摘要：簡要闡述了燃煤電廠鍋爐煙氣NID 脫硫技術(shù)與工程應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：NID, 脫硫工藝,燃煤電廠鍋爐,工程應(yīng)用

1 概述

目前，國內(nèi)燃煤電廠鍋爐煙氣脫硫技術(shù)有了很大發(fā)展，新建機組配套脫硫和在役機組脫硫改造成為一種必然的發(fā)展趨勢。根據(jù)爐后煙氣脫硫過程中工藝水的應(yīng)用特點，將爐后煙氣脫硫技術(shù)分為濕法、干法和半干法三大類。其中，半干法脫硫是指在脫硫過程中有少量工藝水投入，但脫硫產(chǎn)物最終是以干態(tài)的形式出現(xiàn)。特別是在役機組的脫硫改造，受已有條件限制，脫硫工藝和方案布置受到很大制約。300MW以下機組改造選用半干法脫硫工藝的較多，半干法脫硫主要有脫硫除塵一體化脫硫工藝(NID)、煙氣循環(huán)流化床法（CFB）等。NID 脫硫工藝以其獨到的設(shè)計和相好的性能越來越受到重視和應(yīng)用。

2 NID脫硫工藝

NID（NovelIntegratedDesulphurization）脫硫除塵一體化脫硫技術(shù)由ALSTOM公司在20 世紀(jì)90 年代初從噴霧干燥法開發(fā)而成，用于燃煤、燃油電廠、工業(yè)鍋爐、垃圾焚燒電廠的煙氣脫硫及有害氣體的處理。

2.1 工藝原理及流程

NID 是利用含有CaO 的吸收劑或消石灰（氫氧化鈣）與二氧化硫反應(yīng)生成CaSO3 和Ca- SO4。除塵器收集下來有一定堿性的粉塵與CaO 混合增濕后再進(jìn)入除塵器入口煙道和煙箱，反復(fù)循環(huán)。NID工藝特征是吸收劑的低濕度和高比例循環(huán)。在吸收劑的大表面積和低濕度作用下，煙溫快速下降，吸收劑水份快速蒸發(fā)。由于水份蒸發(fā)時間很短，使得反應(yīng)器容積減小。NID 脫硫工藝可與除塵器組合為一體，結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，物料循環(huán)倍率可達(dá)30～50 次以上。正常情況下，脫硫率一般可達(dá)85 以上。

2.2 性能特點

根據(jù)國家發(fā)展和改革委員會最新發(fā)布的《火力發(fā)電廠煙氣脫硫設(shè)計技術(shù)規(guī)程 DL/T5196- 2004》中關(guān)于脫硫工藝選擇的一般性原則的要求，焦作電廠#2 機組已投產(chǎn)約25 年，屬于剩余壽命低于10 年的老機組，本工程設(shè)計的燃煤含硫量Sar<2.0，且吸收劑來源和副產(chǎn)品處置均能充分落實，適宜優(yōu)先采用半干法、干法或其他費用較低的成熟脫硫技術(shù)。NID 半干法脫硫工藝能保證脫硫效率在80 以上，并滿足SO2 達(dá)標(biāo)排放和排放總量控制要求。設(shè)備占地面積很小，更有利于現(xiàn)有電廠燃煤機組的改造。設(shè)備安裝簡單，建設(shè)周期短。對于現(xiàn)有電廠，設(shè)備改動小，一般在正常的大修停機期間就可完成。輔助設(shè)備都可布置在除塵器下，無需占用更多額外空間。能脫除煙氣中80 以上的SO2，是一種非常有效的脫硫方法，SO3、HCI 和HF 的脫除率高達(dá)98，用于中、低硫煤時最經(jīng)濟(jì)。而且脫硫效率根據(jù)不同的環(huán)保要求或煤種的變化，通過調(diào)整CaO 或Ca（OH）2 的加入量和再循環(huán)灰量及操作溫度，確保能滿足SO2 的排放標(biāo)準(zhǔn)。 NID 脫硫工藝脫除單位量SO2 的總費用較低，約550- 950 元/ 噸。由于工藝簡單，組成部件較少，且可利用現(xiàn)有的設(shè)備和公共設(shè)施，占地面積小，平均每1150Nm3/h 的煙氣量需1m2 場地。系統(tǒng)運行的維護(hù)費和動力消耗較低。

