NID烟气脱硫反应器设计.pdf

烟 气 污 染 治 理 NID 烟气脱硫反应器设计 胡 1 朱明伦 2 张正洁 1 曲景宏 3 孙建华 3 1.沈阳环境科学研究院, 沈阳 110016; 2.辽宁高科节能热电设计研究院, 沈阳 110141; 3.辽宁科林环保工程有限责任公司, 沈阳 110034 摘要 NID 烟气脱硫技术是新一代的高效干法烟气脱硫技术。 反应器是脱硫系统中的关键设备之一, 其结构对脱硫 效率有很大影响。 对 NID 烟气脱硫工艺、反应器的主要结构、设计原理和关键参数进行详细地介绍, 为脱硫设计提供 参考。 关键词 新型一体化脱硫 烟气脱硫 反应器 0 引言 NID Novel Integrated Desulfurization 烟气脱硫技术 是ALSTOM 公司在传统干法 半干法脱硫技术的基础 上,研究开发出来的新一代干法烟气脱硫技术 ,其具 有占地面积小, 脱硫效率高,运行简单可靠等特点 ,尤 其适用于国内燃煤电厂中小型老机组的脱硫改造和 垃圾焚烧厂烟气处理 。我国自 1998 年引进 NID烟气 脱硫技术以来,NID 已成功应用在国内多个机组。脱 硫公司在引进NID 技术时大多采用就某个具体项目 同ALSTOM 公司进行合作方式 ,NID工艺中关键技术 和设备由ALSTOM 公司设计 。纵观目前现已发表的 关于NID 烟气脱硫技术相关方面的文献 ,大多是描述 NID工艺或 NID示范工程, 对NID 工艺的关键设备反 应器的设计则描述较少 。因此本文较详细地介绍了 NID 反应器的设计, 为脱硫设计提供参考 。 1 NID脱硫工艺和工程应用 NID脱硫工艺流程如图 1 所示 [ 1-3] 。由空气预热 器出来的烟气从反应器的底部进入 ,与从混合器输送 的新鲜脱硫吸收剂及循环灰充分接触, 烟气与物料气 固两相呈气力输送状态, 在烟气夹带固体颗粒向上流 动的过程中烟气降温增湿并发生脱硫反应, 脱出 SO2 的烟气从反应器的顶部进入电除尘器 或布袋除尘 器 ,在此分离出固体颗粒, 然后烟气进入引风机, 经 烟囱排入大气。从电除尘器 或布袋除尘器 底部分离 出的颗粒,一部分送入排灰系统,其余部分则经螺旋输 送机送至混合器,同时在消化器中加入 CaO 和水,CaO 消化成高活性的 Ca OH2。从消化器出来的Ca OH2 与循环灰在混合器中混合增湿后, 以流化风为动力及 借助反应器的负压抽吸作用进入反应器。 图1 NID 脱硫工艺流程 ALSTOM 公 司 为 国 内 燃 煤 发 电 机 组 100 ～ 300 MW 做的 NID 脱硫工艺设计部分数据见表 1。 表1 中100 MW和200MW机组均为老厂脱硫改造机 组,100MW和200MW机组实际运行效率分别为 93 和 92,均超过预期的设计指标。300 MW机组的数据来 自ALSTOM 为国内某电厂300 MW机组做的投标书。 从表 1 中可以看出 ,NID 技术的反应器体积较 小,截面长度为4 m 。反应器模块化设计根据脱硫机 组烟气量大小, 灵活地配置相应数量的反应器 。 2 NID反应器设计 反应器采用的是专利技术制造的产品,作为该脱 硫技术的核心部件, 它的设计好坏直接影响脱硫效 率、 系统运行的稳定性,因此其设计极为关键 。 为了使从混合槽内的物料进入反应器内能迅速 充满整个横截面 , NID 反应器横截面设计成扁矩形, 烟道截面长度通常 ≤4 m, 宽度通常 ≤1. 6 m, 空塔流 速 17 ～ 18. 5 m s, 每 个反应 器处 理风量 为 30 ～ 43 万m 3 h 。 反应器内部采用一层特殊材料作内衬 内 衬材质为 HARDOX,内衬寿命确保 4 a , 避免了因 混合物的剧烈摩擦使反应器受磨损 。 7 环 境 工 程 2008年 10 月第 26卷第 5 期 表 1 NID脱硫工艺设计参数 机组容 量 MW 反应器入口 烟气量 m3h- 1 湿态工况 入口温 度 ℃ 入口SO2 浓度 mgm- 3 钙硫比 脱硫效 率 反应器 数量 个 反应器断面 尺寸 长宽 m BMCR 时 烟气停留 时间 s BMCR 时 烟气流 速 ms- 1 反应器 高度 m 100450 715740 5441525 0391 . 490241. 331 17. 722. 53 200811 3781 332 9661605 2261 . 490441. 2118. 023. 00 3001 116 0001 847 9891203 4771 . 3390441. 61. 0618. 523. 50 NID反应器见图 2。反应器由如下 4 部分组成 图2 NID 反应器示意 1 底部 U 形弯头。反应器的底部 U 形弯头和 循环物料入口段的设计, 应使烟气在反应器中形成合 适的流场 ,入口上部的空气动力流场对于混合区的物 料与烟气快速、均匀的混合及物料的干燥都是非常重 要的 。 底部 U 形弯头见图 3 。为避免烟气在底部形成 涡流 ,尽可能降低阻力损失和减少上部物料掉入弯头 底部, 对底部 U 形弯头进行了特殊设计。底部 U 形 弯头内弯 a 和外弯 b 的曲率半径分别等于反应器截 面宽度 1 倍和2 倍 。外弯b 按渐开线设计 ,类似离心 风机的蜗壳设计 。从 U 形弯头入口开始外弯 b 逆时 针45 圆弧的圆心与内弯同心, 外弯 b 其余部分圆弧 的圆心与内弯不同心 ,两个圆心距离为反应器截面宽 度的 15。 图 3 底部 U 形弯头示意 为防止极少数因增湿结团而变得较粗的颗粒在 重力的作用下落在反应器底部, 减小烟气流通截面, 在U 形弯头底部设有一个螺旋输送机 , 通过该螺旋 输送机将掉到底部大块结团的物料输送出去 ,并经电 动锁气器排入输灰系统。 2 循环物料入口段。循环物料入口段见图 4。 循环物料入口段下部接 U 形弯头 , 入口烟气流速按 20～ 23 m s设计 , 上部接烟道塔, 出口烟气流速按 15～ 18 m s设计; 其侧面与混合器相连, 反应器侧面 开口随混合器出口而定, 反应器与混合器的接口尺寸 通常为4 m 0. 95 m 。