NID脫硫工藝在首鋼電力廠的應(yīng)用
北京成功申辦2008年夏季奧運(yùn)會(huì)后，為實(shí)現(xiàn)綠色奧運(yùn)的承諾，逐年提高大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。為減少電力廠燃煤鍋爐產(chǎn)生的SO2和煙塵污染，改善大氣環(huán)境質(zhì)量，首鋼集團(tuán)投資4590萬元，由武漢凱迪藍(lán)天科技有限公司總承包，采用半干法脫硫工藝進(jìn)行治理。本文通過對(duì)首鋼采用的NID脫硫工藝的研究，總結(jié)了工藝運(yùn)行中的問題和解決思路，以期為工藝的廣泛使用提供參照數(shù)據(jù)。
一、首鋼NID脫硫工藝簡(jiǎn)介
1、工藝原理
NID工藝的原理是利用干CaO或CaOH)2粉吸收煙氣中的SO2,反應(yīng)式為：
CaO+H2O→Ca(OH)2
Ca(OH)2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O
CaSO3.1/2H2O+3/2H2O+1/2O2→CaSO4·2H2O
NID常用的脫硫劑為CaO，石灰在一個(gè)專利設(shè)計(jì)的消化器中加水消化成Ca(OH)2，然后與從除塵器及機(jī)械除塵器除下的大量的循環(huán)灰相混合進(jìn)入增濕器，然后以流化風(fēng)為動(dòng)力借助煙道負(fù)壓的引力導(dǎo)向進(jìn)入直煙道反應(yīng)器，大量的脫硫循環(huán)灰進(jìn)入反應(yīng)器后，由于有極大的蒸發(fā)表面，有利于SO2與吸收劑之間充分的進(jìn)行反應(yīng)。由于脫硫劑是不斷循環(huán)的，脫硫劑的有效利用率高達(dá)95%以上，最終產(chǎn)物則由氣力輸送裝置外送；也可用水力沖灰或汽車運(yùn)輸?shù)确绞饺セ覉?chǎng)。
2、工藝特點(diǎn)
(1)鑒于其他干法工藝脫硫劑的利用率不高的問題，此工藝實(shí)行脫硫灰多次循環(huán)，循環(huán)倍數(shù)達(dá)到30～200倍，使脫硫劑的利用率提高到95%以上。
(2)投資少，運(yùn)行成本低，相當(dāng)于濕法的30%～50%左右。
(3)脫硫后煙氣不必再加熱，可直接排放，可節(jié)省因用GGH的大量投資，并可節(jié)省大量空間。
(4)脫硫劑要求不高，就地都能解決。
(5)終產(chǎn)物為干灰，適宜氣力輸送，可廣泛用作水泥混合材、緩凝劑、筑路、土壤改良等
(6)脫硫設(shè)備占用空間小，特別適合老電廠的改造。
二、運(yùn)行狀況
該項(xiàng)目于2005年12月23日開工，2006年12月2日完成3臺(tái)設(shè)施調(diào)試工作，12月20日完成168小時(shí)試車工作并投入運(yùn)行。從投運(yùn)以來，三臺(tái)脫硫設(shè)施總體運(yùn)行比較穩(wěn)定，能夠達(dá)到設(shè)計(jì)水平。外排煙氣SO2濃度≤100mg/Nm3、煙塵濃度≤30mg/Nm3，可削減SO2排放總量2260噸/年、煙塵84.5噸/年，取得了顯
著的環(huán)境效果，為改善大氣環(huán)境質(zhì)量作出了貢獻(xiàn)。得到了業(yè)主的肯定，但作為第一次在鋼鐵企業(yè)自備電廠的應(yīng)用，整個(gè)工藝還是出現(xiàn)了一些問題，值得我們大家思考，為下一步的推廣工作作準(zhǔn)備。
三、存在問題與改造措施
脫硫設(shè)施運(yùn)行初期存在的問題主要集中在設(shè)備方面，以及整個(gè)工藝中各個(gè)工序協(xié)調(diào)工作方面的缺陷。
1、空氣壓縮機(jī)
本系統(tǒng)中需要壓縮空氣的部分有：儀表用氣、檢修用氣、生石灰倉布袋用氣、流化風(fēng)機(jī)入口布袋用氣、FF布袋除塵器用氣等。
空氣壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)壓力為7公斤，空氣壓縮機(jī)一直運(yùn)行穩(wěn)定。進(jìn)入夏季后，隨著北京市氣溫的不斷升高，空氣壓縮機(jī)的水冷出現(xiàn)了問題。由于循環(huán)水冷卻效果不佳，造成了空壓機(jī)過熱不斷跳閘的現(xiàn)象。空壓機(jī)不能穩(wěn)定運(yùn)行，造成了一系列的問題，比如不斷的報(bào)警停機(jī)、生石灰加藥不穩(wěn)、儀表自控受限等問題，使得系統(tǒng)不得不進(jìn)入手動(dòng)狀態(tài)中。
解決方案：設(shè)置遮陽罩；加設(shè)了水冷裝置。
2、循環(huán)給料機(jī)
