增濕灰循環(huán)脫硫技術(shù)

從鍋爐來的未處理的熱煙氣交替通過一級電除塵器進(jìn)入到NID反應(yīng)器的過程中，經(jīng)歷了氣體分散劑，自由流體接觸，飛灰和石灰粉末噴濕等階段。它的組成物被粉末中的堿性組分快速吸收。與此同時水蒸發(fā)使煙氣溫度到達(dá)SO2的最佳吸收溫度。氣體分布、粉末流速和分布、增濕水量的有效控制確保了SO2最適宜脫除率的最佳條件。

處理過的廢煙氣流經(jīng)脫硫后除塵器，在這里煙氣中的粉塵被脫除。顆粒除塵器出口的煙氣由引風(fēng)機(jī)輸送到煙囪。收集下來的固體顆粒通過增濕系統(tǒng)再循環(huán)到NID系統(tǒng)。漏斗控制粉末掉到殘渣斗，以便進(jìn)一步處理。

NID系統(tǒng)往往采用生石灰(CaO)或消石灰(Ca(OH)2)作為吸收劑。當(dāng)石灰消耗量高時，一般采用生石灰作為吸收劑，這是因為同等工效比較，生石灰的重量比消石灰的重量要小得多。當(dāng)使用消石灰時，就可以去除在石灰消化器內(nèi)石灰消化的工序。如果使用生石灰，有必要采用石灰消化器。

NID工序可以在不同質(zhì)量的石灰下工作，只要石灰能提供足夠的活性CaO。石灰顆粒尺寸應(yīng)充分小以便于消化。如果顆粒不夠小，在消化之前石灰應(yīng)被粉碎。

吸收劑存放在分散的儲藏地坑倉中，由地坑倉輸送到石灰倉，再送到消化器中。交替的，地坑倉位于消化器附近以便于吸收劑可以直接從地坑進(jìn)入到消化器。

石灰斗裝備有不同容量CaO或Ca(OH)2的進(jìn)料器，這由NIDIC系統(tǒng)控制。從倉斗進(jìn)料器中投入到消化器或直接混合的CaO或Ca(OH)2的量經(jīng)過測量，測量信號反饋到NIDIC控制器。

增濕灰循環(huán)脫硫技術(shù)是ABB公司開發(fā)的一種半干法脫硫技術(shù)。該技術(shù)是從鍋爐的空預(yù)器出來的煙氣，經(jīng)一級電除塵器及引風(fēng)機(jī)后，再經(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)。在降溫和增濕的條件下，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)入脫硫后除塵器收集凈化。經(jīng)過脫硫后除塵器的捕集，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)。凈化后的煙氣比露點溫度高15℃左右，無須再熱，經(jīng)過引風(fēng)機(jī)排入煙囪。

控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)混合器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，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，也可用汽車運輸?shù)确绞剿椭粱覉觥?/p>

傳統(tǒng)的干法(半干法)煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝是將水和石灰配制成濃度為35~50的漿液或?qū)⑺苯訃娙霟煔庵幸越档蜔煔鉁囟?，形成必要的反?yīng)條件。獨特的NID工藝將水均勻分配到循環(huán)灰粒子表面，在一體化的增濕器中加水增濕使循環(huán)灰的水份含量從2增加到5左右，然后以流化風(fēng)為動力借助煙道負(fù)壓進(jìn)入截面為矩形的脫硫反應(yīng)器。含5水分的循環(huán)灰由于具有極好的流動性，克服了傳統(tǒng)的干法(半干法)脫硫工藝可能出現(xiàn)的粘壁問題。

NID工藝中，循環(huán)物料量比傳統(tǒng)的干法(半干法)脫硫工藝大，且水份均勻的分布在循環(huán)灰粒子表面，使得大量的脫硫循環(huán)灰進(jìn)入反應(yīng)器后可形成非常大的蒸發(fā)表面積，因此水份蒸發(fā)很快，煙氣中循環(huán)灰的干燥時間大大縮短。煙氣溫度很快從140℃左右冷卻到70℃左右，煙氣相對濕度則很快增加到40~50，形成了最佳的脫硫反應(yīng)環(huán)境，從而大大縮短了煙氣在反應(yīng)器中所需的停留時間。NID工藝良好的脫硫反應(yīng)環(huán)境，保證了在采用較小尺寸反應(yīng)器的情況下也能夠達(dá)到很高的脫硫效率，減少了占地面積和初投資。NID反應(yīng)器比傳統(tǒng)干法煙氣脫硫的脫硫塔小很多，這種結(jié)構(gòu)的縮小同時能使煙氣的相對濕度充分增加，有利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。

