循环半干法烟气脱硫系统（NID）是ALSTOM公司在喷雾干燥法和循环流化床脱硫（CFB）的基础上研究开发的当今最先进的脱硫工艺，已广泛应用于处理大型电站和区域供热、工业炉窑、冶金等行业的烟气脱硫技术。

1.1工作原理

该技术利用生石灰（CaO）或消石灰(Ca(OH)2)作为吸收剂，把除尘器捕集下来的具有一定碱性的循环飞灰混合后增湿，注入反应器，使之均匀地分布在热态烟气中。此时吸收剂表面水分被蒸发，烟气得到冷却，但湿度增加，烟气中的SO2、HCl等酸性组份被吸收，生成CaSO3·1/2H2O和CaCl2·4H2O。被除尘器捕集下来的终产物和未反应完全的吸收剂，再部分注入混合增湿装置，并补充新鲜吸收剂后进行再循环，从而大大提高了吸收剂的利用率。

NID工艺的原理是利用干CaO粉或Ca(OH)2粉作吸收剂，粉体表面经潮解后吸收烟气中的SO2，其主要化学反应式是：

CaO+H2O→Ca(OH)2

Ca(OH)2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O

Ca(OH)2+2HCl+2 H2O → CaCl2·4H2O

CaSO3·1/2H2O+3/2H2O+1/2O2→CaSO4·2H2O

NID常用的脱硫剂为CaO，其实真正与SO2反应的物质为Ca(OH)2。故也可以直接用Ca(OH)2粉作脱硫剂。如以CaO作脱硫剂，则供料细度要求100%不大于1mm，因生石灰的消化速度与平均粒径呈负相关，CaO粒径越细，消化反应表面越大，消化速度越快。生石灰在独特设计的消化器中加水消化成Ca(OH)2粉，这种新鲜消化不经仓储停留的消石灰具有极好的脱硫反应活性，然后这些Ca(OH)2粉与从电除尘器及机械除尘器除下的大量的循环灰相混合进入增湿器，在此加水增湿使混合灰的含水量从2%增湿到4%左右，然后混合灰以流化风为动力借助导向板进入直烟道反应器，如此水份的含钙循环灰仍有极好的流动性，因此，该工艺无需复杂的制浆系统，反应器也不会出现粘壁、堵塞等问题。根据温度控制程序计算并经计量的大量脱硫循环灰进入反应器后，由于有在反应器内具有很大的蒸发表面，水份蒸发很快，在极短的时间内使烟气温度迅速冷却到75℃左右，烟气相对湿度增加，这对脱硫非常有利。首先，因烟气温度的下降及湿度的增加，减慢吸收剂表面饱和水分的蒸发，增加吸收剂表面平衡水分的停留时间，可使烟气中的SOX等酸性气体分子更易在吸收剂的表面冷凝、附着并离子化；其次，由于循环灰中颗粒间的剧烈摩擦，使得被钙盐硬壳所包埋的未反应的吸收剂重新裸露出来继续参加反应（表面更新作用），又因吸收剂表面是不断更新的，所以吸收剂的利用率很高；最后，新鲜吸收剂的连续补充和大量脱硫灰的循环，使得吸收剂在反应器中维持着较高的有效活性浓度，在反应器中，平均有效的Ca/S摩尔比值达到30以上，因而能确保90%以上的脱硫效率。

1.2系统配置

NID脱硫系统的典型配置见下面的流程图

此技术的配置比较灵活，特别适宜于老厂的改造。对于电厂从效益综合考虑及场地充许的条件下，可以在脱硫系统前加设1~2个电场的预除尘器，配置为预除尘器＋脱硫系统＋脱硫除尘器。对于改造项目，场地紧张或灰煤灰商业利用价值不大时，没必要设置预除尘器，配置为脱硫系统＋脱硫除尘器。脱硫后的粉尘收集可以是电除尘器，也可以是布袋除尘器。主要包括以下内容：

