基本介紹
- 中文名：電子束脫硫
- 外文名：Electron Beam with Ammonia
- 簡稱：EBA
- 本質：物理與化學原理相結合的脫硫技術
- 原理：利用電漿氧化煙氣
- 優點：高效、易運行、易維護
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電子束脫硫的工藝過程及系統組成
工藝過程
電子束煙氣脫硫的工藝過程大致由預除塵、煙氣冷卻、加氨、電子束照射、副產品捕集工序組成。對於溫度為140℃～150℃的煙氣，先經除塵器預除塵，然後進入冷卻塔噴水，進一步除塵和降溫，煙氣溫度降低至脫硫、脫硝反應的合適溫度(60℃左右)。煙氣露點通常為50℃左右，噴水在冷卻塔內完全汽化。此後，根據硫氧化物和氮氧化物的濃度將一定量NH3、壓縮空氣和軟化水混合注入排煙中，再導入反應器(注入點可在反應器入口處)，經與煙氣混合後，用電子束輻照。在電子束能量作用下，其中的硫氧化物和氮氧化物在極短時間內發生氧化，即在活性自由基作用下生成H2SO4和HNO3，並進一步與其中的NH3進行中和反應生成(NH4)2SO4和NH4NO3微粒。部分粉狀微粒沉降到反應器底部後排出；部分粉狀微粒隨煙氣一起進入下游的靜電除塵器被捕集，淨化煙氣由煙囪排放。
系統組成
(1)煙氣冷卻及反應器系統。從鍋爐引風機後的煙道引出的煙氣，進入冷卻塔使煙氣降溫至適合電子束反應的溫度。煙氣通過冷卻塔降溫、除塵，然後進入反應器進行脫硫脫硝。通過在反應器中噴入軟化水吸收反應產生的熱量，同時將壓縮空氣與氣態氨混合後噴入反應器。在反應器內，反應物被電子加速器產生的高能電子束輻照，發生脫硫脫硝反應。反應器出口煙氣溫度為61℃，隨後經電除塵器將脫硫副產品與煙氣分離，再經脫硫增壓風機將淨化煙氣送入煙囪排放。
(2)電子束髮生器。電子束髮生器由直接高壓電源、電子加速器及窗箔冷卻裝置組成。電子在保持高真空的加速管內通過高電壓加速，加速後的電子通過保持高真空的一次窗箔和二次窗箔(均為30～50μm的金屬箔)照射煙氣。電子加速器的結構如圖1所示。
圖1
圖1(3)工業水及軟化水系統。工業水主要有三方面作用：一是進入冷卻塔噴水貯罐後，由冷卻塔噴水泵送至冷卻塔頂，通過許多噴嘴噴射成霧狀水滴，達到冷卻煙氣和除塵的目的；二是經軟化後送至反應器，以吸收脫硫反應時產生的熱量；三是作為設備的冷卻和清洗用水，如引風機、電子束髮生裝置、空壓機等。
(4)壓縮空氣系統。脫硫裝置設有獨立壓縮空氣系統。壓縮空氣主要分為三路，一路作為設備的清掃用氣，如冷卻塔內部的清掃；另一路空氣與氨氣混合後，用於霧化軟化水的噴射；第三路送給儀用空氣用戶。
(5)副產品輸送系統。處理後的煙氣通過煙囪排放之前，用副產品集塵器(電除塵器)把副產品(NH4)2SO4和NH4NO3從煙氣中分離出來。 副產品輸送系統由輸送裝置、造粒裝置和儲存問組成。副產品可直接作為化學肥料或作為製作複合肥的原料。副產品中(NH4)2SO4含量為91.9%，NH4NO3含量為0.8%，飄塵占7.3%。
(6)熱風冷風系統。為了保證電子加速器的運行，保持電子窗箔的清潔，電子束髮生器配備窗冷卻風機和窗冷卻風加熱器、窗清掃風機和窗清掃風加熱器，以冷卻電子槍和清掃窗箔。窗冷卻風最後經窗冷卻排氣風機排人煙道。
(7)蒸氣系統。從汽輪機引出的蒸氣，壓力為0．5MPa，溫度為280℃。其用途有四:一是加熱至電子束髮生裝置的窗清掃風和冷卻風；二是加熱電除塵器的灰斗，避免副產品黏結；三是作為液氨氣化的熱源；四是作為各種設備的加熱蒸氣。
(8)液氨供應系統。該系統由氨儲槽、氨氣化器及蓄能器組成。將氨儲槽中的液氨用泵輸送到EBA的液氨供給槽，再用氨轉移泵送至氨氣化器，氣化後的氨與壓縮空氣混合後直接進入反應器。
(9)儀表控制系統。EBA脫硫系統採用控制室集中控制方式，在控制盤上完成對冷卻塔、電子束反應器、加氨系統及一些輔助設備的啟停控制和運行監視。為了保證對電子束反應器(應加防輻射壁)檢修人員的安全，在電子束反應器室設有安全檢測裝置。電子束脫硫系統採用常規的儀器儀表配合微機可程式控制器(PLC)和可程式調節器
(DPC)實現整個脫硫系統的監視、調節、操作。在控制盤上完成整個電子束脫硫系統的程式啟停、正常情況的運行監視及事故處理。
(DPC)實現整個脫硫系統的監視、調節、操作。在控制盤上完成整個電子束脫硫系統的程式啟停、正常情況的運行監視及事故處理。
電子束脫硫原理
煙氣在進入反應器之前要先加入氨氣，然後在反應器中用電子對煙氣進行照射，電子束髮生裝置是由電壓為800kV的直流高壓電發生裝置和電子加速器組成。電子加速器產生的電子束通過照射孔對反應器內的煙氣進行照射時，電子束的高能電子能將煙氣中的氧和水蒸氣等分子激發，使之轉化成氧化能力很強的OH、O和HO2等游離基，這些游離基使煙氣中的硫氧化物SOx和氮氧化物NOx很快氧化，產生了中間產物硫酸和硝酸，它們再和預先加入反應器中的氨反應產生硫酸銨(NH4)2SO4和硝酸銨(NH4NO3)化肥。最後，煙氣通過另一電除塵器將副產品硫酸銨和硝酸銨粉從煙氣中分離出來。由於煙氣的溫度高於露點，因此在煙氣通過煙囪排放到大氣之前不需再熱。
電子束脫硫的特點
①可以高效地同時從煙氣中脫硫和脫硝，達到95%以上的脫硫效率和80%以上的脫硝效率；
②電子束煙氣脫硫系統簡單，採用全部自動化操作，易於運行和維護；
③整個脫硫過程為乾法處理，不需排水及廢水處理系統；
④脫硫、脫硝反應副產品為硫酸銨和硝酸銨化肥。
工業套用實例介紹
電子束脫硫技術具有氮氧化物和二氧化硫同時脫除的特點，工業套用已證明可同時實現95%以上的二氧化硫和達到70%的氮氧化物脫除率指標。工程上根據需要可設計為以脫硫為主要目的，或脫硫兼顧脫硝。為保證實現脫硝的目標，設計上主要考慮的因素就是在滿足脫硫目標的電子束投加劑量的基礎上增加實現脫硝目標所需的電子束投加劑量。華能成都熱電和北京京豐熱電電子束脫硫裝置的主要目的是以脫硫為主要目的，波蘭玻莫扎尼電廠和杭州協聯熱電廠的電子束脫硫裝置則同時滿足脫硫脫硝的需要，氮氧化物的脫除率設定較高。