在循环物料入口段设有一个可 转动的物料导向分布板, 其作用有两个 ①从混合器 出来的物料以混合器内流化风为动力和借助反应器 负压抽吸作用进入塔 ,为防止物料在塔截面上分布不 均匀 ,设置物料导向分布板使物料均匀分布在塔截面 上; ②在锅炉负荷降低, 烟气量减小, 通过循环物料 入口段烟气流速降低时, 由转动导向分布板调节其与 壁面的间隙大小 ,形成喉口 ,使烟气通过此喉口时流 速增大,减小物料掉入塔底部的几率 。 3 脱硫反应段。NID 脱硫工艺采用垂直烟道作 为反应器, 高度为 15 ～ 20 m 。烟道内的流速为 17 ～ 18 m s, 烟气在反应器内停留时间为 1～ 1. 5 s。 4 出口弯头。出口弯头通常采用直角弯头 见 图5 ,内弯和外弯的曲率半径较小 ,为降低直弯头引 起的阻力损失, 在弯头内设有导流装置 , 导流板设计 可参照火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程 DL T 5121- 2000 设计 。 图 4 循环物料入口段示意 图5 出口弯头示意 3 结论 1 NID 反应器横截面设计成扁矩形 , 矩形截面 的长度通常 ≤ 4 m 。 下转第 12 页 8 环 境 工 程 2008年 10 月第 26卷第 5 期 1C0为3 mg m3; 2 C0为 1 mg m3。 图 7 P 与η NH3的关系 去除NH3 4 结论 本实验通过低温等离子体技术净化污水处理厂 排放的 H2S 和 NH3等恶臭气体 , 采用纳米钛酸钡基 介电材料作为反应器填充料 , 主要探讨电场强度 E 、 进口浓度 C0以及功率 P 与 H2S 和 NH3净化效率 η 之间的影响关系 。实验研究结果如下 1随 着 E 的 升 高, η逐 渐 上 升; C0H 2S 2. 2 mg m 3 , E 12 kV cm 时, ηH2S99; C0NH3 1 mg m 3 , E 12 kV cm 时, ηNH3 99。 2 通过 Lissajous 法计算放电过程的功率消耗, 随着电场强度 E 的升高, 放电功率 P 呈增长趋势; E 12 kV cm时, P 23. 55 W 。 3 η 随着P 的提高而呈现上升趋势 ; 相同条件 下, PH2SPNH3,H2S 比 NH3更容易从污水处理厂产 生的恶臭气体中去除 。 4 针对污水处理厂恶臭气体低浓度、 大流量的排 放状况,实验室进行模拟性小试,较优参数下,低温等离 子体技术对恶臭的平均净化效率达95～ 99。 实验表明, 低温等离子体方法处理低浓度、大风 量恶臭气体,具有很强的实际应用操作性。 参考文献 [ 1] 纪树满. 恶臭污染的防冶. 重庆环境科学, 1999, 21 2 27-41 [ 2] 郭静, 梁娟. 污水处理厂恶臭污染物状况分析与评价. 中国给 水排水, 2002, 18 2 41-42 [ 3] Wang Rongyi , Zhang Baoan, Bing Sun, et al. Apparent energy yield of a high efficiency pulse generator with respect to SO2and NOX removal. J Electrostatics,1995, 34 335 -336 [ 4] 李坚, 李洁, 梁文俊, 等. 等离子体法去除甲醛的实验研究. 高 电压技术, 2007, 33 2 171 -173 [ 5] 竹涛, 李坚, 梁文俊, 等. 等离子体联合技术处理 VOCs 的研究进 展, 化工环保, 2008, 28 2 121 -125 [ 6] 竹涛, 李坚, 梁文俊, 等. 低温等离子体联合技术降解甲苯气体 的研究. 环境污染与防治, 2007, 29 12 920 -924 [ 7] Zhu T, Li J, Jin Y Q, et al . Decomposition of benzene by Non -thermal plasma processing-Photo-catalyst and ozone effect.Int J Environ Sci Tech, 2008, 5 3 375 -384 [ 8] 李坚, 竹涛, 豆宝娟, 等. 低温等离子体技术处理烟草臭气. 环 境工程, 2008, 26 1 44 -45 [ 9] 国家环境保护总局. 空气和废气监测分析方法. 北京 中国环 境科学出版社, 2003 178 -181 [ 10] Atkinson R. Kinetics and mechanisms of the gas phase reactions of the hydroxyl radical with organic compounds under atmospheric conditions. Chem Re ,1985 69-201 [ 11 ] 伯福特 J C, 泰勒 G W. 极性介质及其应用. 北京 科学出版 社, 1988 [ 12] 李阳, 许根慧, 刘昌俊, 等. 等离子体技术在催化反应中的应用. 化学工业与工程, 2002, 19 1 65 -70 [ 13] West A R. Solid state chemistry and its applications. New Delhi John Wiley Sons Ltd, 1984 358, 534 -540 [ 14] 白希尧. 脉冲活化一次全部治理 CO, SO2, NOX和烟尘研究 Ⅰ , Ⅱ . 环境科学研究, 1995, 8 3 1 -5; 8 4 14 -18 [ 15] 徐学基. 气体放电物理. 上海 复旦大学出版社, 1996 319 -323 作者通信处 竹涛 100124 北京市朝阳区平乐园 100 号 北京工业 大学环化楼 3111室 E -mail bamboozt sohu. com 2008- 01-08 收稿 上接第 8页 2 底部 U 形弯头的内弯和外弯的曲率半径分 别为截面宽度的 1 倍和 2 倍 ,但外弯按渐开线设计, 内弯与外弯的圆心偏离距离为截面宽度的 15。 3 NID 脱硫工艺采用垂直烟道作为反应器, 高 度为 15～ 20 m 。 烟道内的流速为 17～ 18 m s, 烟气在 反应器内停留时间为 1～ 1. 