淺談NID 脫硫技術的應用
摘要：NID（New Integrated Desulfurization--新型脫硫除塵一體化）脫硫技術是一種干法脫硫技術，本文分析了NID 技術理論，介紹了NID的工藝流程和技術特點，并根據工程經驗歸納了NID 對于燃料、煙溫、煙氣量等條件的適用性，通過工程實例說明了NID 技術的實際效果，分析了NID 技術的應用前景。
關鍵詞：一體化脫硫除塵,干法,電站,燃煤鍋爐
在我國的能源結構中，煤炭占有約70%以上的比重，燃煤電站鍋爐每年排放出大量的煙氣，而工業鍋爐、冶金燒結機、玻璃窯爐等的煙氣排放量也不容小視。這些煙氣中含有大量的SO2，面對日益嚴格的環保政策，必須對這些煙氣進行脫硫。全球的脫硫技術研究早在幾十年前就已經開始，目前國內外主要使用的脫硫方式分為濕法脫硫和干法脫硫兩大類。NID（New Integrated Desulfurization-- 新型脫硫除塵一體化）脫硫技術是一種經過實踐檢驗的干法脫硫技術。本文將對NID 脫硫技術的原理、特點、適用性、工程業績和實例進行闡述，并初步總結其適用范圍。
1 NID 脫硫技術理論和特點
1.1 NID 脫硫原理
NID 工藝的原理是利用干CaO 或Ca (OH)2 粉經加水增濕后吸收煙氣中的SO2 和其它酸性氣體，反應式為：
CaO+H2O = Ca(OH)2 Ca(OH)2+SO2=CaSO3·1/2 H2O+1/2H2O Ca(OH)2+SO3=CaSO4·1/2H2O+1/2H2O CaSO3·1/2H2O+1/2O2=CaSO4·1/2H2O Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O 2Ca(OH)2+2HCl=CaCl2·Ca(OH)2·2H2O（＞120℃） Ca(OH)2+2HF=CaF2+2H2O
1.2 NID 脫硫工藝流程
NID 脫硫工藝的流程如圖1 所示，主要由反應器、脫硫除塵器、物料再循環及排放、工藝水、儀表控制系統等5 個部分組成。
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煙氣經反應器底部進入反應器，和均勻混合在增濕循環灰中的吸收劑發生反應。在降溫增濕的條件下，煙氣中的SO2 與吸收劑反應生成亞硫酸鈣和硫酸鈣。反應后的煙氣攜帶大量的干燥固體顆粒進入脫硫后布袋除塵器收集凈化。
經過脫硫后布袋除塵器的捕集，干燥的循環灰被除塵器從煙氣中分離出來，由輸送設備再輸送給混合器，同時也向混合器加入消化過的石灰，經過增濕及混合攪拌進行再次循環。凈化后的煙氣溫度大于70℃，高于水露點溫度15℃左右，無須再熱，直接經過增壓風機排入煙囪。
控制系統通過調節混合器中加入水量的多少來保證反應器中反應的溫度及恒定的煙氣出口溫度，同時對進出口煙氣量連續監測，進口、出口SO2濃度和煙氣流量決定了系統吸收劑的加入量。循環脫硫灰在除塵器的灰斗中得到收集，當高于灰斗的最大料面時，通過溢流方式排出。由于排出的脫硫灰含水率只有2%左右，流動性好，適宜采用氣力輸送裝置外送，系統采用正壓濃相輸送系統送至新建的脫硫灰庫中，再通過汽車運輸等方式送至灰場或綜合利用點。
化學反應過程產生的副產物呈干粉狀態，其化學成分主要由粉煤灰、CaSO3、CaSO4 和未反應完的吸收劑Ca(OH)2 等組成。
1.3 NID 脫硫技術的特點
與其他干法脫硫工藝相比，NID 工藝良好的脫硫反應環境，保證了其具有下列優點: 生石灰消化系統精煉，占地小；不存在漿液堵塞噴嘴的困擾；反應時間短，大約僅1 秒；在塔外混合，不存在后置除塵器糊袋或粘壁的情況；無廢水排除；脫硫灰可以綜合利用；脫硫效率較高，能達到90～95%；對機組負荷變化的跟蹤能力強；同時具有脫硫和除塵兩個過程，能保證粉塵排放≤50mg/Nm3。
2 NID 脫硫技術的適用性
