含煤廢水系統(tǒng)中KS超高壓壓榨機的運用

1、KS高壓快速壓榨機介紹

高壓快速壓榨機為同臣開發(fā)的先進技術產品，該產品在設計上吸取了德國的先進技術，其中主梁材質為優(yōu)質低合金結構鋼，壓濾機機座、壓緊板、止推板，材質選用Q345B中板，使用壽命更長；液壓站采用多項進口設備和先進加工工藝，提高了設備的穩(wěn)定性；電氣控制系統(tǒng)核心控件采用進口產品，并可以根據客戶需要預留遠程接口，實現(xiàn)設備的自動化運行，遠程監(jiān)視操作和遙控操作。

高壓快速壓榨深度脫水技術主要有污泥調理系統(tǒng)、污泥壓榨系統(tǒng)等部分組成，一般分為主機系統(tǒng)、輔機系統(tǒng)、配套工程、廠房土建等四大部分。KS高壓快速壓榨機結構見圖1。

2、KS高壓快速壓榨機原理

壓榨機在PLC控制下，首先由液壓站葉片泵提供液壓推力，經過預定的行程后，使壓榨機各濾板間處于限位鎖緊、密封的狀態(tài)，之后進泥柱塞泵啟動，將污泥送入壓榨機的多塊濾板之間的空隙內，進泥初期因過濾阻力小，主要靠重力濾水作用，后期隨著過濾壓榨的持續(xù)進行，過濾阻力上升，柱塞泵進泥壓力逐漸升高至最高壓力時，污泥脫水機的多塊濾板之間的空隙內充滿了污泥，此時，由進泥柱塞泵提供的壓力，通過壓縮濾板空隙內的污泥，使污泥再次壓榨，得到含水率為50%的泥餅。在壓濾機的高壓作用下，壓濾脫水僅需較短時間即可得到含水率50%的泥餅，為常規(guī)隔膜等壓濾脫水時間的1/5～1/3。

3、KS高壓快速壓榨機特點

1）壓濾脫水時采用高壓，并采用連續(xù)遞增式施壓工藝，大幅降低了泥餅形成時濾液流出的介質阻力，提高了壓濾機的脫水效率。

2）壓濾機的濾板采用增強聚丙烯結構，可承受較高的脫水擠壓壓力，采用連續(xù)壓榨。充分匹配進泥柱塞泵的性能曲線，低壓進泥至高壓壓榨是一個連續(xù)的過程。用進泥泵提供壓榨壓力，使壓榨機本體工藝、結構更為簡潔、簡單，運行更穩(wěn)定可靠，同時壓縮比可調節(jié)，能夠滿足在高壓力的進料情況下運行，不噴泥，壽命長，且更換維護更簡便。

3）因過濾面積遠小于隔膜壓濾機，因此濾布用量相應也很少，大幅降低濾布更換維護成本。

4）配套設備少，操作、管理簡便，使用的人工少于隔膜壓榨機。

4、原含煤廢水處理方法

原含煤廢水處理系統(tǒng)以多介質過濾器為主，包含離心澄清反應器和電子絮凝器。整套設備設計出力為25～30m3/h，理論上能夠滿足本電廠的煤污水處理需求。但是因系統(tǒng)老化以及過濾器設備的特性，其過濾效率逐年下降，目前需24h不間斷運行方能確保每日匯集至煤泥沉淀池內的煤污水得到及時處置。為保障煤污水處理設備的出水水質達標，每年需對多介質過濾器進行2次濾料更換以及對離心澄清反應器、電子絮凝器等設備進行維護保養(yǎng)，每次維護保養(yǎng)時含煤廢水處理系統(tǒng)需停運3-4天。

輸煤系統(tǒng)含煤廢水處理系統(tǒng)的煤泥沉淀池容積為1500m3。近幾年為降低煤價，大量摻燒低熱值、高粉塵的印尼褐煤。為了減少輸煤設備上的揚塵，輸煤系統(tǒng)所使用的多管水沖式除塵器投用時間增加，導致捕捉進入除塵器水箱粉塵濃度大幅度提高。此外,輸煤現(xiàn)場各轉運站內、棧橋上大量積塵經水沖洗，引起集流進入煤泥沉淀池內的煤漿量急劇增加并緩慢沉淀后大量堆積，給沉淀池清理堆積煤泥工作帶來很大困難。清理工作除需投入大量的人力、物力外，人員需進入“有限空間”內進行作業(yè)，存在極大的安全風險。原含煤廢水煤泥沉淀池見圖2。