NID 脫硫工藝典型配置的除塵器是袋式除塵器。由于布袋表面吸附的粉塵與SOX等接觸相當(dāng)于一個氣固相反應(yīng)器，所以NID 脫硫工藝與袋式除塵器相配時更有利于脫硫效率的提高。采用石灰粉，由石灰石煅燒取得，焦作附近太行山腳下石灰粉生產(chǎn)企業(yè)較多，以用量定產(chǎn)。部分企業(yè)的石灰粉經(jīng)焦作市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所等單位檢驗，CaO 純度≥85。脫硫副產(chǎn)品與粉煤灰一起從煙氣中分離出來，是含濕量較低的固態(tài)粉末，組成中的CaSO3·1/2H2O 十分穩(wěn)定，其分解溫度為436℃，與空氣長期接觸自然氧化成CaSO4·2H2O，對環(huán)境不會造成影響。根據(jù)經(jīng)驗，可用作煤礦回填、筑路、造磚等。目前，土壤資源越來越寶貴，一些地方已不允許燒紅磚，脫硫渣的綜合利用越來越受到重視。同時，該工藝不會產(chǎn)生廢水，不會造成二次污染。

2.3 半干法脫硫工藝的比較

NID 脫硫工藝國內(nèi)主要應(yīng)用業(yè)績有包頭第二熱電廠1×200MW機組，某自備電廠1× 210MW機組，淄博齊魯石化1×125MW機組等。

CFB 循環(huán)流化床法煙氣脫硫工藝是八十年代末德國魯奇(LURGI)公司開發(fā)的一種新的干法脫硫工藝，這種工藝以鍋爐循環(huán)流化床原理為基礎(chǔ)，通過吸收劑的多次再循環(huán)，延長吸收劑與煙氣的接觸時間，大大提高了吸收劑的利用率。正常情況下，脫硫率一般可達(dá)85 以上。煙氣從吸收塔底部引入，并通過吸收塔底部文丘里管加速，進(jìn)入吸收塔循環(huán)流化床體。物料在循環(huán)流化床里，氣固兩相由于氣流的作用，產(chǎn)生激烈的湍動與混合，充分接觸，在上升的過程中，不斷形成聚團(tuán)物向下返回，而聚團(tuán)物在激烈湍動中又不斷解體重新被氣流提升，使得氣固間的滑移速度很高，強化了氣固間的傳質(zhì)與傳熱。除塵器除下的固體顆粒大部分通過除塵器下的再循環(huán)系統(tǒng)返回吸收塔，繼續(xù)參加反應(yīng)。國內(nèi)主要應(yīng)用業(yè)績有：山西榆社2×300MW機組，焦作華潤2×135MW機組等。

RCFB 回流式煙氣循環(huán)流化床：德國Wulff 公司在Lurgi 技術(shù)基礎(chǔ)開發(fā)出回流式煙氣循環(huán)流化床工藝，簡稱RCFB，脫硫率可達(dá)85 以上。已在廣州恒運自備電廠一臺210MW 機組使用。Wulff 公司的RCFB 工藝流程基本與魯奇 CFB 相同，RCFB 最大特點是反應(yīng)塔的流場和塔頂結(jié)構(gòu)設(shè)計上，使反應(yīng)塔中煙氣吸收劑顆粒在向上遠(yuǎn)動中有一部分因回流從塔頂向下返回塔中。這股向下的固體回流與煙氣的方向相反，而且是一股很強的內(nèi)部湍流，從而增加了煙氣與吸收劑接觸時間，形成內(nèi)部再循環(huán)。

CDS 循環(huán)干法工藝：國內(nèi)引進(jìn)美國環(huán)境技術(shù)公司（EEC）循環(huán)干法煙氣脫硫技術(shù)工藝。脫硫工藝原理與CFB 基本相同，脫硫率可達(dá)85 以上。循環(huán)流化床系統(tǒng)主要由消石灰貯存輸送系統(tǒng)、循環(huán)流化床吸收塔、噴水增濕系統(tǒng)、回料系統(tǒng)、脫硫渣輸送系統(tǒng)、除塵器及控制系統(tǒng)組成。目前國內(nèi)應(yīng)用該脫硫工藝的電廠機組有北方電力內(nèi)蒙古烏海熱電有限公司2×200MW 機組。

3 現(xiàn)役鍋爐改造脫硫系統(tǒng)的配置

脫硫工藝的選擇應(yīng)根據(jù)鍋爐容量和調(diào)峰要求、燃煤煤質(zhì)（特別是折算硫分）、二氧化硫控制規(guī)劃和環(huán)評要求的脫硫效率、脫硫工藝的成熟程度、脫硫劑的供應(yīng)條件、水源情況、脫硫副產(chǎn)物和飛灰的綜合利用條件、脫硫廢水、廢渣排放條件、場地布置條件等因素，經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。

