法国ALSTOM公司的NID 烟气脱硫技术
NID ( new integrated desulfurization) 工艺是法国ALSTOM公司上世纪80 年代初研发的一种能适于多组分有毒废气治理和电站烟气脱硫的新型一体化干法脱硫工艺。其工艺流程如图1。
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它主要由几个互相结合的工艺过程组成:
① 吸收剂的制备;
② HCl、SO2 及其它酸性气体的烟气吸收;
③ 二垩英、重金属物质的收集;
④ 细微颗粒的收集。
1 吸收剂的制备
见图2。
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吸收剂的制备主要在混合、加湿器中完成。在吸收剂混合增湿装置中把电除尘器或布袋除尘器捕集下来的具有一定碱性的循环飞灰、新补充的脱硫剂、水分按照一定比例混合, 使之含有适量水分, 又能自由流动。吸收剂吸收酸性成分的效率与吸收剂的湿度及温度密切相关。为保证增湿的吸收剂能均匀地分布到烟气流中, 增湿混合后的吸收剂应呈自由流动状态, 具有极大的表面积, 利于固、液、气三相反应, 避免造成对黏着物或浆状物的处理, 因此吸收剂的含湿量控制非常关键, 含湿量过高, 混合灰的流动性能降低,不利于它们的均匀分布; 含湿量过小, 虽然流动性好了, 但CaO 消化不完全, 不能有效地转化为Ca(OH)2,当进入烟道反应器中时, 在热的烟气氛围中, 粉尘表面水分马上蒸发降临到临界水分以下, 不利于酸性物质的吸收。此外吸收酸性成分的反应条件还与温度有关。大量的工程及实验研究表明, 反应器出口处的温度保持在80 ℃～140 ℃, 循环灰的含湿量以3%～7%左右为最佳。
2 HCl、SO2 及其它酸性气体的烟气吸收
见图3。
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将吸收剂注入除尘器入口烟道( 立式反应器) 中,特殊设计的气体分配器可确保进入烟气中的吸收剂能够均匀分布, 利用石灰石(CaO) 或熟石灰Ca(OH)2 吸收SO2 的原理, 在热态烟气的氛围中吸收剂表面水分被蒸发, 烟气湿度增加温度降低, 烟气中的SO2、HCl 等酸性组份被吸收, 生成的CaSO3·1/2H2O 和CaCl2·4H2O在整个吸收反应中, 其主要化学反应式是:
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 二垩英、重金属物质的收集
来自储仓中的活性炭粉末被喷射器喷入吸收剂制备装置, 进入烟气中以其巨大的活性表面吸收Hg等重金属及二垩英等污染物。
4 细微颗粒的收集
在立式反应器中反应后的烟气进入布袋除尘器( 或电除尘器) 颗粒状粉尘被除尘器所收集, 被收集的颗粒的主要部分经加湿器加湿后被再循环至NID 反应装置, 设于料斗中的料位控制系统可自动控制进入最终产物储仓的产物量。
5 烧结烟气脱硫工艺设备及运行维护等方面的特点
5.1 净化工艺的特点
反应温度低, 比表面积大, 反应力强; 流程运行温度低, 脱硫率高; 属干法净化, 无水滴, 无腐蚀; 对烟气粉尘负荷变化不敏感; 反应剂廉价而易制备。
5.2 在设施设备布置上的特点
反应器设计结构紧凑,占地面积小; 与环境友好,无新增污染; 设备可标准化, 安装检修容易; 反应器的循环流化床结构独特简单。
5.3 在运行和维护方面的特点
投资较低; 无灰浆装置, 节约能源; 直接使用CaO,运行成本较低; 反应剂利用率高; 终产物为“干法”固态; 设备少, 维护费用低; 无腐蚀因而维护费用低(无水喷淋, SO3 100%去除) ; 无喷嘴无雾化器, 因而易维护。
6 阿尔斯通公司烧结NID 脱S 工艺应用实例
阿尔斯通公司的烧结烟气净化技术, 首先在米塔尔阿赛洛集团的法国Sollac 钢铁厂( 马赛附近) 572m2烧结机上得到应用。目前已运行一年多, 经验收已达到欧盟对烟气排放标准。该技术应用是成功的。
6.1 主要运行参数
烧结机规格及能力: 572 m2, 21 000 t/d ;
烧结机总烟气量: 140 万m3/h;
脱硫烟气量: 70 万m3/h;
尾部除尘器: 布袋除尘器。
6.2 净化结果
见表1。
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由于用户要求SO2 的排放浓度低于225 mg/Nm3即可, 因此只处理一半烟气, 此浓度还可以按要求下降。
阿尔斯通公司的NID 脱S 技术目前广泛应用于火力发电厂及相关产生SO2、PCDD/F( 二垩英) 及碱金属和重金属污染的工业炉窑( 如垃圾焚烧炉) 、玻璃窑及有色冶炼工厂等。在Sollac 烧结厂的使用成功, 可为我国已有烧结厂和再建的烧结厂( 球团厂) 及自备电厂、热风炉烟气的脱S 所借鉴。
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