摘要：NID（New Integrated Desulfurization--新型脫硫除塵一體化）脫硫技術(shù)是一種干法脫硫技術(shù)，本文分析了NID 技術(shù)理論，介紹了NID的工藝流程和技術(shù)特點(diǎn)，并根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)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(shí)例說明了NID 技術(shù)的實(shí)際效果，分析了NID 技術(shù)的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：一體化脫硫除塵,干法,電站,燃煤鍋爐

在我國的能源結(jié)構(gòu)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(yè)鍋爐、冶金燒結(jié)機(jī)、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(yán)格的環(huán)保政策，必須對這些煙氣進(jìn)行脫硫。全球的脫硫技術(shù)研究早在幾十年前就已經(jīng)開始，目前國內(nèi)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(shù)是一種經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的干法脫硫技術(shù)。本文將對NID 脫硫技術(shù)的原理、特點(diǎn)、適用性、工程業(yè)績和實(shí)例進(jìn)行闡述，并初步總結(jié)其適用范圍。

1 NID 脫硫技術(shù)理論和特點(diǎn)

1.1 NID 脫硫原理

NID 工藝的原理是利用干CaO 或Ca (OH)2 粉經(jīng)加水增濕后吸收煙氣中的SO2 和其它酸性氣體，反應(yīng)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(yīng)器、脫硫除塵器、物料再循環(huán)及排放、工藝水、儀表控制系統(tǒng)等5 個(gè)部分組成。

煙氣經(jīng)反應(yīng)器底部進(jìn)入反應(yīng)器，和均勻混合在增濕循環(huán)灰中的吸收劑發(fā)生反應(yīng)。在降溫增濕的條件下，煙氣中的SO2 與吸收劑反應(yīng)生成亞硫酸鈣和硫酸鈣。反應(yīng)后的煙氣攜帶大量的干燥固體顆粒進(jìn)入脫硫后布袋除塵器收集凈化。

經(jīng)過脫硫后布袋除塵器的捕集，干燥的循環(huán)灰被除塵器從煙氣中分離出來，由輸送設(shè)備再輸送給混合器，同時(shí)也向混合器加入消化過的石灰，經(jīng)過增濕及混合攪拌進(jìn)行再次循環(huán)。凈化后的煙氣溫度大于70℃，高于水露點(diǎn)溫度15℃左右，無須再熱，直接經(jīng)過增壓風(fēng)機(jī)排入煙囪。

控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)混合器中加入水量的多少來保證反應(yīng)器中反應(yīng)的溫度及恒定的煙氣出口溫度，同時(shí)對進(jìn)出口煙氣量連續(xù)監(jiān)測，進(jìn)口、出口SO2濃度和煙氣流量決定了系統(tǒng)吸收劑的加入量。循環(huán)脫硫灰在除塵器的灰斗中得到收集，當(dāng)高于灰斗的最大料面時(shí)，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(dòng)性好，適宜采用氣力輸送裝置外送，系統(tǒng)采用正壓濃相輸送系統(tǒng)送至新建的脫硫灰?guī)熘?，再通過汽車運(yùn)輸?shù)确绞剿椭粱覉龌蚓C合利用點(diǎn)。

化學(xué)反應(yīng)過程產(chǎn)生的副產(chǎn)物呈干粉狀態(tài)，其化學(xué)成分主要由粉煤灰、CaSO3、CaSO4 和未反應(yīng)完的吸收劑Ca(OH)2 等組成。

1.3 NID 脫硫技術(shù)的特點(diǎn)

與其他干法脫硫工藝相比，NID 工藝良好的脫硫反應(yīng)環(huán)境，保證了其具有下列優(yōu)點(diǎn): 生石灰消化系統(tǒng)精煉，占地??；不存在漿液堵塞噴嘴的困擾；反應(yīng)時(shí)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(dá)到90～95%；對機(jī)組負(fù)荷變化的跟蹤能力強(qiáng)；同時(shí)具有脫硫和除塵兩個(gè)過程，能保證粉塵排放≤50mg/Nm3。

