NID煙氣脫硫工藝在我公司應(yīng)用(沈陽)

NID半干法煙氣脫硫工藝在我公司的應(yīng)用馬東沈陽華潤熱電有限公司【摘要】我公司地處沈陽市內(nèi)，各級環(huán)保部門要求十分嚴(yán)格。在煙氣脫硫系統(tǒng)新建和改建工作中，各方面專家給予了很大的關(guān)注和支持，最終選擇了NID半干法工藝。目前三套脫硫系統(tǒng)運行基本穩(wěn)定，投入率符合要求，各項指標(biāo)正常。完全滿足環(huán)保部門的要求。【關(guān)鍵詞】煙氣脫硫工藝介紹選擇應(yīng)用1概述本文論述了NID脫硫工藝及其配套裝置在沈陽華潤熱電有限公司鍋爐煙氣脫硫工程的應(yīng)用。NID脫硫工藝具有占地小、投資少、設(shè)備簡單、性能可靠、布置靈活、運行阻力低、檢修維護方便等特點，比較適合100-200MW機組煙氣脫硫改造工程。沈陽華潤電力有限公司總裝機容量3×200MW機組，分別于1990、1991和2007年投入運行，＃1、2機組配套哈爾濱鍋爐廠670t/h的煤粉超高壓蒸汽再循環(huán)鍋爐，鍋爐排煙經(jīng)三級靜電除塵器收塵后由煙囪排入大氣。燃料煤設(shè)計為鐵法褐煤。2007年新建一臺200MW機組，同期配套安裝NID半干法脫硫除塵系統(tǒng)。根據(jù)國家和地方政府的相關(guān)環(huán)保政策，新建機組必須同期對老機組進行脫硫除塵改造。我公司于2007年3月啟動原兩臺機組的煙氣脫硫除塵工程。經(jīng)論證我公司同樣選用ALSTOM的NID脫硫除塵工藝。2脫硫除塵工藝的選擇目前市場上有多種脫硫工藝，我公司于2005年新建3號機組時開始論證脫硫除塵工藝方案，結(jié)合我公司水源為沈陽市郊地下水用水緊張、場地狹小等因素，對比濕法脫硫工藝、半干法脫硫工藝各自優(yōu)缺點，遵循“技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、運行可靠、維護方便”的方針，滿足國家和地方環(huán)保政策的原則。對市場上多種脫硫除塵工藝進行了深入調(diào)研。濕法脫硫：濕法脫硫的吸收與再生、副產(chǎn)物的處理等是在濕狀態(tài)下進行的，常見的工藝系統(tǒng)有石灰石－石膏濕法、簡易濕法、海水脫硫等，其中石灰石-石膏法脫硫工藝是目前應(yīng)用較廣泛的濕式脫硫方法。目前濕法脫硫市場占有率達到85%以上，技術(shù)也比較成熟，國內(nèi)外大型機組普遍采用。半干法脫硫：脫硫過程中有少量工藝水投入，但脫硫產(chǎn)物最終是以干態(tài)的形式出現(xiàn)。半干法脫硫主要以脫硫除塵一體化脫硫工藝NID、CFB、SDA噴霧干燥等工藝為代表，在國家有關(guān)部門的技術(shù)指南、火電廠設(shè)計規(guī)程上均限于在中小機組或老機組上實施。石灰石—石膏濕法煙氣脫硫方案初投資高，運行費用也高，占地面積大，維護量大，同時需要對煙囪防腐，不適合改造機組；NID、CFB和SDA半干法煙氣脫硫方案初投資相當(dāng)，煙塵及二氧化硫排放滿足環(huán)保要求，運行費用最省，煙囪無需防腐。根據(jù)國家環(huán)境保護總局文件(環(huán)發(fā)[2002]26號)《燃煤二氧化硫排放污染防治技術(shù)政策》第條的規(guī)定，電廠老機組進行煙氣脫硫的技術(shù)路線是：燃用含硫量<2%煤的中小電廠鍋爐(≤200MW)，或是剩余壽命低于10年的老機組建設(shè)煙氣脫硫設(shè)施時，在保證達標(biāo)排放，并滿足SO2排放總量控制要求的前提下，宜優(yōu)先采用半干法、干法或其它費用較低的成熟技術(shù)。遼寧周邊地區(qū)的煤種含硫量不高，以NID、CFB及SDA為代表的半干法脫硫技術(shù)脫硫效率可達到90%以上，能夠滿足國家有關(guān)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和省、市環(huán)保部門的限期治理要求。