4 工程應(yīng)用實例

4.1 工程概況

河南焦作電廠（以下簡稱焦作電廠）#2 機組煙氣治理工程是在焦作電廠實施的第一個脫硫工程項目。焦作電廠#2 機組（220MW）于 1980 年1 月建成投產(chǎn)，配套鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG- 670/13.7- 5 型超高壓一次再熱自然循環(huán)煤粉爐。1989 年將#2 爐原設(shè)計配備的旋風(fēng)除塵器改造為蘭州電力修造廠生產(chǎn)的 KFH／JZl70.1 型雙室三電場臥式靜電除塵器。焦作電廠已進(jìn)行過2 臺機組的電除塵器改袋式除塵器的改造工程，采用的是長袋低壓脈沖袋式除塵技術(shù)，改造后的袋式除塵器使用效果良好，并積累了一定的袋式除塵器的應(yīng)用經(jīng)驗。本次#2 機組煙氣治理工程的主要包括脫硫、除塵、氣力輸灰和引風(fēng)機等四個部分，重點是甄選和制訂符合焦作電廠生產(chǎn)實際的煙氣脫硫技術(shù)方案。

4.2 脫硫設(shè)計方案

焦作電廠#2 機組煙氣治理工程為老機組改造工程，爐后沒有預(yù)留脫硫場地，而且臨近市內(nèi)公路，可利用的改造場地非常有限。本工程采用從ALSTOM引進(jìn)的NID 循環(huán)半干法脫硫技術(shù)。系統(tǒng)總體布置方式為“NID 脫硫系統(tǒng)布袋除塵器”，一套系統(tǒng)由四條獨立工藝線組成。除灰系統(tǒng)采用氣力輸灰方式，輸送到灰?guī)焱膺\。主要設(shè)計參數(shù)：脫硫效率（保證值）≥85，處理煙氣量1100000Nm3/h，煙氣SO2 排放濃度≤400mg/Nm3，煙塵排放濃度≤50mg/Nm3。吸收劑給料系統(tǒng)，變頻螺旋給料機轉(zhuǎn)速由進(jìn)出口 SO2 量及煙氣量反饋調(diào)節(jié)。除塵器采用ALSTOM 典型設(shè)計的低壓脈沖布袋除塵器，總過濾面積為27520m2，布袋數(shù)量8600 個，濾袋材料采用進(jìn)口PPS 針刺氈。系統(tǒng)設(shè)有NID 工藝關(guān)斷擋板，用于在低負(fù)荷運行期間或其中一條NID 線檢修時切斷NID 工藝線。設(shè)置旁路系統(tǒng)，用于避免系統(tǒng)內(nèi)部接露、進(jìn)口溫度超過180℃或 NID緊急停運情況下啟用旁路系統(tǒng)，保護(hù)布袋除塵器不被損壞。

煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)自配一套用于控制的在線檢測系統(tǒng)，由于一套系統(tǒng)有四條獨立控制線，在線監(jiān)測分為四條線路監(jiān)測，反饋信號用于系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制。

引風(fēng)機采用2 臺雙吸雙支高效離心式引風(fēng)機，加裝液力耦合器進(jìn)行調(diào)速。引風(fēng)機入口設(shè)置聯(lián)絡(luò)煙道。脫硫工況下系統(tǒng)額定負(fù)荷運行，流量為751227.5m3/h，全壓7200Pa，介質(zhì)溫度 70℃。

5 結(jié)論

環(huán)境保護(hù)是我國的一項基本國策，是可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。電力工業(yè)是國家的基礎(chǔ)工業(yè)，也是燃煤大戶，電站鍋爐進(jìn)行高效率除塵和脫硫的任務(wù)非常艱巨，也非常迫切。通過對在役燃煤鍋爐煙氣脫硫項目的逐步實施，將產(chǎn)生明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，對促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保護(hù)環(huán)境、落實當(dāng)?shù)丨h(huán)保關(guān)于二氧化硫的排放控制要求、保持地區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等具有重要的實際意義。電廠脫硫項目不設(shè)預(yù)除塵，采用的布袋除塵器和NID 半干法脫硫工藝均為目前國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的實用性技術(shù)，其功能、設(shè)計參數(shù)等均符合高效除塵和脫硫的需要，對于促進(jìn)新技術(shù)新工藝的應(yīng)用具有十分現(xiàn)實的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 火力發(fā)電廠煙氣脫硫設(shè)計技術(shù)規(guī)范DL/ T5196-2004，國家發(fā)展和改革委員會，2004 年 10 月20 日.

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