循環(huán)給料機(jī)連接于布袋除塵器與流化底倉與物料的混合器之間。作為NID工藝中物料循環(huán)的核心設(shè)備，循環(huán)給料機(jī)保證了整個(gè)工藝中吸收劑的循環(huán)倍率，控制Ca/S在1.1~1.3之間。循環(huán)給料機(jī)是Alstom公司提供的專用設(shè)備，在2#脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，出現(xiàn)了循環(huán)給料機(jī)的主軸與外部電機(jī)的連接處斷裂的現(xiàn)象，使得循環(huán)給料機(jī)無法完成吸收劑的循環(huán)過程，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。由于班組對(duì)系統(tǒng)的不熟悉，造成手動(dòng)操作時(shí)系統(tǒng)的加水量與加灰量無法正好滿足工藝要求，為了保證足夠的脫硫效率，因此出現(xiàn)了物料過濕的現(xiàn)象。物料濕度過大就會(huì)在循環(huán)給料機(jī)中堵灰，在給料機(jī)內(nèi)出現(xiàn)物料的死區(qū)，久而久之就會(huì)在結(jié)垢（強(qiáng)度最大時(shí)，類似水泥的強(qiáng)度）。循環(huán)給料機(jī)的電機(jī)負(fù)荷增大，由于設(shè)計(jì)時(shí)主軸可以承受足夠的強(qiáng)度，因此問題轉(zhuǎn)移到了主軸與點(diǎn)擊的連接處。使得連接處斷裂。
解決方案：
(1)暫時(shí)的解決方案為焊接，但是由于電機(jī)要承受非常大的負(fù)荷，因此經(jīng)過調(diào)查不建議用焊接的方式，為了能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行建議進(jìn)行更換主軸。
(2)建議每周最少進(jìn)行一次循環(huán)給料機(jī)物料的水分測(cè)定。發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)清理。
(3)最好能使系統(tǒng)一直處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，如果由于突發(fā)事件無法滿足系統(tǒng)在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，一定要控制得當(dāng)系統(tǒng)的加水量，不至于系統(tǒng)內(nèi)吸收劑水分過大？梢酝ㄟ^系統(tǒng)中幾個(gè)比較明顯的現(xiàn)象來判斷吸收劑水分是否過大（比如：反應(yīng)器彎頭壓差變大、消化器報(bào)警、出口煙氣溫度變化等。
3、混合器
混合器在脫硫工藝中的作用，布置在消化器與煙道反應(yīng)器的中間。主要的作用一是可以起到物料與水的混合作用，采用的雙軸攪拌設(shè)置，來達(dá)到物料與水的充分的混合，使得物料的含水率在3%左右；二是在NID系統(tǒng)中使物料循環(huán)的作用。三是使在消化器中未反應(yīng)的物料能有機(jī)會(huì)再與水進(jìn)行消化反應(yīng)；旌掀魇茿lstom公司提供的專用設(shè)備。在運(yùn)行過程中，出現(xiàn)了一些故障。包括：混合器攪拌葉片，變形脫落；混合器電機(jī)的跳閘；混合器放灰口自動(dòng)放灰困難；流化噴嘴堵塞等一系列的問題？梢园l(fā)現(xiàn)，三類問題出現(xiàn)的原因都是由于混合器內(nèi)部物料混合不均勻，有的地方水分大，有的地方水分少。這樣在混合器內(nèi)部就會(huì)出現(xiàn)物料的死去，長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行就會(huì)出現(xiàn)結(jié)塊板結(jié)的現(xiàn)象。由于板結(jié)，主軸帶的葉片結(jié)構(gòu)的阻力變大，電機(jī)負(fù)荷變大。在混合器內(nèi)部的壁上，有一層比較厚的板結(jié)就會(huì)把自動(dòng)放灰口堵塞。
解決方案：
(1)調(diào)整工藝參數(shù)，使得系統(tǒng)的加水量與加灰量相匹配，這樣保證系統(tǒng)的盡量避免物料堵塞的現(xiàn)象。
(2)混合器葉片在廠家進(jìn)行安裝的時(shí)候，使用的螺絲固定帶點(diǎn)焊的方式，再重新更換了新的葉片以后，用滿焊的方式把葉片安裝在主軸上面，保證葉片可以承受大的負(fù)荷。
(3)注意混合器溫度的變化，在溫度在無故升溫的時(shí)候一定要進(jìn)行檢查，排除物料的堵塞造成的設(shè)備損壞的可能，同時(shí)每個(gè)交接班要檢查混合器的工作狀況，作為整個(gè)工藝的比較核心的部件，要重點(diǎn)檢查。
(4)混合器中為了使物料能夠在其中充分混合，有一路流化風(fēng)進(jìn)入到混合器中。流化風(fēng)進(jìn)入混合器布置有噴嘴，通過噴吹使得物料與水分充分混合，對(duì)于噴嘴的解決方式為在噴嘴上設(shè)置保護(hù)裝置，不僅可以保證噴嘴不受石灰的影響同時(shí)可以保證加濕的均勻。
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