NID工藝適用性2．1在我國電力行業(yè)，我公司機組屬于中小型機組，NID脫硫除塵工藝相對濕法脫硫工藝系統(tǒng)簡單，投資價格低廉，符合國家和地方相關(guān)環(huán)保政策。2．2由于我公司＃3機組擴建場地較小，＃1、2老機組改造沒有預(yù)留脫硫位置，布置脫硫除塵系統(tǒng)設(shè)備比較緊張，相對半干法CFB和SDA幾種工藝，由于NID工藝不設(shè)占地面積較大專用的反應(yīng)塔，只是煙道反應(yīng)器，NID在場地布置上更有優(yōu)勢，這也是NID相對其它脫硫工藝的優(yōu)勢。2．3半干法吸收劑品質(zhì)要求較高，我公司在吸收劑獲取上有明顯優(yōu)勢。周邊本溪、遼陽石灰石礦資源豐富，品質(zhì)合格。取樣品質(zhì)全部達到和超過ALSTOM的要求。2．4相對濕法脫硫，由于其排煙溫度較高，高于煙氣露點溫度20℃以上，半干法脫硫工藝不需要煙囪防腐，節(jié)省了防腐費用并節(jié)省了三2．5相對濕法脫硫，系統(tǒng)簡單，半干法運行比較簡單，啟停方便，電耗更低。2．6相對SDA和CFB兩種工藝，NID工藝在國內(nèi)有更多的運行業(yè)績。我公司通過在以上三種工藝之間選擇，通過技術(shù)、商務(wù)比較最終選擇ALSTOM技術(shù)的NID脫硫除塵工藝，由武漢凱迪藍(lán)天科技有限公司總承包。3NID工藝介紹3．1NID脫硫除塵一體化工藝NID利用含有CaO的吸收劑或消石灰（氫氧化鈣）與二氧化硫反應(yīng)生成CaSO3和CaSO4。除塵器收集下來有一定堿性的粉塵與CaO混合增濕后再進入反應(yīng)器入口煙道和沉降室，反復(fù)循環(huán)。NID工藝特征是吸收劑的低濕度和高比例循環(huán)。在吸收劑的大表面積和低濕度作用下，煙溫快速下降，吸收劑水份快速蒸發(fā)。由于水份蒸發(fā)時間很短，使得反應(yīng)器容積減小。NID脫硫工藝可與除塵器組合為一體，結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，物料循環(huán)倍率可達30～50次以上。正常情況下，脫硫率一般可達90%。該工藝特點：系統(tǒng)簡潔，結(jié)構(gòu)緊湊，易于布置；運行簡單，運行電耗小，維護費用低；脫硫效率可達90%以上，達到環(huán)保要求；無系統(tǒng)腐蝕；無污水產(chǎn)生等。3．2主要設(shè)備關(guān)鍵設(shè)備為阿爾斯通國外采購，主要包括混合器、消化器、循環(huán)給料機、脈沖電磁閥、除塵器布袋濾料、閥門架、DCS控制系統(tǒng)、CEMS監(jiān)測系統(tǒng)等。3．3鍋爐煙氣參數(shù)（實際煤種，電除塵出口）序號名稱單位數(shù)值1煙氣量（標(biāo)態(tài))Nm3/h9500002煙氣溫度℃180/1803粉塵濃度mg/Nm33004SO2濃度（標(biāo)態(tài)）mg/Nm318003．4吸收劑及終產(chǎn)物3．4．1設(shè)計生石灰用量（每臺爐）序號項目數(shù)值1設(shè)計煤含硫量1.2%2年利用小時數(shù)70003單位小時耗量3.3t/h4年耗量23100t/a3．4．2NID脫硫除塵工藝的吸收劑是CaO，是脫硫運行最主要的成本之一，吸收劑是否容易獲得和吸收劑的品質(zhì)是否良好，是選擇半干法脫硫的最需要解決的問題。經(jīng)市場調(diào)研和對沈陽周邊勘察取樣化驗，本地區(qū)石灰石儲量非常豐富。生石灰粉由石灰石煅燒取得，我公司通過招標(biāo)，選取6家生石灰供應(yīng)商，生石灰品質(zhì)要求如下：序號項目要求1CaO純度＞80%2CaO細(xì)度＜1mm3CaO活性3分鐘溫升＞40℃我公司對6家生石灰生產(chǎn)廠家現(xiàn)場取樣分析，CaO各項品質(zhì)指標(biāo)都能夠達到ALSTOM的要求。