電子束法脫硫技術(shù)在杭州協(xié)聯(lián)熱電廠的應(yīng)用
1、基本情況概述
杭州協(xié)聯(lián)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(chǎn)品收集系統(tǒng)構(gòu)成,其工藝流程見圖17,煙氣參數(shù)及系統(tǒng)主要技術(shù)指標見圖18。煙氣經(jīng)除塵后進入預(yù)洗室降溫到55℃,再經(jīng)除霧后進入反應(yīng)器,同時向反應(yīng)器中噴入脫硫劑氨,煙氣在反應(yīng)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(shè)備
2.1 預(yù)洗室
預(yù)洗室的作用是將煙氣冷卻至電子束反應(yīng)的最佳溫度,以提高脫硫效率。
本系統(tǒng)采用水循環(huán)型預(yù)洗室,煙氣水平流動,可自動控制補水,并設(shè)除霧器去除液滴。預(yù)洗室內(nèi)裝有7排冷卻噴嘴,前面2排為手動閥,一般處于常開狀態(tài),后面5排為電動閥,進行溫度調(diào)節(jié)。由于預(yù)洗室有部分脫硫和除塵功能,正常運行時循環(huán)水的pH值在2左右,因此,預(yù)洗室內(nèi)表面必須用玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯作防腐處理;被洗滌下來的煙塵使得循環(huán)水比較渾濁,應(yīng)考慮防堵和排污;因蒸發(fā)、煙氣攜帶等原因,預(yù)洗室水位會降低,應(yīng)補充新鮮的工藝水,補充水量在20t/h左右。為了保證達到設(shè)計的出口煙氣溫度,循環(huán)水應(yīng)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(yīng)設(shè)備
反應(yīng)設(shè)備由反應(yīng)器、二次煙氣冷卻裝置、窗箔組成,反應(yīng)器前面設(shè)有煙氣均流板。二次煙氣冷卻裝置用來向反應(yīng)器內(nèi)噴入冷卻水和脫硫劑氨氣。反應(yīng)器內(nèi)表面用玻璃鱗片樹脂進行防腐處理。
2.3 電子束發(fā)生裝置
電子束發(fā)生裝置由發(fā)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(chǎn)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(fēng)機產(chǎn)生的冷卻風(fēng)先經(jīng)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(fēng)機
增壓風(fēng)機用以克服脫硫裝置的煙道阻力。系統(tǒng)有2臺增壓風(fēng)機,高負荷時投用大增壓風(fēng)機Y4-2X60NO.24.55F,低負荷投時用小增壓風(fēng)機TL4-73-14NO.23F。大小增壓風(fēng)機能夠?qū)崿F(xiàn)相互切換,切換過程中,煙氣壓力穩(wěn)定。脫硫裝置的進口負壓可控制在-0.02kPa。
2.5 氨系統(tǒng)
氨系統(tǒng)分成卸氨和供氨2個系統(tǒng),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(tǒng)把罐車運來的氨卸到氨液儲罐內(nèi),供氨系統(tǒng)向反應(yīng)器供應(yīng)氣氨。
2.6 副產(chǎn)品收集器
脫硫后的煙氣進入副產(chǎn)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(yīng)產(chǎn)生的硫銨和硝銨粉末,并通過輸送機將副產(chǎn)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(diào)整,反應(yīng)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(yīng)器進口溫度對脫硫率的影響
圖19為脫硫率隨反應(yīng)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(wěn)定。
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圖19 |
3.2 反應(yīng)器出口煙氣溫度對脫硫率的影響
煙氣在反應(yīng)器中經(jīng)電子束射線照射發(fā)生脫硫、脫氮反應(yīng),該反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(chǎn)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(guān)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(yīng)的氨增多,根據(jù)化學(xué)平衡原理,反應(yīng)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(guān)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(shè)計氨硫比是一致的。
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圖22 |
4 結(jié)語
通過對EBA脫硫裝置的調(diào)整試驗可知,反應(yīng)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(yīng)器進口溫度為64℃、反應(yīng)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(chǎn)生廢渣,系統(tǒng)簡單,操作方便,過程易于控制,副產(chǎn)品硫銨和硝銨混合物可用作化肥,脫硫成本低。電子束技術(shù)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(shù)具有很大的潛力,在我國將有良好的應(yīng)用前景。
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