由于煙氣溫度的降低及濕度的增加，使得煙氣中的SO2等酸性氣體分子更容易在吸收劑的表面冷凝、吸附并離子化，對提高脫硫效率非常有利;另外，由于循環(huán)灰顆粒間的劇烈摩擦，使得被鈣鹽硬殼所覆蓋的未反應(yīng)部分吸收劑重新暴露出來繼續(xù)參加反應(yīng)(表面更新作用)。同時，因吸收劑是在混合器中預(yù)先混合、增濕并多次循環(huán)的，故吸收劑的有效利用率很高;新鮮吸收劑的連續(xù)補充和大量脫硫灰的循環(huán)，經(jīng)過增濕混合，使吸收劑在反應(yīng)器始終維持著較高的有效濃度，這就確保了較高的脫硫效率。

該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→CaSO3·1/2H2O 1/2H2O

Ca(OH)2 2HCl 2H2O→CaCl2·4H2O

CaSO3·1/2H2O 3/2H2O 1/2O2→CaSO4·2H2O

Ca(OH)2 CO2→CaCO3 H2O

Ca(OH)2 SO3→CaSO4 H2O

送入到NID系統(tǒng)中的水的數(shù)量與經(jīng)過NID反應(yīng)器進(jìn)口和出口間氣體的溫度相關(guān)(所謂的"噴射降溫")。噴射降溫越大，蒸發(fā)的水量越多。

一般來說，吸收效率和石灰利用率與離開反應(yīng)器的相關(guān)增濕煙氣息息相關(guān)。出口溫度越靠近水的絕熱飽和溫度，石灰利用率越高。最終產(chǎn)物的運輸工具不受什么限制。最適宜的溫度通常在"逼近溫度"上下15-20度。

SO2是煙氣中相對"惰性"的組分，反應(yīng)器出口溫度保持在露點附近時(例如更高的相關(guān)濕度條件下)，單個顆粒在表面保持有更長時間的水膜，這樣推進(jìn)了SO2和Ca(OH)2間的反應(yīng)。吸收的程度和石灰利用的化學(xué)計算可以被優(yōu)化。

SO3和氫化物(HCl，HF等)比SO2酸性更強。在反應(yīng)條件下，在SO2被吸收的同時它們幾乎完全被吸收。在數(shù)量適中條件下，酸性氫化物對SO2脫除扮演了援助的角色，因為氫化物的鈣鹽是具有吸濕特性的，這樣使"烘干小液滴"在潮濕條件下保持更長時間，于是加強了由低"逼近溫度"得到的最佳條件。

1.NID技術(shù)克服了其他干法(半干法)脫硫工藝脫硫劑消化系統(tǒng)的復(fù)雜性及運用中產(chǎn)生的一系列粘結(jié)、堵塞、崩塌等嚴(yán)重問題。生石灰消化及增濕的一體化設(shè)計不僅對提高脫硫效率十分有利，同時也降低了吸收劑消化系統(tǒng)的投資和維修費用。

2.利用循環(huán)灰攜帶水份，當(dāng)水與大量的粉塵接觸時，不再呈現(xiàn)水滴的形式，而是在粉塵顆粒的表面形成水膜，在盡可能短的時間內(nèi)形成溫度和濕度適合的理想反應(yīng)環(huán)境。同時也克服了傳統(tǒng)半干法活化反應(yīng)器中可能出現(xiàn)的粘壁問題。

3.NID技術(shù)的煙氣在反應(yīng)器內(nèi)停留時間只須1秒左右，可有效降低脫硫反應(yīng)器高度。

4.采用普通壓力噴嘴，不需要大量的霧化空氣，可節(jié)約壓縮空氣站的投資和運行費用。

5.整個裝置結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小，運行可靠。裝置的負(fù)荷適應(yīng)性好。

6.脫硫付產(chǎn)物為干態(tài)，系統(tǒng)無污水產(chǎn)生。脫硫渣流動性好。

7.對所須吸收劑要求不高，可廣泛取得;循環(huán)灰的循環(huán)倍率可達(dá)30~150倍，使吸收劑的利用率提高到95以上。

8.通過減少反應(yīng)器的尺寸和占地面積降低以及避免采用復(fù)雜的消化制備系統(tǒng)，大大降低了初投資和運行費用。

9.無單獨CaO消化、輸送、存儲系統(tǒng)，現(xiàn)場干凈，文明生產(chǎn)。

10.脫硫后煙氣不必再加熱，可直接排放，脫硫后煙氣溫度達(dá)到70~75℃，高于酸露點15℃以上，對風(fēng)機(jī)、煙道、煙囪系統(tǒng)無腐蝕。

11.脫硫劑要求不高，就地都可解決，價廉易得。

12.脫硫效率高，脫硫效率可達(dá)92左右。