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半干法烟气脱硫工程
信息来源:http://hunanxianggu.com/   发布时间:2019-2-1   浏览:

当今世界上的脱硫技术主要有干法和湿法两大类,但湿法投资昂贵,运行及维护费用较高,系统复杂,推广受到一定限制。目前,环保形势越来越严峻,许多国家都在致力于开发既经济又高效的半干法脱硫技术,NID技术就是其中的一种,NID是ALSTOM公司从八十年代初就致力于开发的新颖脱硫技术,该工艺由于具有投资低、占用空间小、脱硫效率高、设备简单等一系列优点,且原料消耗和能耗都比其他方法有大幅度下降。我公司承建的巨化脱硫工程即采用了从ALSTOM公司引进的NID技术,该项目自2001年投运以来,已经连续稳定运行2年多,在运行过程中,脱硫效率和粉尘排放浓度等指标均达到或超过设计要求,并在2002年3月份通过国家鉴定。这说明NID技术有较好的操作性和煤种适应性,装置稳定性也较高。该技术在国内外都取得了较好的业绩(国内业绩见菲达脱硫工程业绩表),至今全世界已经有几十套NID装置在运行,这充分体现了NID技术的广阔前景。

NID工艺的原理为利用干CaO粉或熟石灰粉Ca(OH)2吸收烟气中的SO2,反应式为:

CaO + H2O → Ca(OH)2

Ca(OH)2 + SO2 → CaSO3·1/2H2O + 1/2H2O

CaSO3·1/2H2O + 1/2O2 + 3/2H2O→ CaSO4·2H2O

NID常用的脱硫剂为CaO,而真正与SO2反应的物质为Ca(OH)2,故也可以直接用Ca(OH)2作脱硫剂。利用电厂周围的电石渣(主要成分为Ca(OH)2)废料作为脱硫剂,还能做到以废治废(如巨化脱硫工程)。以CaO作脱硫剂时,则要求平均粒径不大于1mm,石灰在一个专利设计的消化器中加水消化成Ca(OH)2,然后与从除尘器及机械除尘器除下的大量的循环灰相混合进入增湿器。在增湿器中加水增湿使混合灰的水分含量从2%增湿到5%左右,然后以流化风为动力借助烟道负压的引力导向进入直烟道反应器。含5%左右水分的循环灰由于有极好的流动性,大量的脱硫循环灰进入反应器后,由于有极大的蒸发表面,水分蒸发很快,在极短的时间内使烟气温度从137℃冷却到70℃左右,烟气相对湿度则很快增加到40~50%。这是较好的脱硫工况,一方面有利于SO2分子溶解并离子化,另一方面使脱硫剂表面的液膜迅速变薄,利于SO2的传质扩散,同时由于存在大量的循环灰,未反应的Ca (OH)2进一步参与循环脱硫,所以反应器中Ca(OH)2的浓度很高,反应器中有效Ca/S比很大,且加水消化制得的新鲜Ca(OH)2具有很高的活性,能确保脱硫效率大于90%;另一方面,由于脱硫剂是不断循环的,其有效利用率大大提高。最终产物则由气力输送装置外送;也可用水力冲灰或汽车运输等方式去灰场。

脱硫终产物灰可根据当地具体情况,作以下几方面的综合利用:

水泥混合材和缓凝剂;

筑路、矿床回填、平整;

海涂围垦、填埋;

肥料,土壤改良;

码头等的砌筑料;

免烧砖。

NID技术的优点主要有以下几方面:

1、NID工艺无制浆系统,不向反应器内喷浆、喷水,这避免了其它半干法脱硫工艺因向反应塔内湿浆喷水而产生的在反应器内粘结、堵塞以及崩塌等严重问题。同时NID实行CaO的消化及灰循环增湿的一体化设计,能保证新鲜消化的高质量的Ca(OH)2马上参与循环脱硫,对提高脱硫效率十分有利。

2、此工艺实行脱硫灰多次循环使用,循环倍数达到50-200,使脱硫剂的利用率非常高。解决了其它干法工艺脱硫剂利用率不高的问题。

3、整个装置结构紧凑、占用空间小(总装置占地比其它工艺省30%以上),装置运行可靠。

4、一次性投资少。

5、系统无污水产生,终产物适宜用气力输送。

6、脱硫后出口烟气温度达到70~80℃,高于酸露点15℃以上,对风机、烟道、烟囱系统无腐蚀,可直接排放。

7、脱硫剂要求不高,可就地解决。

8、脱硫效率高,当Ca/S≤1.27时,脱硫效率确保大于85%。

9、整套系统阻力降比其他半干法工艺低,可减少引风机功耗。

3.2电厂脱硫系统的组成

整个电厂脱硫系统有以下八部分组成:

3.2.1吸收剂的储存及输送计量装置

已成粒径≯1mm粒径的粉状CaO在市场上能购得,然后由密封储罐车运到脱硫现场并泵入高位料仓。高位料仓的容积约100m3,可储存约3天的用量,共1只。高位料仓设在消化器的附近,高位料仓下设抽板阀,粉料经过变频螺旋给料机计算后由石灰螺旋输送机送入消化器内。

