NID烟气脱硫工艺在我公司应用(沈阳)

NID半干法烟气脱硫工艺在我公司的应用马东沈阳华润热电有限公司【摘要】我公司地处沈阳市内，各级环保部门要求十分严格。在烟气脱硫系统新建和改建工作中，各方面专家给予了很大的关注和支持，最终选择了NID半干法工艺。目前三套脱硫系统运行基本稳定，投入率符合要求，各项指标正常。完全满足环保部门的要求。【关键词】烟气脱硫工艺介绍选择应用1概述本文论述了NID脱硫工艺及其配套装置在沈阳华润热电有限公司锅炉烟气脱硫工程的应用。NID脱硫工艺具有占地小、投资少、设备简单、性能可靠、布置灵活、运行阻力低、检修维护方便等特点，比较适合100-200MW机组烟气脱硫改造工程。沈阳华润电力有限公司总装机容量3×200MW机组，分别于1990、1991和2007年投入运行，＃1、2机组配套哈尔滨锅炉厂670t/h的煤粉超高压蒸汽再循环锅炉，锅炉排烟经三级静电除尘器收尘后由烟囱排入大气。燃料煤设计为铁法褐煤。2007年新建一台200MW机组，同期配套安装NID半干法脱硫除尘系统。根据国家和地方政府的相关环保政策，新建机组必须同期对老机组进行脱硫除尘改造。我公司于2007年3月启动原两台机组的烟气脱硫除尘工程。经论证我公司同样选用ALSTOM的NID脱硫除尘工艺。2脱硫除尘工艺的选择目前市场上有多种脱硫工艺，我公司于2005年新建3号机组时开始论证脱硫除尘工艺方案，结合我公司水源为沈阳市郊地下水用水紧张、场地狭小等因素，对比湿法脱硫工艺、半干法脱硫工艺各自优缺点，遵循“技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便”的方针，满足国家和地方环保政策的原则。对市场上多种脱硫除尘工艺进行了深入调研。湿法脱硫：湿法脱硫的吸收与再生、副产物的处理等是在湿状态下进行的，常见的工艺系统有石灰石－石膏湿法、简易湿法、海水脱硫等，其中石灰石-石膏法脱硫工艺是目前应用较广泛的湿式脱硫方法。目前湿法脱硫市场占有率达到85%以上，技术也比较成熟，国内外大型机组普遍采用。半干法脱硫：脱硫过程中有少量工艺水投入，但脱硫产物最终是以干态的形式出现。半干法脱硫主要以脱硫除尘一体化脱硫工艺NID、CFB、SDA喷雾干燥等工艺为代表，在国家有关部门的技术指南、火电厂设计规程上均限于在中小机组或老机组上实施。石灰石—石膏湿法烟气脱硫方案初投资高，运行费用也高，占地面积大，维护量大，同时需要对烟囱防腐，不适合改造机组；NID、CFB和SDA半干法烟气脱硫方案初投资相当，烟尘及二氧化硫排放满足环保要求，运行费用最省，烟囱无需防腐。根据国家环境保护总局文件(环发[2002]26号)《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策》第条的规定，电厂老机组进行烟气脱硫的技术路线是：燃用含硫量<2%煤的中小电厂锅炉(≤200MW)，或是剩余寿命低于10年的老机组建设烟气脱硫设施时，在保证达标排放，并满足SO2排放总量控制要求的前提下，宜优先采用半干法、干法或其它费用较低的成熟技术。辽宁周边地区的煤种含硫量不高，以NID、CFB及SDA为代表的半干法脱硫技术脱硫效率可达到90%以上，能够满足国家有关污染物排放标准和省、市环保部门的限期治理要求。NID工艺适用性2．1在我国电力行业，我公司机组属于中小型机组，NID脱硫除尘工艺相对湿法脱硫工艺系统简单，投资价格低廉，符合国家和地方相关环保政策。2．2由于我公司＃3机组扩建场地较小，＃1、2老机组改造没有预留脱硫位置，布置脱硫除尘系统设备比较紧张，相对半干法CFB和SDA几种工艺，由于NID工艺不设占地面积较大专用的反应塔，只是烟道反应器，NID在场地布置上更有优势，这也是NID相对其它脱硫工艺的优势。2．3半干法吸收剂品质要求较高，我公司在吸收剂获取上有明显优势。周边本溪、辽阳石灰石矿资源丰富，品质合格。