5、改造后含煤廢水處理方法

根據我公司煤泥沉淀池清理工作實際狀況，為達到高效、安全、及時清理目標，對含煤廢水處理系統(tǒng)煤泥清理工藝進行改造，經過對目前市場上多種煤泥脫水機的工作原理、脫水效率進行多方調研、對比及綜合考慮后期維護檢修等，在國內火電行業(yè)內首次選用KS超高壓壓榨機進行煤泥脫水、干化。脫水后的干化煤泥含水量為41%左右，用裝載機鏟運到圓形煤場混入煤堆中可直接加入鍋爐原煤倉，改造后的廢水處理系統(tǒng)煤泥清理工藝流程見圖3。

6、技術關鍵創(chuàng)新點

1)傳統(tǒng)的污泥脫水工藝是污泥經帶式壓濾機、疊螺脫水機、離心脫水機等處理后的煤泥，含水率僅能達到70%左右，遠遠不能滿足50%以下含水率的資源化利用要求。而采用KS超高壓壓榨機通過采用煤泥破壁改性與高壓壓濾壓榨深度脫水集成技術（即高壓快速壓榨深度脫水技術），可在線24h運行，其日處理煤污水量100～400t，抽取的煤泥含水率可以高達90%，經壓榨后的煤泥餅含水率在41%左右，無需再自然風干可直接加倉，節(jié)約了大量的處置時間和存放場地。成品煤餅見圖4。

2)采用高壓壓濾壓榨技術過程中無需添加任何藥劑和助凝劑，破壁改性和機械壓濾方式將煤泥含水率從90%降低至41%左右。

3)KS超高壓壓榨機壓榨壓力可達1.6～2.0MPa，并采用快拉式卸料，工作周期短。每日可處理100～400t煤污水，具有生產效率高，壽命長，穩(wěn)定性好的優(yōu)點。煤與水得到了有效分離，壓榨出的“煤泥餅”可直接利用，而濾液也會被收集，再次用于輸煤棧橋現(xiàn)場沖洗和多管式水沖擊除塵器用水，最大程度上減少資源浪費。

4)相較傳統(tǒng)隔膜壓濾機，可省去壓榨泵、進泥水箱、進泥泵等設備，大幅降低基建投資，可減少30%占地面積，大幅降低土建成本。

5)整臺設備采用高度自動化設計，操作簡捷，僅需一人經過簡單學習后，便可完成全部操作。

7、產生效益估算

1)KS超高壓壓榨機工作時壓力可達1.6～2.0MPa，并采用快拉式卸料。有工作周期短、生產效率高、壽命長、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。根據設備運行與使用說明，KS超高壓壓榨機使用壽命長達10年之久，運行維護成本低廉，配套設備少，操作、維護、管理便捷。通過KS超高壓壓榨機，煤泥與水得到了有效分離。壓榨出的“煤泥餅”可直接利用，而壓濾出的水清澈透明，被收集至煤廢水處理系統(tǒng)的清水池中，再次用來輸煤棧橋現(xiàn)場保潔沖洗和用于多管式水沖擊除塵器用水，最大程度減少了水資源的浪費。為高效利用壓濾/過濾水，現(xiàn)已將輸煤系統(tǒng)除塵器用水由回用水改用壓濾/過濾水，按每日投運6臺除塵器和每臺/每班次耗用約4t回用水，全年約需耗用2.63萬t回用水。按回用水成本3.5元/t計算，由此節(jié)約回用水成本約9.2萬元。

2)原含煤廢水處理系統(tǒng)以多介質過濾器為主，包含離心澄清反應器和電子絮凝器。整套設備設計出力為25～30m3/h，理論上能夠滿足我廠的煤污水處理需求。但是，因系統(tǒng)老化以及過濾器設備的特性，其過濾效率逐年下降，需24h不間斷運行，方能確保每日匯集至煤泥沉淀池內的煤污水得到及時處置。為保障煤污水處理設備的出水水質達標，每年需對多介質過濾器進行2次濾料更換以及對離心澄清反應器、電子絮凝器等設備進行維護保養(yǎng)，每次維護保養(yǎng)時含煤廢水處理系統(tǒng)需停運3～4天，維護費用約需15萬元左右。KS超高壓壓榨機投用后，每日最高可處理400t煤污水，其設備效率高，能有效減少煤污水處理設備的運行時間。相比之前的多介質過濾器，每日運行時間可以減少一半左右。另外，因其連續(xù)壓榨工藝帶來的改進，大幅降低了運維成本以及避免了含煤廢水處理系統(tǒng)全停對輸煤系統(tǒng)除塵、保潔的影響?？捎稍磕陜纱蔚倪\維減為一次，由此每年節(jié)約運維及能耗成本約18萬元。