3.2.2反应器

反应器采用专利技术制造,它是利用二级除尘器的进口烟道,经过特殊设计改装的,无专用反应器。因其反应在直立烟道中进行,故称为烟道反应器。因此反应器所占的体积较小。在反应器中,由于增湿灰具有极好的流动性,混合物的流向始终保持一致直到进入除尘器内,只有极少数较粗的颗粒在重力的作用下落在反应器底部,粗料则经反应器底内螺旋输送器、粗料螺旋输送机外送。反应器内部有一层特殊材料制成的内衬,避免了因混合物的剧烈摩擦使反应器受磨损,反应器内壁没有粘壁的可能。反应器出口的高浓度含尘烟气经一个机械分离器预分离后进入二级除尘器,物料在反应器中的停留时间较短,温度从反应器进口的137℃迅速冷却到出口的70℃左右。反应器上装有压差检测仪,以监测反应器的运行状况。

3.2.3 除尘系统

我公司从事布袋除尘器的研究与生产已有多年的经验,该技术己被广泛应用于大型电厂、冶金、垃圾焚烧等行业的烟气收尘。由于国家排放标准的进一步加强,布袋除尘器的应用将进一步广泛,布袋除尘器具有除尘效率高等一系列的优点。我公司设引进了具有国际先进水平的布袋除尘器技术,在装置运行条件下能确保粉尘排放达标。

3.2.4 灰的增湿循环及流化系统

循环灰在专利设计的增湿器中加水增湿,使灰的水分含量达到4.5%左右,此增湿器安装在除尘器封头下方,不占用场地,维修方便。消化器是一个独特设计的装置,消化水以水雾的形式洒到石灰的表面,并配以搅拌,将具有活性的CaO充分消化成Ca(OH)2。消化器配有温度检测装置,设定安全温度。消化后的Ca(OH)2与循环灰在增湿器中流化混合均匀,并被雾化水增湿,由于循环灰有较好的流动性,加入的脱硫剂能均匀地与循环灰混合并继续得到增湿消化,故增湿器具有良好的工作特性。增湿的混合灰通过流化风的动力和烟道负压的引力导向进入反应器中,进行脱硫反应。

3.2.5 流化风系统

流化风由三台性能良好的高压风机提供,二开一备,备机在风压异常或电流信号丢失时能自动启动,风机进口可根据需要设置过滤器和消音器,不同用气部位的用气量可根据检测差压用手动蝶阀加以调节。

3.2.6 增湿、消化水系统

系统共设三台水泵,二开一备。用于消化器和增湿器用水的是压力式喷嘴,水压为1.1Mpa。

3.2.7 脱硫灰的输送及处置

脱硫系统的每只流化底仓设两个出灰口(一用一备),常用出灰口用流化底仓料位计控制出料。我公司拥有国内最先进的两种气力输送技术,尤其是带助推器的输送技术为国内独有,能输送粒径不超过15mm的钢渣,输送脱硫渣则无任何问题。NID脱硫后的脱硫灰含水量为1%左右,流动性很好,考虑用气力输送。脱硫灰用仓泵送入灰库中。关于脱硫灰的综合利用途径和使用情况:菲达公司与浙江建筑材料研究院合作对脱硫渣用作水泥混合材和缓凝剂作了大量的研究。研究结果表明,只要在水泥中控制脱硫渣掺量比例,在9~11%范围内,水泥的3d、7d、28d的抗折、抗压强度等指标都不受影响,但凝结时间稍有延长。关于这些研究的论文发表在2000年第四期《电力环境保护》杂志上。

3.2.8 烟气脱硫电气、仪表控制系统及设备

NID工艺的关键部件包括反应器、反应器底螺旋、增湿器、消化器、循环灰给料机、脱硫除尘器进口封头、流化槽、流化底仓及NID控制器专用控制软件等。

每套脱硫装置设置一套控制系统完成控制。控制的对象包括:脱硫剂的加料及计量系统、反应器、流化风系统、消化水系统、增湿水系统、出灰系统、除尘系统等。控制系统可在无需现场人员配合下,在脱硫控制室内完成对脱硫系统脱硫剂输送、计量、水泵、风机、灰循环系统等启停控制,完成对运行参数的监视、记录、打印及事故处理,完成对运行参数的调节。

脱硫的主要控制回路如下:

①烟气温度自动控制与调节

②循环灰量自动控制与调节

③脱硫剂自动控制与调节

④消化器自动控制与调节

另外,对烟气实行连续监测,在烟道上安装烟气连续监测系统(CEMS),并与电厂DCS网络有通讯接口。

3.3 电厂采用NID的性能保证

1) 采用电厂周围的CaO粉作脱硫剂,当Ca/S比在不大于1.27的情况下,脱硫效率大于85%,排放小于400 mg/Nm3。

2) NID脱硫与布袋除尘器相配套,保证二级除尘器出口粉尘排放浓度不大于50mg/Nm3,烟气温度比露点高15℃以上,脱硫系统总阻力不大于3500Pa。

3) 锅炉连续运行不受脱硫装置运行及故障检修的影响,脱硫装置的负荷波动与锅炉负荷范围相协调为60~100%BMCR。

4) 脱硫装置性能可靠,投运第一年可投运时间不少于7000小时,一年以后年投运率不低于98%,装置使用寿命保证25年。

5) 脱硫装置的主控制系统采用PLC或者DCS控制,采用集中与就地监控相结合的方式,可实现脱硫、除尘、输灰集中控制(一只上位机)。

4 物料消耗一览表(按每年运行7000小时计)



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