CFB与NID脱硫工艺技术经济比较

循环流化床（CFB ）脱硫工艺与循环半干法（NID ）的技术经济比较

为了客观、公正、科学地对循环流化床（CFB ）脱硫工艺与循环半干法（NID ）脱硫工艺的技术经济性进行一个比较全面的比较，澄清一些混淆的概念，本文就关系到工艺选择的十一项主要技术经济指标，逐一说明如下：

1、 一次投资：

NID ：NID 脱硫工艺采用垂直烟道作为脱硫反应器，高度为15m ～20m 。烟道内的流速大于15m/s ，为了使从混合槽内的物料进入垂直烟道内能迅速充满整个横截面，因此NID 工艺的烟道设计成扁长形，且一个烟道的处理风量不能大于30万m 3/h ，只要烟气流量大于30万m 3/h 就必须将一根烟道分成数根，由于混合槽和配套的消化器与烟道一一对应，这些设备的数量将成倍增加，系统也随之复杂。

图一：NID 烟道反应器（反应器高不到20m ）

NID 反应器

预电除尘器

脱硫后电除尘器

底部螺旋

CFB：CFB脱硫工艺采用专门的流化床塔作为脱硫反应器，塔内的流速控制在～5m/s左右，塔高为30m～60m。600MW以下机组，不管多大的规模，均只需一个脱硫塔，相应的工艺设备也只需一套。

图二：CFB脱硫塔实物照片（塔高60m）

因此，虽然CFB的反应塔直径大于NID的反应烟道，且高度是NID的两倍以上，但当机组规模大于25MW或烟气量大于30万m3/h时，由于同样对应一台机组，NID工艺需要多个烟道反应器和相配套的工艺设备，而CFB只需一套，因此在成本上相差不大。随着机组

规模的扩大，与NID相比，CFB工艺的成本优势将越来越大。

另外，由于CFB脱硫工艺所能实现的脱硫率远高于NID，因此在成本上也无法直接对比。

2、喷嘴的位置：

NID：NID工艺配套的水喷嘴的位置位于除尘器灰斗下的混合槽上，一个混合槽配套4根普通自来水压力的水喷嘴，水喷入混合槽内，通过搅拌桨将灰和水混合，为了防止混合槽底部物料粘接，在混合槽底部通入一股流化风。（如图三、四所示）

混合了水的物料通过混合槽与烟道反应器之间的法兰口，以溢流方式喂入到烟道反应器内，将温度降低到脱硫反应所需的温度。由于水压低，水的雾化效果差，加上流化风温度低，因此混合槽内的颗粒容易抱团，混合后喂入到烟道反应器内的物料粒径大，比表面积小，吸收剂反应不完全。另外由于物料粒径大，在烟道内停留时间短，物料的水分不容易蒸发，容易对后续的除尘器产生影响，造成电除尘器极板、极线沾灰或布袋除尘器糊袋。

另外，由于水通过与灰混合后在加入到烟道内来实现降温的目的，不能快速响应烟气温度的变化，因此当烟气温度降低，物料的蒸发效果更差，更容易对后续的除尘器产生影响。

图三：NID 水喷嘴安装位置图

图四：NID 水喷嘴的试验照片

安装位置

混合槽

CFB：CFB工艺配套的水喷嘴插在流化床脱硫塔的流化段，一个脱硫塔配套一只专门的高压回流式水喷嘴，水的雾化效果好，雾滴粒径小于50μ，加上喷入的区域位于流化床脱硫塔颗粒密度和湍动能最大的区域，雾化水以具有巨大表面积的激烈湍动的颗粒为载体，通过颗粒之间激烈的碰撞和磨擦，得以迅速蒸发，使烟气温度降低到脱硫反应所需的温度。这种喷水方式，水量受烟气温度的直接控制，对温度变化的响应速度快，因此不会出现颗粒过湿现象，对后续的除尘器不会产生不利的影响。如图五所示。

图五：烟气循环流化床（CFB）脱硫工艺配套的回流式水喷嘴示意照片

3、反应器内粘结：

NID：NID垂直反应烟道内的流速高于15m/s，因此NID的反应烟道内壁一般不会粘结，但由于NID工艺的物料再循环是通过混合槽口溢流的方式进入道反应烟道内，在混合槽口设有一块溢流导向分布板，气流遇到分布板产生涡流，不能有效地冲刷分布板，因此分布板上的一些部位容易粘结一些物料。

NID工艺的粘结主要发生在增湿混合器中。众所周知，不脱硫除尘器的灰斗如果保温

不好或加热器损坏，灰斗内的粉煤灰常常灰发生搭桥、堵灰。在增湿器内，飞灰+脱硫副产物+石灰+消石灰+水（3~5%）搅拌，与混凝土搅拌相似（混凝土含水6%）。由于水量与烟气温度、物料的特性密切相关，在搅拌死角非常容易出现粘结物，这些粘结易在混合槽内凝固并粘结在混合槽的壁上和角落。如图六、七所示。

加水

灰

图六：NID 工艺的混合槽示意图

图七：NID 工艺的混合槽实物图

从图七上可以看出，由于增湿混合器通过法兰直接与烟道相连，一旦增湿混合器内出现粘结，必须停炉清除，对锅炉的正常运行带来了非常大的危害。

增湿混合槽内的凝结物料，通过溢流进入到反应烟道内后，气流无法托起的较重的凝结物料，将直接掉落到烟道底部，这就是NID在烟道反应器底设置螺旋输送机，不间断地往外排料的原因。烟道底部外排物料造成系统复杂、可靠性下降，还造成了吸收剂的大量浪费。

CFB：CFB工艺采用40bar的高压水通过返回式雾化喷嘴，将直径在50u左右的雾化水注入到循环流化床激烈湍动的高浓度颗粒床层内，在非常小的床层空间内瞬间完成水的汽化（距喷嘴1.0m～1.5m外不存在温度梯度）。另外，脱硫塔内不设任何的管撑，因此循环流化床脱硫塔内不存在粘结问题。山西榆社电厂300MW机组配套的流化床脱硫塔，使用一段时间后停炉检查，塔内没发现任何的粘结现象。

4、对脱硫后除尘器的影响

NID：由于NID工艺采用烟道作为反应器，从增湿混合器加水混合后进入到烟道反应器的含水率为3%～5%的物料，与烟气一起以15m/s以上的流速通过烟道反应器，在烟道反应器内的停留时间只有1秒左右，物料的水份很难得到有效的蒸发。如果后续配套的是电除尘器，则采用被捕集的物料很容易粘结极板、极线上，导致电除尘器效率下降；如果后续配套的是布袋除尘器，则不能有效蒸发的物料将造成布袋除尘器糊袋，导致布袋除尘器阻力急剧上升，严重的话将造成锅炉被迫停炉。

如上所述，NID工艺采用水与物料增湿混合后再进入到烟道反应器，这种方式对烟气温度变化的响应存在较大的滞后，因此在锅炉负荷变化的情况下，布袋除尘器糊袋的情况将更严重。

CFB：由于CFB工艺采用40bar的高压水通过返回式雾化喷嘴，将直径在50u左右的雾化水注入到循环流化床激烈湍动的高浓度颗粒床层内，雾化水以剧烈运动的、拥有巨大比表面积的颗粒为载体，得到迅速的蒸发，加上颗粒在塔内的上升速度为1m/s，在塔内的停留时间达30秒以上，因此，经脱硫塔排出的物料的含水率很低，不会对后续的除尘器产生不利的影响。