5 s左右 。 参考文献 [ 1] 杨旭中. 燃煤电厂脱硫装置. 北京 中国电力出版社, 2006 [ 2] 钟秦. 燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例. 北京 化学工业出版 社, 2002 [ 3] 葛介龙, 王新龙. NID 脱硫工艺在国内的应用研究. 电力环境 保护, 2002, 18 1 10 -12 作者通信处 胡 110016 沈阳市东陵区南塔街 139 号 沈阳环境 科学研究院大气室 电话 024 24520890 E -mail hy-csc163 . com 2008- 02-26 收稿 12 环 境 工 程 2008年 10 月第 26卷第 5 期 THE DESIGN OF NID FLUE GAS DESULFURIZATION REACTOR Hu Yun Zhu Minglun Zhang Zhengjie et al7 Abstract As a new generation of flue gas desulfurization technology in dry desulfurization technology, novel integrated desulfurization NID flue gas desulfurization technology has a high efficiency of desulfurization. The reactor is one of the key equipments in the desulurization system, whose structure has a full impact on desulfurization efficiency . NID flue gas desulfurization process andreactor sstructure and design principle and key parameter were presented in detail in order to supply referrence for designing a desulfurization system. Keywords NID flue gas desulfurization reactor MALODOR GAS CONTROL IN WASTEWATER TREATMENT PLANT BY CRYOGENIC PLASMA Zhu Tao Li Jian Liang Wenjun et al9 Abstract The malodor gas control in a wastewater treament plant using cryogenic plasma is a new technology . It is introducd the machnism of malodor treatment, craft flow chart and purification efficiency.Due to the emission of malodor gas with low concentration and large flux in a plant, the mean purification efficiency of malodor gas is over 95 in a simulation test of lab. The results show that cryogenic plasma technology is effective to control malodor gas. Keywords cryogenic plasma malodor purification efficiency wastewater treatment plant EFFECT OF CuMnOX γ -Al2O3CATALYSTS ON CATALYLIC COMBUSTION OF WASTEGAS CONTAINING TOLUENEZhao Shengwei Huang Xuemin Cao Xiaoqiang et al 13 Abstract CuO γ -Al2O3, MnOx γ -Al2O3and CuMnOx γ -Al2O3supported catalysts were prepared by impregnation. It was indicated by re - search that the T99of CuMnOx γ -Al2O3catalyst was 50 ℃ lower than the other two catalysts. CuMnOx γ -Al2O3catalyst was calcined under differ - ent temperatures of 300, 400, 500, 600℃ and it was found that CuMnOx γ -Al2O3catalyst calcined under 600℃ had higher catalytic activation. Keywords VOCs catalyst combustion CuMnOx γ -Al2O3 spinelle EXPERIMENTAL STUDY ON THE DESULPHURIZATION PERANCE OF THE DYNAWAVE SCRUBBERChen Changrui Sun Guogang Tan Huaping 16 Abstract The desulphurization perance was studiedin a laboratory -scale dyna -wave scrubber without any desulphurizer. Several opera - tion parameters, including liquid -gas ratio L G and pH value; and the patterns