法國ALSTOM公司的NID 煙氣脫硫技術
NID ( new integrated desulfurization) 工藝是法國ALSTOM公司上世紀80 年代初研發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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它主要由幾個互相結合的工藝過程組成:
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、重金屬物質的收集;
④ 細微顆粒的收集。
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飛灰、新補充的脫硫劑、水分按照一定比例混合, 使之含有適量水分, 又能自由流動。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。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呈自由流動狀態, 具有極大的表面積, 利于固、液、氣三相反應, 避免造成對黏著物或漿狀物的處理, 因此吸收劑的含濕量控制非常關鍵, 含濕量過高, 混合灰的流動性能降低,不利于它們的均勻分布; 含濕量過小, 雖然流動性好了, 但CaO 消化不完全, 不能有效地轉化為Ca(OH)2,當進入煙道反應器中時, 在熱的煙氣氛圍中, 粉塵表面水分馬上蒸發降臨到臨界水分以下, 不利于酸性物質的吸收。此外吸收酸性成分的反應條件還與溫度有關。大量的工程及實驗研究表明, 反應器出口處的溫度保持在80 ℃～140 ℃, 循環灰的含濕量以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( 立式反應器) 中,特殊設計的氣體分配器可確保進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, 在熱態煙氣的氛圍中吸收劑表面水分被蒸發, 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在整個吸收反應中, 其主要化學反應式是:
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、重金屬物質的收集
來自儲倉中的活性炭粉末被噴射器噴入吸收劑制備裝置, 進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 細微顆粒的收集
在立式反應器中反應后的煙氣進入布袋除塵器( 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加濕器加濕后被再循環至NID 反應裝置, 設于料斗中的料位控制系統可自動控制進入最終產物儲倉的產物量。
5 燒結煙氣脫硫工藝設備及運行維護等方面的特點
5.1 凈化工藝的特點
反應溫度低, 比表面積大, 反應力強; 流程運行溫度低, 脫硫率高; 屬干法凈化, 無水滴, 無腐蝕; 對煙氣粉塵負荷變化不敏感; 反應劑廉價而易制備。
5.2 在設施設備布置上的特點
反應器設計結構緊湊,占地面積小; 與環境友好,無新增污染; 設備可標準化, 安裝檢修容易; 反應器的循環流化床結構獨特簡單。
5.3 在運行和維護方面的特點
投資較低; 無灰漿裝置, 節約能源; 直接使用CaO,運行成本較低; 反應劑利用率高; 終產物為“干法”固態; 設備少, 維護費用低; 無腐蝕因而維護費用低(無水噴淋, SO3 100%去除) ; 無噴嘴無霧化器, 因而易維護。
6 阿爾斯通公司燒結NID 脫S 工藝應用實例
阿爾斯通公司的燒結煙氣凈化技術, 首先在米塔爾阿賽洛集團的法國Sollac 鋼鐵廠( 馬賽附近) 572m2燒結機上得到應用。目前已運行一年多, 經驗收已達到歐盟對煙氣排放標準。該技術應用是成功的。
6.1 主要運行參數
燒結機規格及能力: 572 m2, 21 000 t/d ;
燒結機總煙氣量: 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 技術目前廣泛應用于火力發電廠及相關產生SO2、PCDD/F( 二堊英) 及堿金屬和重金屬污染的工業爐窯( 如垃圾焚燒爐) 、玻璃窯及有色冶煉工廠等。在Sollac 燒結廠的使用成功, 可為我國已有燒結廠和再建的燒結廠( 球團廠) 及自備電廠、熱風爐煙氣的脫S 所借鑒。
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