3)原煤泥沉淀池堆積的煤泥清理采用煤泥抓斗機抓取或超長臂挖掘機挖取，用卡車運輸至圓形煤場特定區(qū)域，經過數(shù)月自然晾干后與其他煤炭混合后加倉清理方式。2012年印尼褐煤未摻燒前為每年清理一次，隨著印尼褐煤摻燒比例逐步提高后，每個季度需要清理一次，每次清理費用約6萬元。每次清理時，輸煤系統(tǒng)、除塵設備和煤泥沉淀池需要進行水沖洗，系統(tǒng)與設備需全停4-5天。采用此方法清理煤泥不但效率低下，時間周期較長，而且占用圓形煤場約2萬～3萬t堆料場地，給煤場正常儲煤帶來困難，在卡車運輸過程中灑落煤漿對沿途的環(huán)境污染也十分嚴重，需用大量工業(yè)水進行沖洗，造成沿途環(huán)境的二次污染。KS超高壓壓榨機投用后，不再需要對煤泥沉淀池進行清挖工作，由此節(jié)約全年清理費用24萬元左右，同時最大程度上避免和減少了環(huán)境污染。

4)KS超高壓壓榨機投用2個月來，每日壓榨出5～10t左右（根據進口濃度高低決定）含水率為41%左右干煤泥餅，全年約為2000t干煤泥餅；若使用原有設備和工藝流程，煤泥沉淀池內煤泥挖掘出放至煤場自然風干2月后含水率在65%左右。含水率41%干煤泥和含水率65%干煤泥加入鍋爐后對燃燒的影響及產生的效益如下：

65%煤泥總重量：2000×（1-41%）（/1-65%）=3371t

壓榨后減少煤泥中水分：3371-2000=1371t

壓榨后減少水分如果進入鍋爐，其帶走熱量=壓榨后減少泥煤中水分×鍋爐排煙溫度下水蒸氣的汽化潛熱：

1371×1000×（2735-84）=3634.5GJ。

其中，2735kJ/kg為水蒸氣在排煙溫度和水蒸氣分壓力下的焓值，84kJ/kg為常溫下水的焓值。

折合標煤：3634.5×106/29271=124.2tce。

含水率41%干煤泥產生的直接效益為每年可節(jié)約124.1tce。按今年平均入爐標煤單價680t/元計，由此全年節(jié)約燃料成本約8.5萬元。

5)KS超高壓壓榨機的土建、設備、安裝等技改成本為67萬元，投運后每年直接節(jié)約上述各類費用約59.7萬元，14-15月即可收回全部技改成本。

6)KS超高壓壓榨機投運后間接經濟效益如下：

(1)環(huán)境效益：避免了煤泥沉淀池在清挖時，卡車運輸過程中灑落煤漿對沿途的環(huán)境污染。同時原含煤廢水處理系統(tǒng)因每次清挖時需要對輸煤系統(tǒng)、除塵設備和煤泥沉淀池進行水沖洗，一定程度上造成二次揚塵和煤塵堆積等環(huán)境污染，KS超高壓壓榨機的使用避免了以上的各種環(huán)境問題，保障了系統(tǒng)環(huán)境整潔。

（2）3萬t左右堆料場地，因堆料場地被占用而壓縮了原有的工作場地，每年堆放時間長達8-9個月，影響正常的煤場堆放。導致到廠煤船無法及時接卸而產生滯期費。使用了KS超高壓壓榨機后，生產出的煤泥餅能夠直接送往輸煤系統(tǒng)供機組鍋爐使用。無需堆料場地，從而提高煤場使用效率，減少因無法接卸而產生的額外費用，大幅提高了工作效率。

（3）安全效益：KS超高壓壓榨機能夠完成深度脫水，其脫水效率高，煤泥餅含水率約為41%。避免了自然風干后含水率在65%左右煤泥在取料上煤過程中，因過黏過濕而造成的上煤設備落煤管和鍋爐原煤倉堵塞事件發(fā)生。此外，杜絕了大量含水率90%的煤泥在煤場內自然晾干時，煤泥水流出滲入印尼褐煤堆放處后，而造成自燃事件發(fā)生。保障了系統(tǒng)設備安全正常運行。

8、總結

KS超高壓壓榨機在含煤廢水處理系統(tǒng)的成功運用，其工藝在我廠擁有更大的應用空間?？赏瑯討糜诨痣姀S化學污泥、脫硫污泥等方面的脫水、干化處置工作。如果試驗成功，將對我廠化學和環(huán)保同樣擁有很高的經濟和環(huán)境效益。不僅減少水資源的使用，提高水資源的循環(huán)再利用，而且可以科學、環(huán)保地處理脫水污泥。KS超高壓壓榨機在煤泥清理方面具有的高效、實用、安全、環(huán)保性，已引起同行業(yè)兄弟單位的高度關注，中電國際常熟電廠、上電股份外高橋一廠先后派員來我公司進行實地調研，調研后，對我廠的KS超高壓壓榨機有著很高的評價，將對他們所在電廠的含煤廢水處理系統(tǒng)煤泥清理工藝進行同樣的改造升級?？梢灶A見，KS超高壓壓榨處理技術在未來將擁有非常廣闊的市場和良好的口碑。（來源：上海上電漕涇發(fā)電有限公司，上海上電能源科技有限公司）