of liquid column injection, including downstream spray patternand upstream spray pattern, were investigated. Also the removal efficiency of tap water and de -ionized water was comparatively analyzed. Test results show that the removal efficiency of tap water increases with increasing the L G;the removal efficiency of upstream spray pattern is higher than downstream spray pattern, it can reach 75when L G ismore than 7; the removal efficiency of tapwater is higher than de -ionizedwater; imping - ing streams have the property of enhancing absorption. Keywords flue gas desulphurization de -ionized water mass transfer STANDARDIZING EXHAUST EMISSION IN SULPHURIC ACID PRODUCTION AND RECYCLING MEASURES OF LOW CONCENTRATION SO2IN A CHEMICAL PLANT GongYi Wei Rui Yang Jing 20 Abstract Aimed at the problems of great and frequent fluctuation of SO2concentration due to abnormal acid -producing system because of system break -downs, exhaust emission beyond the standardunder the normal condition of SO2aswell asfailing to utilize low concentrationSO2, it is presented the s to standardize exhaust emission systemwith absorption technology, and the ways to develop and utilize low-concentration SO2to manufacture sodium sulfite. Keywords sodium sulfite absorber absorbing fluid circling comprehensive utilization measure INITIAL STUDY ON EROSION TO FUME PURIFICATION SYSTEM OF VANADIUM EXTRAC - TION CONVERTER UNDER VANADIUM MIXTURE STATEMa Shili 23 Abstract It is exploredthe mechanisms of erosion to pipes and equipmentof the fume purification system of the vanadium extraction conve - rter under the co -effect of such comprehensible factors as vanadium mixture state, it is also analyzed some specific erosive inducements. The mea - sures and suggestions are proposed for the solution of erosion problem. Keywords vanadium extraction converter fume purification vanadium mixture state erosion safeguard RESEARCH AND PRACTICE OF TREATING DUST IN TIPPER ROOM Li Gang Zou Shenghua 25 Abstract It is revealed that the mechanisms of dust production, and analysed the flow pattern and air distribution in dumping system of dump truck based on theoretical and numerical simulations. The new way and for preventionof pollutionin the tipper room are de - tailed. The results show that it sa better scheme for dust controlin tipper room using ventilation spraying dust removal system. It is obtainedideal effect when this dedusting technology is applied to the purification of dust pollution in tipper room of a steel enterprise, which guarantees produc - 2 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 5,October, 2008