取样品质全部达到和超过ALSTOM的要求。2．4相对湿法脱硫，由于其排烟温度较高，高于烟气露点温度20℃以上，半干法脱硫工艺不需要烟囱防腐，节省了防腐费用并节省了三2．5相对湿法脱硫，系统简单，半干法运行比较简单，启停方便，电耗更低。2．6相对SDA和CFB两种工艺，NID工艺在国内有更多的运行业绩。我公司通过在以上三种工艺之间选择，通过技术、商务比较最终选择ALSTOM技术的NID脱硫除尘工艺，由武汉凯迪蓝天科技有限公司总承包。3NID工艺介绍3．1NID脱硫除尘一体化工艺NID利用含有CaO的吸收剂或消石灰（氢氧化钙）与二氧化硫反应生成CaSO3和CaSO4。除尘器收集下来有一定碱性的粉尘与CaO混合增湿后再进入反应器入口烟道和沉降室，反复循环。NID工艺特征是吸收剂的低湿度和高比例循环。在吸收剂的大表面积和低湿度作用下，烟温快速下降，吸收剂水份快速蒸发。由于水份蒸发时间很短，使得反应器容积减小。NID脱硫工艺可与除尘器组合为一体，结构简单，占地面积小，物料循环倍率可达30～50次以上。正常情况下，脱硫率一般可达90%。该工艺特点：系统简洁，结构紧凑，易于布置；运行简单，运行电耗小，维护费用低；脱硫效率可达90%以上，达到环保要求；无系统腐蚀；无污水产生等。3．2主要设备关键设备为阿尔斯通国外采购，主要包括混合器、消化器、循环给料机、脉冲电磁阀、除尘器布袋滤料、阀门架、DCS控制系统、CEMS监测系统等。3．3锅炉烟气参数（实际煤种，电除尘出口）序号名称单位数值1烟气量（标态)Nm3/h9500002烟气温度℃180/1803粉尘浓度mg/Nm33004SO2浓度（标态）mg/Nm318003．4吸收剂及终产物3．4．1设计生石灰用量（每台炉）序号项目数值1设计煤含硫量1.2%2年利用小时数70003单位小时耗量3.3t/h4年耗量23100t/a3．4．2NID脱硫除尘工艺的吸收剂是CaO，是脱硫运行最主要的成本之一，吸收剂是否容易获得和吸收剂的品质是否良好，是选择半干法脱硫的最需要解决的问题。经市场调研和对沈阳周边勘察取样化验，本地区石灰石储量非常丰富。生石灰粉由石灰石煅烧取得，我公司通过招标，选取6家生石灰供应商，生石灰品质要求如下：序号项目要求1CaO纯度＞80%2CaO细度＜1mm3CaO活性3分钟温升＞40℃我公司对6家生石灰生产厂家现场取样分析，CaO各项品质指标都能够达到ALSTOM的要求。3．4．3脱硫灰处理脱硫副产品与粉煤灰一起从烟气中分离出来，是含湿量较低的固态粉末，组成中的CaSO31/2H2O十分稳定，其分解温度为436℃，与空气长期接触自然氧化成CaSO42H2O，对环境不会造成影响。3．4．4目标排放序号项目单位数值1SO2去除效率%＞902SO2排放浓度mg/Nm3＜2003粉尘排放浓度mg/Nm3＜504Ca/S（mol）＜4工程建设（＃1、2脱硫改造部分）本工程采用EPC总承包方式，即工程设计、设备及材料的供货、施工、安装、调试、试运行、培训等由承包商负责。本工程总包单位具有甲级工程设计资质，是目前中国两个和ALSTOM签定技术转让协议的环保工程公司之一，在国内承建多个并有NID运行业绩的公司。工程原则，质量高于进度。在工程进度和工程质量之间矛盾时，宁可牺牲工程进度，确保工程质量。在实际工程建设中，我方始终坚持这一原则。4．1工艺系统烟气系统流程：原有锅炉引风机出口—烟道—喷水减温装置—反应器入口烟道—流量测量装置—反应器入口弯头—反应器—FF入口沉降室—FF—增压风机入口烟道—增压风机—增压风机出口烟道—砖烟道—烟囱。系统描述：从原锅炉引风机出来的热烟气在烟道中先经过喷水减温系统，在通过独立的烟道和流量测量装置、反应器弯头，在弯头中使烟气流速增加，进入反应器混合段，在混合段中烟气同从消化混合器中来的含湿物料混合，烟气温度迅速降到80℃左右，相对湿度增加到40%以上，烟气同物料中的反应剂迅速地在反应器中发生反应，然后烟气通过静压沉降室进入到FF进行收尘，烟气从FF工艺图：4．2FF除尘器FF除尘器选用ALSTOM专用技术的长袋低压脉冲行喷吹工艺，喷吹压力0.3-0.4MPa，其中喷吹阀进口ALSTOM，滤袋进口滤材国内加工。序号.内容单位参数1布袋数量条9288/每台2过滤面积（不脱硫/脱硫时）m2270713气布比（不脱硫/脱硫时）m/min＜1.04滤袋材质

