方案，方案從真空皮帶脫水機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制著手，優(yōu)化石膏濾餅厚度自動(dòng)控制邏輯，充分利用與真空泵出力的匹配，在滿足石膏含水率品質(zhì)的前提下處理相同石膏漿液較改之前有效縮短電機(jī)投運(yùn)時(shí)間。

通過對(duì)石膏濾餅厚度自動(dòng)調(diào)節(jié)邏輯的反復(fù)試驗(yàn)和結(jié)合對(duì)石膏含水率化驗(yàn)報(bào)告，同時(shí)也是為了滿足真空皮帶脫水機(jī)與真空泵出力匹配運(yùn)行的工況下，最終確定了石膏濾餅厚度自動(dòng)調(diào)節(jié)的設(shè)定值在15～20mm范圍內(nèi)區(qū)間設(shè)定，運(yùn)行人員可依據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況需求，合理給定設(shè)定值。由于對(duì)石膏濾餅厚度設(shè)定值的提高，通過脫水機(jī)電機(jī)變頻器的自動(dòng)調(diào)節(jié)，降低了脫水機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速，減少了皮帶的磨損，增加了皮帶的使用壽命，節(jié)約了維護(hù)成本。

4 優(yōu)化后的效果

通過現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)備治理提高了脫水機(jī)真空度，解決脫水系統(tǒng)異常情況下石膏含水率高問題，確保石膏含水率品質(zhì)合格。石膏作為脫硫系統(tǒng)的副產(chǎn)物可以為石膏板等建材廠家利用，作為銷售可增加經(jīng)營(yíng)收入。但是一旦石膏品質(zhì)不合格，不僅不會(huì)帶來創(chuàng)收的效益，同時(shí)不合格的石膏在處置的過程中也會(huì)帶來環(huán)境污染，發(fā)生環(huán)保輿情異常事件。

另外據(jù)初步估算，通過對(duì)真空皮帶脫水機(jī)等系統(tǒng)設(shè)備啟停的間隔的合理控制，每天可減少真空皮帶脫水機(jī)運(yùn)行時(shí)間1 小時(shí)，通過石膏濾餅自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)定值的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了真空皮帶脫水機(jī)出力與真空泵出力匹配運(yùn)行，相同的待處理石膏漿液每天可減少真空皮帶脫水機(jī)投運(yùn)時(shí)間約4 小時(shí)，按照真空皮帶機(jī)每小時(shí)耗電約15KW 估算，一年節(jié)省電量約27375KW/臺(tái)，約合人民幣1.5 萬元/臺(tái)，同時(shí)優(yōu)化控制的設(shè)計(jì)也延長(zhǎng)了真空皮帶脫水機(jī)濾布的使用壽命，降低了維護(hù)成本，可節(jié)約1 萬元/臺(tái).年。

5 結(jié)論

通過對(duì)脫硫系統(tǒng)真空皮帶脫水機(jī)控制策略的優(yōu)化，不僅可以帶來降低維護(hù)成本的間接經(jīng)濟(jì)效益，而且可以有效的實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的直接經(jīng)濟(jì)效益，滿足環(huán)保要求，同樣的優(yōu)化設(shè)計(jì)理念也可適用于耗電量更大的高壓變頻電機(jī)自動(dòng)控制優(yōu)化，實(shí)施效果更加明顯。