電子束法脫硫技術在杭州協聯熱電廠的應用
1、基本情況概述
杭州協聯熱電公司的電子束脫硫裝置由煙氣、壓縮空氣、工藝水、空氣、氨及副產品收集系統構成,其工藝流程見圖17,煙氣參數及系統主要技術指標見圖18。煙氣經除塵后進入預洗室降溫到55℃,再經除霧后進入反應器,同時向反應器中噴入脫硫劑氨,煙氣在反應器中被電子束照射,SO2和NOx氧化成硫酸和硝酸,并與氨中和生成硫銨和硝銨,凈化后的煙氣從煙囪排放,硫銨和硝銨顆粒由收塵器收集。
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圖17
圖18 |
2、工藝設備
2.1 預洗室
預洗室的作用是將煙氣冷卻至電子束反應的最佳溫度,以提高脫硫效率。
本系統采用水循環型預洗室,煙氣水平流動,可自動控制補水,并設除霧器去除液滴。預洗室內裝有7排冷卻噴嘴,前面2排為手動閥,一般處于常開狀態,后面5排為電動閥,進行溫度調節。由于預洗室有部分脫硫和除塵功能,正常運行時循環水的pH值在2左右,因此,預洗室內表面必須用玻璃鱗片樹脂內襯作防腐處理;被洗滌下來的煙塵使得循環水比較渾濁,應考慮防堵和排污;因蒸發、煙氣攜帶等原因,預洗室水位會降低,應補充新鮮的工藝水,補充水量在20t/h左右。為了保證達到設計的出口煙氣溫度,循環水應具有一定的壓頭,以達到良好的霧化效果。本工程采用的霧化噴嘴為壓力霧化單流體噴嘴,有防堵功能。
2.2 反應設備
反應設備由反應器、二次煙氣冷卻裝置、窗箔組成,反應器前面設有煙氣均流板。二次煙氣冷卻裝置用來向反應器內噴入冷卻水和脫硫劑氨氣。反應器內表面用玻璃鱗片樹脂進行防腐處理。
2.3 電子束發生裝置
電子束發生裝置由發生電子束的直流高壓電源、燈絲、電子加速器和窗箔冷卻裝置組成。高壓電源提供能量,燈絲產生的電子在高真空的加速管里通過高電壓加速,加速后的電子通過保持高真空度的掃描管透過一次窗箔和二次窗箔照射煙氣。電子束冷卻水泵提供電子束冷卻用水。2臺窗冷風機產生的冷卻風先經過蒸汽加熱器,然后向窗箔間噴射,以控制因窗箔吸收電子束的能量而引起的溫度升高。
2.4 增壓風機
增壓風機用以克服脫硫裝置的煙道阻力。系統有2臺增壓風機,高負荷時投用大增壓風機Y4-2X60NO.24.55F,低負荷投時用小增壓風機TL4-73-14NO.23F。大小增壓風機能夠實現相互切換,切換過程中,煙氣壓力穩定。脫硫裝置的進口負壓可控制在-0.02kPa。
2.5 氨系統
氨系統分成卸氨和供氨2個系統,由氨壓機、氨液儲罐、氨冷凝器、氨汽化器、氨蓄壓器組成。卸氨系統把罐車運來的氨卸到氨液儲罐內,供氨系統向反應器供應氣氨。
2.6 副產品收集器
脫硫后的煙氣進入副產品收集器,該收集器是一種干式電除塵器,水平流向,用來收集反應產生的硫銨和硝銨粉末,并通過輸送機將副產品送至打包機。
3、脫硫效率影響因素分析
要達到較好的脫硫效果,必須對運行工況進行調整,反應器的進、出口溫度、收集器出口溫度、氨硫摩爾比、電子束線量等對脫硫率都有很大的影響。
3.1 反應器進口溫度對脫硫率的影響
圖19為脫硫率隨反應器進口煙氣溫度的變化曲線。此時的煙氣流量為1.5×105m3/h,氨硫摩爾比為1.7。從圖中可以看出,隨著煙氣進口溫度的降低,脫硫率上升,在64℃左右達到穩定。
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圖19 |
3.2 反應器出口煙氣溫度對脫硫率的影響
煙氣在反應器中經電子束射線照射發生脫硫、脫氮反應,該反應是放熱過程,使煙氣溫度上升,但煙道又有散熱作用,使煙氣溫度降低。圖20為反應器出口煙氣溫度與脫硫率的試驗曲線,從圖中可以看出,最佳的反應器出口溫度在63℃左右。
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圖20 |
3.3 收集器出口溫度對脫硫率的影響
為方便副產品的輸送和保證收集器的安全運行,收集器上裝有加熱器。圖21為收集器出口溫度與脫硫率的關系,最佳出口溫度在63℃左右。
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圖21 |
3.4 氨硫摩爾比對脫硫率的影響
隨著氨硫摩爾比的增加,可用于反應的氨增多,根據化學平衡原理,反應就更完全,因此,脫硫率隨著氨硫摩爾比的增大而上升。圖22為脫硫率與氨硫摩爾比的關系曲線。從圖中還可以看出,當氨硫比達到1.7以后,脫硫率的提高已不明顯,這與整套電子束脫硫裝置的設計氨硫比是一致的。
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圖22 |
4 結語
通過對EBA脫硫裝置的調整試驗可知,反應器進口煙氣溫度、出口溫度,收集器出口溫度,氨硫比等對脫硫率均有較大的影響,在反應器進口溫度為64℃、反應器出口溫度為63℃、收集器出口溫度64℃、氨硫比為1.7時,能達到較高的脫硫率。電子束脫硫工藝不產生廢渣,系統簡單,操作方便,過程易于控制,副產品硫銨和硝銨混合物可用作化肥,脫硫成本低。電子束技術能同時脫硫脫氮,隨著我國對氮氧化物排放要求的提高,該技術具有很大的潛力,在我國將有良好的應用前景。
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