PPS+PTFE5滤袋允许使用温度℃160除尘器基本结构4．3反应器和消化器混合器反应器采用ALSTOM的专利技术，国内制作。反应器的断面为矩形，由于#1、2与＃3脱硫岛烟气流量的差异，尺寸也有所不同，反应器易冲刷的部位设计为耐磨性能良好的HARDAX400板材。烟气是通过反应器来完成脱硫化学反应的。消化器和混合器及相应的流化输送装置完成生石灰的消化、脱硫灰的循环、新鲜脱硫剂与循环灰的混合增湿工程。4．4平面布置：我公司＃1、2主机在设计和建设期间并未考虑预留脱硫除尘场地，因此，脱硫除尘系统只能布置在烟囱北侧原物资部厂房部位，并让开地下原全厂总排水管道。流化风机、水泵等辅助设备布置在除尘器钢结构下空间里。电气设备、热工控制设备及控制室则布置在新建综合楼里。2个200m3的石灰仓分别布置在脱硫岛反应器西侧，而脱硫灰库根据运输和管理需要则布置在距脱硫岛东侧50米左右。脱硫除尘岛新增设独立压缩空气房，用于输送脱硫灰和布袋除尘器清灰，脱硫空压机房和原根据我公司地质勘测情况，NID和除尘器基础采用钢筋混凝土的平板结构，工期相对较短，由于是在冬季施工，沈阳的冬季最低气温可能达到-30℃，采用了比较复杂的防冻措施，搭设防风防雨雪篷，并在篷内部敷设保温管道，内通蒸汽，篷内温度高于NID和除尘器主体结构采用钢架结构，结构牢靠，施工周期短。4．5其它系统输灰系统：BMCR工况下，每台炉脱硫灰量为10t/h。脱硫灰的输送采用正压、气力、浓相系统输至脱硫灰库，每炉设一套独立的气力输送系统，设计出力为总输出量的200%，脱硫灰库距离脱硫岛约为50米，灰库为两个容积500mCEMS系统：脱硫除尘系统进出口均设烟气在线连续监测系统（CEMS），实时监视、调整脱硫运行参数，并向沈阳市环保监测部门实时传递排放参数。主要监测项目：SO2、NOX、烟尘、O2、温度、压力。供电方式：脱硫配电装置采用一炉两段，分别由#1、2主机供电，两台增压风机6kV电源取自＃3主机6kV电源A、B段。热控系统：热控系统包括分散控制系统（DCS），火灾报警和消防控制系统。两台机组公用一套FGD-DCS系统。DCS分散控制系统选用上海新华系统。增压风机：为克服脱硫除尘系统增加的4000Pa的阻力，并考虑10%的风量裕量、20%的压头裕量以及10℃的温度裕量，每套脱硫除尘系统设1台轴流式增压风机。生产厂家为沈阳鼓风机集团相关参数如下：序号项目内容1调节类型及型号静叶可调2全压升：不脱硫工况/脱硫工况3000/5000Pa3风量：不脱硫工况/脱硫工况/m3/4效率：不脱硫工况/脱硫工况73/8%5配套电机功率/电压等级3300KW/6000V压缩空气系统：本工程压缩空气站新设3台70m3/min的双螺杆空气压缩机及配套的储气罐、冷干机等辅助设备。压缩空气用于2台布袋除尘器的喷吹气源和2台套气力输灰系统。压缩机厂家为水、汽供应系统：由于本工程旋转设备（包括空压机、冷干机、轴流增压风机等）都采用空气冷却方式，本工程工业用水量很少，主要用于CaO消化和循环灰增湿，BMCR下，用水量40t/h，且无工业废水排出。每套系统设置1个20m3水箱和2台工艺本工程少量用于加热流化底仓的汽源来自主厂房汽机5抽起源。4．6工程工期2007年10月85污染物减排情况我公司三台脱硫除尘工程投运后，烟尘、SO2排放量大幅度削减。大大改善沈阳市的大气环境，同时对完成辽宁省SO2的排放总量削减计划做出巨大贡献。内容单位实际数据脱硫效率%＞90除尘器出口粉尘浓度mg/Nm3＜50SO2排放浓度m