法國ALSTOM公司的NID 煙氣脫硫技術(shù)
NID ( new integrated desulfurization) 工藝是法國ALSTOM公司上世紀(jì)80 年代初研發(fā)的一種能適于多組分有毒廢氣治理和電站煙氣脫硫的新型一體化干法脫硫工藝。其工藝流程如圖1。
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它主要由幾個(gè)互相結(jié)合的工藝過程組成:
① 吸收劑的制備;
② HCl、SO2 及其它酸性氣體的煙氣吸收;
③ 二堊英、重金屬物質(zhì)的收集;
④ 細(xì)微顆粒的收集。
1 吸收劑的制備
見圖2。
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吸收劑的制備主要在混合、加濕器中完成。在吸收劑混合增濕裝置中把電除塵器或布袋除塵器捕集下來的具有一定堿性的循環(huán)飛灰、新補(bǔ)充的脫硫劑、水分按照一定比例混合, 使之含有適量水分, 又能自由流動(dòng)。吸收劑吸收酸性成分的效率與吸收劑的濕度及溫度密切相關(guān)。為保證增濕的吸收劑能均勻地分布到煙氣流中, 增濕混合后的吸收劑應(yīng)呈自由流動(dòng)狀態(tài), 具有極大的表面積, 利于固、液、氣三相反應(yīng), 避免造成對(duì)黏著物或漿狀物的處理, 因此吸收劑的含濕量控制非常關(guān)鍵, 含濕量過高, 混合灰的流動(dòng)性能降低,不利于它們的均勻分布; 含濕量過小, 雖然流動(dòng)性好了, 但CaO 消化不完全, 不能有效地轉(zhuǎn)化為Ca(OH)2,當(dāng)進(jìn)入煙道反應(yīng)器中時(shí), 在熱的煙氣氛圍中, 粉塵表面水分馬上蒸發(fā)降臨到臨界水分以下, 不利于酸性物質(zhì)的吸收。此外吸收酸性成分的反應(yīng)條件還與溫度有關(guān)。大量的工程及實(shí)驗(yàn)研究表明, 反應(yīng)器出口處的溫度保持在80 ℃～140 ℃, 循環(huán)灰的含濕量以3%～7%左右為最佳。
2 HCl、SO2 及其它酸性氣體的煙氣吸收
見圖3。
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將吸收劑注入除塵器入口煙道( 立式反應(yīng)器) 中,特殊設(shè)計(jì)的氣體分配器可確保進(jìn)入煙氣中的吸收劑能夠均勻分布, 利用石灰石(CaO) 或熟石灰Ca(OH)2 吸收SO2 的原理, 在熱態(tài)煙氣的氛圍中吸收劑表面水分被蒸發(fā), 煙氣濕度增加溫度降低, 煙氣中的SO2、HCl 等酸性組份被吸收, 生成的CaSO3·1/2H2O 和CaCl2·4H2O在整個(gè)吸收反應(yīng)中, 其主要化學(xué)反應(yīng)式是:
CaO+H2O→Ca(OH)2
Ca(OH)2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O
CaSO3·1/2H2O+3/2H2O+1/2O2→CaSO2·2H2O
Ca(OH)2+2HCl+2H2O→CaCl2·4H2O
3 二堊英、重金屬物質(zhì)的收集
來自儲(chǔ)倉中的活性炭粉末被噴射器噴入吸收劑制備裝置, 進(jìn)入煙氣中以其巨大的活性表面吸收Hg等重金屬及二堊英等污染物。
4 細(xì)微顆粒的收集
在立式反應(yīng)器中反應(yīng)后的煙氣進(jìn)入布袋除塵器( 或電除塵器) 顆粒狀粉塵被除塵器所收集, 被收集的顆粒的主要部分經(jīng)加濕器加濕后被再循環(huán)至NID 反應(yīng)裝置, 設(shè)于料斗中的料位控制系統(tǒng)可自動(dòng)控制進(jìn)入最終產(chǎn)物儲(chǔ)倉的產(chǎn)物量。
5 燒結(jié)煙氣脫硫工藝設(shè)備及運(yùn)行維護(hù)等方面的特點(diǎn)
5.1 凈化工藝的特點(diǎn)
反應(yīng)溫度低, 比表面積大, 反應(yīng)力強(qiáng); 流程運(yùn)行溫度低, 脫硫率高; 屬干法凈化, 無水滴, 無腐蝕; 對(duì)煙氣粉塵負(fù)荷變化不敏感; 反應(yīng)劑廉價(jià)而易制備。
5.2 在設(shè)施設(shè)備布置上的特點(diǎn)
反應(yīng)器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小; 與環(huán)境友好,無新增污染; 設(shè)備可標(biāo)準(zhǔn)化, 安裝檢修容易; 反應(yīng)器的循環(huán)流化床結(jié)構(gòu)獨(dú)特簡單。
5.3 在運(yùn)行和維護(hù)方面的特點(diǎn)
投資較低; 無灰漿裝置, 節(jié)約能源; 直接使用CaO,運(yùn)行成本較低; 反應(yīng)劑利用率高; 終產(chǎn)物為“干法”固態(tài); 設(shè)備少, 維護(hù)費(fèi)用低; 無腐蝕因而維護(hù)費(fèi)用低(無水噴淋, SO3 100%去除) ; 無噴嘴無霧化器, 因而易維護(hù)。
6 阿爾斯通公司燒結(jié)NID 脫S 工藝應(yīng)用實(shí)例
阿爾斯通公司的燒結(jié)煙氣凈化技術(shù), 首先在米塔爾阿賽洛集團(tuán)的法國Sollac 鋼鐵廠( 馬賽附近) 572m2燒結(jié)機(jī)上得到應(yīng)用。目前已運(yùn)行一年多, 經(jīng)驗(yàn)收已達(dá)到歐盟對(duì)煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)應(yīng)用是成功的。
6.1 主要運(yùn)行參數(shù)
燒結(jié)機(jī)規(guī)格及能力: 572 m2, 21 000 t/d ;
燒結(jié)機(jī)總煙氣量: 140 萬m3/h;
脫硫煙氣量: 70 萬m3/h;
尾部除塵器: 布袋除塵器。
6.2 凈化結(jié)果
見表1。
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由于用戶要求SO2 的排放濃度低于225 mg/Nm3即可, 因此只處理一半煙氣, 此濃度還可以按要求下降。
阿爾斯通公司的NID 脫S 技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠及相關(guān)產(chǎn)生SO2、PCDD/F( 二堊英) 及堿金屬和重金屬污染的工業(yè)爐窯( 如垃圾焚燒爐) 、玻璃窯及有色冶煉工廠等。在Sollac 燒結(jié)廠的使用成功, 可為我國已有燒結(jié)廠和再建的燒結(jié)廠( 球團(tuán)廠) 及自備電廠、熱風(fēng)爐煙氣的脫S 所借鑒。
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