3．4．3脫硫灰處理脫硫副產(chǎn)品與粉煤灰一起從煙氣中分離出來，是含濕量較低的固態(tài)粉末，組成中的CaSO31/2H2O十分穩(wěn)定，其分解溫度為436℃，與空氣長期接觸自然氧化成CaSO42H2O，對環(huán)境不會造成影響。3．4．4目標(biāo)排放序號項目單位數(shù)值1SO2去除效率%＞902SO2排放濃度mg/Nm3＜2003粉塵排放濃度mg/Nm3＜504Ca/S（mol）＜4工程建設(shè)（＃1、2脫硫改造部分）本工程采用EPC總承包方式，即工程設(shè)計、設(shè)備及材料的供貨、施工、安裝、調(diào)試、試運行、培訓(xùn)等由承包商負(fù)責(zé)。本工程總包單位具有甲級工程設(shè)計資質(zhì)，是目前中國兩個和ALSTOM簽定技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議的環(huán)保工程公司之一，在國內(nèi)承建多個并有NID運行業(yè)績的公司。工程原則，質(zhì)量高于進度。在工程進度和工程質(zhì)量之間矛盾時，寧可犧牲工程進度，確保工程質(zhì)量。在實際工程建設(shè)中，我方始終堅持這一原則。4．1工藝系統(tǒng)煙氣系統(tǒng)流程：原有鍋爐引風(fēng)機出口—煙道—噴水減溫裝置—反應(yīng)器入口煙道—流量測量裝置—反應(yīng)器入口彎頭—反應(yīng)器—FF入口沉降室—FF—增壓風(fēng)機入口煙道—增壓風(fēng)機—增壓風(fēng)機出口煙道—磚煙道—煙囪。系統(tǒng)描述：從原鍋爐引風(fēng)機出來的熱煙氣在煙道中先經(jīng)過噴水減溫系統(tǒng)，在通過獨立的煙道和流量測量裝置、反應(yīng)器彎頭，在彎頭中使煙氣流速增加，進入反應(yīng)器混合段，在混合段中煙氣同從消化混合器中來的含濕物料混合，煙氣溫度迅速降到80℃左右，相對濕度增加到40%以上，煙氣同物料中的反應(yīng)劑迅速地在反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)，然后煙氣通過靜壓沉降室進入到FF進行收塵，煙氣從FF工藝圖：4．2FF除塵器FF除塵器選用ALSTOM專用技術(shù)的長袋低壓脈沖行噴吹工藝，噴吹壓力0.3-0.4MPa，其中噴吹閥進口ALSTOM，濾袋進口濾材國內(nèi)加工。序號.內(nèi)容單位參數(shù)1布袋數(shù)量條9288/每臺2過濾面積（不脫硫/脫硫時）m2270713氣布比（不脫硫/脫硫時）m/min＜1.04濾袋材質(zhì)

PPS+PTFE5濾袋允許使用溫度℃160除塵器基本結(jié)構(gòu)4．3反應(yīng)器和消化器混合器反應(yīng)器采用ALSTOM的專利技術(shù)，國內(nèi)制作。反應(yīng)器的斷面為矩形，由于#1、2與＃3脫硫島煙氣流量的差異，尺寸也有所不同，反應(yīng)器易沖刷的部位設(shè)計為耐磨性能良好的HARDAX400板材。煙氣是通過反應(yīng)器來完成脫硫化學(xué)反應(yīng)的。消化器和混合器及相應(yīng)的流化輸送裝置完成生石灰的消化、脫硫灰的循環(huán)、新鮮脫硫劑與循環(huán)灰的混合增濕工程。4．4平面布置：我公司＃1、2主機在設(shè)計和建設(shè)期間并未考慮預(yù)留脫硫除塵場地，因此，脫硫除塵系統(tǒng)只能布置在煙囪北側(cè)原物資部廠房部位，并讓開地下原全廠總排水管道。流化風(fēng)機、水泵等輔助設(shè)備布置在除塵器鋼結(jié)構(gòu)下空間里。電氣設(shè)備、熱工控制設(shè)備及控制室則布置在新建綜合樓里。