2.1 對燃料的適用性
含硫量：根據經驗表明NID 脫硫技術適用于含硫量小于3.5%的燃料，此階段內煙氣脫硫前的含硫濃度范圍約為：<5000mg/Nm3 ，相對應的鈣硫比基本約為1.3 ，比較經濟合理。如果煤種的含硫量大于3.5%，則鈣硫比大大上漲，而脫硫效果增加有限，就不經濟了。
含灰量：NID 是脫硫除塵一體化技術，而且后置的大多是布袋除塵器，因此對于燃料的含灰量沒有限制。但對于脫硫前收集的粉煤灰有市場需求的項目，建議上預除塵器。
2.2 對機組大小的適用性
脫硫反應器為模塊化設備，已成系列。脫硫反應器截面為矩形，其型號采用"寬度×厚度"表示。針對不同的機組的適用性見表1：
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說明：上表中的數據是按實際工程的BMCR 工況取得，若燃料種類、成分、鍋爐效率、過量空氣系數、漏風率、煙溫、當地大氣壓等因素發生變化，則反應器的型號也應調整。對于負荷比較穩定的小于50MW 的機組，為了節省造價，可以采用幾臺機組共用1 臺反應器的方式。
2.3 對煙溫的適用性
NID 最適合的煙氣范圍為120~160℃。若煙溫低于120℃，則在反應器內遇水降溫后煙溫會低于酸露點，對于鋼構件和后置除塵器產生硫酸腐蝕。而對于電站來講煙溫低于120℃的情況是基本不存在的。
若煙溫高于160℃，則可考慮更換濾料材質，適當提高后置除塵器布袋的抗高溫、抗氧化能力；或者考慮先對煙氣進行噴水降溫。于是，NID 的溫度適用范圍為120~240℃。
2.4 對改造和新建項目的適用性
對于改造項目，從系統上一般將NID 系統加在引風機和煙囪之間，同時增加增壓風機完成驅動煙氣的使命；從實際布置上一般布置在煙囪后面的場地。
對于新建項目，則直接將NID 裝置布置在鍋爐后面，而將引風機布置在NID 裝置和煙囪之間。
2.5 對運行負荷的適用性
對于50MW 及以下機組（即配置1 臺反應器的機組）：60%～110% 對于100MW、125 MW、135 MW 機組（即配置2 臺反應器的機組）：30%～110% 對于200MW 機組（即配置4 臺反應器的機組）：15%～110%
2.6 對吸收劑供應的適用性
一般采用生石灰作為脫硫劑，如果有足夠的電石渣（主要成分為Ca(OH)2）也可以，而且能夠節約運行成本。
3 NID 工程實例
國內目前采用NID 脫硫技術的有山東齊魯石化熱電廠、遼寧沈海熱電廠、河南鶴煤集團電廠、北京首鋼動力廠、河南AES 焦作萬方電廠、吉化集團動力廠等電廠，現就河南AES 焦作萬方電廠舉例說明。
3.1 河南焦作AES 萬方電廠項目概況
愛依斯萬方電力有限公司2×125MW 抽凝汽輪發電機組，配兩臺420t/h 超高壓再熱煤粉鍋爐，鍋爐基本情況見表2：
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每年排放SO2 氣體16380t、粉塵1890t，對環境造成惡劣影響。
3.2 工程配置主要設備
2007 年愛依斯萬方電力有限公司采用了NID 脫硫技術，對爐后進行了脫硫除塵改造工程。其中 1# 機組工程情況如下：
A、反應器：4000mm×1600mm×2 臺 B、混合器：4：70，2 臺 C、消化器：2：70，2 臺 D、布袋除塵器：1 臺，保證效率：99.996% E、增壓風機：1 臺設備型式： 靜葉可調軸流式風機電動機額定功率：1600 kW F、工藝水泵：1 臺流量：50m3/h 揚程： 125mH2O 功率：37kW G、流化風機：3 臺流量：175m3/min 揚程： 21kPa 功率：132kW
3.3 脫硫除塵效果
實測數據見表3：
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