1.2.1吸收剂的要求、存储及给料

脱硫系统可以采用CaO或Ca(OH)2作为吸收剂，采用生石灰时，生石灰将在消化器中连续消化并向反应器供给，如采用消石灰时，可以省去消化器。

生石灰的要求为：细度过100%小于1mm，纯度大于75%，活性为在3min内温升大于25℃。

吸收剂可以储存在总料仓内，用气力的方式输送给日用储仓，再计量后输送给消化器，也可以将料仓安排在消化器附近，直接给消化器供料。

1.2.2石灰消化器

消化器是一个独特设计的二级消化装置，这是一种连续操作的石灰消化器，它的设计使其能安装在混合器上，两者装配在一起的一个特点是免除了内部输送，因比重的差别形成上部溢出，可将经消化的适量产品送给混合器而实现连续供料。在一级中消化装置中，消化水由一支喷枪喷洒到生石灰的表面，并配以返混搅拌，使之快速混合均匀，不至于局部反应温度过高。消化器的第一级配有温度检测仪器，以设定安全温度。消化生成的消石灰比重仅为0.55g/cm3，并自动溢入第二级消化器，彻底完成消化，几乎100%的CaO转化为Ca(OH)2，已消化完全的轻质消石灰则利用比重的差别溢流进入混合器，与循环灰在此混合增湿成为混合灰。

1.2.3混合器

混合器具有体积小（可安装在除尘器封头下方）、维修方便等优点。混合器的工作原理为：根据控制出口烟气温度和SO2脱除效率的要求，将循环灰和刚消化完全的消石灰及增湿水按比例加入混合器的混合区进行搅拌混合，混合的动力是以流化风使固体灰流化，增加空隙率及混合机会，然后由机械搅拌器完成两固体灰的混合，这不仅动力消耗低、磨损小，而且固体混合均匀。与混合区相连的是雾化增湿区，经系统温度控制计量加入的工艺水由多支喷枪以雾化的形式喷洒在混合灰的表面，使灰的表面水分由原来的1.5~2%增加到4%左右，加入的水在粉料微粒上形成水膜，从而增大了酸性气体与碱性粉料的接触表面，物料进入反应器后，大面积的密切接触保证了吸收剂和SO2之间几乎是瞬间的高效反应，所以可以将反应器的容积保持在最小。

1.2.4 反应器

反应器是一种经特殊设计的集内循环流化床和输送床双功能的矩形反应器。混合器与反应器是直接相连的，这样保证了经增湿混合后的吸收剂可以均匀地分布在烟道的断面上，避免在反应器内部出现局部缺钙现象。

反应器的设计可形成足够的湍流，使烟气和吸收剂在整个负荷变化范围内能有效地混合。

1.2.5控制系统

反应器、消化器、混合器和吸收剂加料设备由专有软件集成控制。它由两部分组成： PLC系统及现场仪表，控制软件根据反应器前后烟气组份的变化优化石灰的加量及温度的控制，本系统也针对工艺过程的不同目标控制开车、停车和操作顺序；而现场仪表为控制软件提供必要的信息，它包括未处理烟气分析仪、工艺过程所须的流量计、温度计、压力计、料位计、电磁阀等。

脱硫装置的主控制系统可采用DCS或PLC系统。控制的对象包括：脱硫剂的加料及称量系统、反应器、流化风系统、消化水、增湿水系统、系统出灰和烟气监测系统等，还包括断、满、堵等联锁保护装置。

脱硫控制系统可在无需现场人员配合的条件下，在脱硫控制室内完成对脱硫系统实行启、停控制，完成对运行参数的调节、监视、记录、打印及事故处理。

脱硫的主要控制回路有两条：一条是监测脱硫除尘器后的温度以反馈调节增湿水的加入量；另一条是监测引风机前的SO2浓度及出口烟气量反馈调节脱硫剂的加入量；辅助回路为：根据脱硫剂的加入量的变化调节消化水的加量；根据增湿水的加入量的变化调节循环灰的加量。