2個200m3的石灰倉分別布置在脫硫島反應(yīng)器西側(cè)，而脫硫灰?guī)旄鶕?jù)運輸和管理需要則布置在距脫硫島東側(cè)50米左右。脫硫除塵島新增設(shè)獨立壓縮空氣房，用于輸送脫硫灰和布袋除塵器清灰，脫硫空壓機房和原根據(jù)我公司地質(zhì)勘測情況，NID和除塵器基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土的平板結(jié)構(gòu)，工期相對較短，由于是在冬季施工，沈陽的冬季最低氣溫可能達到-30℃，采用了比較復(fù)雜的防凍措施，搭設(shè)防風(fēng)防雨雪篷，并在篷內(nèi)部敷設(shè)保溫管道，內(nèi)通蒸汽，篷內(nèi)溫度高于NID和除塵器主體結(jié)構(gòu)采用鋼架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)牢靠，施工周期短。4．5其它系統(tǒng)輸灰系統(tǒng)：BMCR工況下，每臺爐脫硫灰量為10t/h。脫硫灰的輸送采用正壓、氣力、濃相系統(tǒng)輸至脫硫灰?guī)?，每爐設(shè)一套獨立的氣力輸送系統(tǒng)，設(shè)計出力為總輸出量的200%，脫硫灰?guī)炀嚯x脫硫島約為50米，灰?guī)鞛閮蓚€容積500mCEMS系統(tǒng)：脫硫除塵系統(tǒng)進出口均設(shè)煙氣在線連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS），實時監(jiān)視、調(diào)整脫硫運行參數(shù)，并向沈陽市環(huán)保監(jiān)測部門實時傳遞排放參數(shù)。主要監(jiān)測項目：SO2、NOX、煙塵、O2、溫度、壓力。供電方式：脫硫配電裝置采用一爐兩段，分別由#1、2主機供電，兩臺增壓風(fēng)機6kV電源取自＃3主機6kV電源A、B段。熱控系統(tǒng)：熱控系統(tǒng)包括分散控制系統(tǒng)（DCS），火災(zāi)報警和消防控制系統(tǒng)。兩臺機組公用一套FGD-DCS系統(tǒng)。DCS分散控制系統(tǒng)選用上海新華系統(tǒng)。增壓風(fēng)機：為克服脫硫除塵系統(tǒng)增加的4000Pa的阻力，并考慮10%的風(fēng)量裕量、20%的壓頭裕量以及10℃的溫度裕量，每套脫硫除塵系統(tǒng)設(shè)1臺軸流式增壓風(fēng)機。生產(chǎn)廠家為沈陽鼓風(fēng)機集團相關(guān)參數(shù)如下：序號項目內(nèi)容1調(diào)節(jié)類型及型號靜葉可調(diào)2全壓升：不脫硫工況/脫硫工況3000/5000Pa3風(fēng)量：不脫硫工況/脫硫工況/m3/4效率：不脫硫工況/脫硫工況73/8%5配套電機功率/電壓等級3300KW/6000V壓縮空氣系統(tǒng)：本工程壓縮空氣站新設(shè)3臺70m3/min的雙螺桿空氣壓縮機及配套的儲氣罐、冷干機等輔助設(shè)備。壓縮空氣用于2臺布袋除塵器的噴吹氣源和2臺套氣力輸灰系統(tǒng)。壓縮機廠家為水、汽供應(yīng)系統(tǒng)：由于本工程旋轉(zhuǎn)設(shè)備（包括空壓機、冷干機、軸流增壓風(fēng)機等）都采用空氣冷卻方式，本工程工業(yè)用水量很少，主要用于CaO消化和循環(huán)灰增濕，BMCR下，用水量40t/h，且無工業(yè)廢水排出。每套系統(tǒng)設(shè)置1個20m3水箱和2臺工藝本工程少量用于加熱流化底倉的汽源來自主廠房汽機5抽起源。4．6工程工期2007年10月85污染物減排情況我公司三臺脫硫除塵工程投運后，煙塵、SO2排放量大幅度削減。大大改善沈陽市的大氣環(huán)境，同時對完成遼寧省SO2的排放總量削減計劃做出巨大貢獻。內(nèi)容單位實際數(shù)據(jù)脫硫效率%＞90除塵器出口粉塵濃度mg/Nm3＜50SO2排放濃度m