2 NID 脫硫技術(shù)的適用性

2.1 對燃料的適用性

含硫量：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明NID 脫硫技術(shù)適用于含硫量小于3.5%的燃料，此階段內(nèi)煙氣脫硫前的含硫濃度范圍約為：<5000mg/Nm3 ，相對應(yīng)的鈣硫比基本約為1.3 ，比較經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)了。

含灰量：NID 是脫硫除塵一體化技術(shù)，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(xiàng)目，建議上預(yù)除塵器。

2.2 對機(jī)組大小的適用性

脫硫反應(yīng)器為模塊化設(shè)備，已成系列。脫硫反應(yīng)器截面為矩形，其型號采用"寬度×厚度"表示。針對不同的機(jī)組的適用性見表1：

說明：上表中的數(shù)據(jù)是按實(shí)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(shù)、漏風(fēng)率、煙溫、當(dāng)?shù)卮髿鈮旱纫蛩匕l(fā)生變化，則反應(yīng)器的型號也應(yīng)調(diào)整。對于負(fù)荷比較穩(wěn)定的小于50MW 的機(jī)組，為了節(jié)省造價(jià)，可以采用幾臺(tái)機(jī)組共用1 臺(tái)反應(yīng)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(yīng)器內(nèi)遇水降溫后煙溫會(huì)低于酸露點(diǎn)，對于鋼構(gòu)件和后置除塵器產(chǎn)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(zhì)，適當(dāng)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(jìn)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(xiàng)目的適用性

對于改造項(xiàng)目，從系統(tǒng)上一般將NID 系統(tǒng)加在引風(fēng)機(jī)和煙囪之間，同時(shí)增加增壓風(fēng)機(jī)完成驅(qū)動(dòng)煙氣的使命；從實(shí)際布置上一般布置在煙囪后面的場地。

對于新建項(xiàng)目，則直接將NID 裝置布置在鍋爐后面，而將引風(fēng)機(jī)布置在NID 裝置和煙囪之間。

2.5 對運(yùn)行負(fù)荷的適用性

對于50MW 及以下機(jī)組（即配置1 臺(tái)反應(yīng)器的機(jī)組）：60%～110% 對于100MW、125 MW、135 MW 機(jī)組（即配置2 臺(tái)反應(yīng)器的機(jī)組）：30%～110% 對于200MW 機(jī)組（即配置4 臺(tái)反應(yīng)器的機(jī)組）：15%～110%

2.6 對吸收劑供應(yīng)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(jié)約運(yùn)行成本。

3 NID 工程實(shí)例

國內(nèi)目前采用NID 脫硫技術(shù)的有山東齊魯石化熱電廠、遼寧沈海熱電廠、河南鶴煤集團(tuán)電廠、北京首鋼動(dòng)力廠、河南AES 焦作萬方電廠、吉化集團(tuán)動(dòng)力廠等電廠，現(xiàn)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(xiàng)目概況

愛依斯萬方電力有限公司2×125MW 抽凝汽輪發(fā)電機(jī)組，配兩臺(tái)420t/h 超高壓再熱煤粉鍋爐，鍋爐基本情況見表2：

每年排放SO2 氣體16380t、粉塵1890t，對環(huán)境造成惡劣影響。

3.2 工程配置主要設(shè)備

2007 年愛依斯萬方電力有限公司采用了NID 脫硫技術(shù)，對爐后進(jìn)行了脫硫除塵改造工程。其中 1# 機(jī)組工程情況如下：

A、反應(yīng)器：4000mm×1600mm×2 臺(tái) B、混合器：4：70，2 臺(tái) C、消化器：2：70，2 臺(tái) D、布袋除塵器：1 臺(tái)，保證效率：99.996% E、增壓風(fēng)機(jī)：1 臺(tái)設(shè)備型式： 靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)額定功率：1600 kW F、工藝水泵：1 臺(tái)流量：50m3/h 揚(yáng)程： 125mH2O 功率：37kW G、流化風(fēng)機(jī)：3 臺(tái)流量：175m3/min 揚(yáng)程： 21kPa 功率：132kW

3.3 脫硫除塵效果

實(shí)測數(shù)據(jù)見表3：

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