1.2.6 脱硫除尘器

脱硫灰的除尘器可以是电除尘器，也可以是布袋除尘器或电袋除尘器。

由于脱硫后的粉尘浓度高达1500g/Nm3，且粉尘有粘性，采用常规的除尘器将造成电晕封闭，电除尘器的应用和研究上有丰富的经验，结合巨化热电厂70MW机组脱硫配套的电除尘器，对极线配置方式、极线材料、电源控制器、振打方式等作了十多项改进，采用了大量新技术、新材料，在国内首创研制成功适宜收集超高粉尘浓度（1500g/Nm3）的电除尘器，目前已有应用实绩近30套，被国内行业认可。

ALSTOM的布袋技术具有以下优点：

采用非线性均压喷吹管技术，喷管的每一个喷口都设有ALSTOM的专利喷嘴，保证喷吹管上各喷口同一时间喷吹量相等；

脉冲喷吹阀采用ALSTOM的第二代专利产品“OPTIPOW”活塞式脉冲阀；

本体结构侧进风方式设计，气流分布均匀且有较好预除尘效果，设备阻力低；内置式旁通设计，结构紧凑，场地占用小。

1.2.7预除尘器

对于业主方的特殊要求，在场地充许条件时，可以设计预除尘器。为了提高吸收剂的利用率，降低运行成本，以及综合利用粉煤灰，增加电厂综合效益，可以在锅炉出口到脱硫反应器前之间设置一个预除尘器，预除尘器一般采用静电除尘器，这时能除下大量的粉煤灰。这样就使脱硫循环灰中粉煤灰的成分大大减少，吸收剂所占的成分增加，从而大大提高的吸收剂与酸性气体之间的接触机率。吸收剂的循环次数可以增加到约200倍，在大量的工程调试的经验下，反应器中有效的Ca/S将比不设预除尘器时有较大提高，吸收剂消耗量将有所减少，灰的特性对系统的运行及除尘效率没有影响。

2.3脱硫终产物处理

最终产物则由气力输送装置外送到灰场，也可辅助设计备用的水力冲灰系统。此脱硫灰根据当地具体情况，可作以下几方面的综合利用：

1、水泥混合材和缓凝剂，广泛用作砌筑水泥。

2、筑路、矿床回填、平整。

3、海涂围垦、填埋。

4、肥料，酸性土壤的改良。

5、码头等的砌筑料。

6、免烧砖，用作人行道、花园围栏等。

1.4技术特点

（1）此脱硫工艺无制浆系统。CaO的消化及灰循环增湿的一体化设计，结构紧凑，运行更可靠，且新鲜消化的高活性的Ca(OH)2马上参与循环脱硫，能提高脱硫效率，降低Ca/S。喷雾干燥法及其它回流喷嘴内置式脱硫工艺的制浆系统的能耗高，运行中在塔内壁、除尘器极板、极线上易出现粘结、堵塞等问题。

（2）实行含钙脱硫灰高倍比循环，循环比可高达150~200倍，脱硫剂的利用率高90~99%，吸收剂利用率高。

（3）反应器的内件设计及稍高流速，负荷调节范围较宽。

（4）系统阻力降低，能耗低。

（5）系统的循环为外置式结构，系统运行稳定可靠。

（6）CaO的一体化消化设计，活性高、能物耗低，运行成本低。

1.5 循环半干法脱硫与其它脱硫技术的比较

热电厂70MW机组脱硫、电除尘工程

70MW机组脱硫除尘工程采用循环半干法脱硫技术，脱硫后配设电除尘器，采用电石渣作脱硫剂，以废治废，机组及设计参数为：

热电厂200MW机组脱硫、电除尘工程

脱硫除尘工程，采用生石灰作吸收剂，采用2台双室一个电场的电除尘器作预除尘器，除尘效率为85%，配有4条脱硫反应器，后接2台双室四电场的电除尘器作脱硫除尘器，除尘效率达99.99%，机组及设计参数为：