電子束脫硫技術在成都熱電廠200MW機組上的應用

1、電子束脫硫技術在成都熱電廠200mw機組上的應用翁玉龍 成都熱電廠摘要：介紹電子束煙氣脫硫技術的工作原理、工藝流程、系統(tǒng)特點，重點闡述了該裝置的運行效果及經(jīng)濟分析。該示范項目為目前世界上建成并投運的最大規(guī)模的工業(yè)裝置。關鍵詞：電子束脫硫，系統(tǒng)組成，運行作者簡介： 翁玉龍、成都熱電廠、生產(chǎn)副廠長/高級工程師，從事電力生產(chǎn)管理二十多年，有豐富的生產(chǎn)管理經(jīng)驗。地址：成都市跳蹬河崔家店路52號，郵編610051。電話（一）工程由來及建設概況1995年初，中國國家計劃委員會與日本國株式會社荏原制作所成立了中日合作電子束脫硫示范工程項目推進委員會，同年9月又簽訂了中華人民共和國

2、國家計劃委員會與日本國荏原制作所關于合作在中國實施電子束脫硫工程的備忘錄，根據(jù)備忘錄中國電力工業(yè)部與日本荏原制作所簽訂了關于在中華人民共和國實施電子束脫硫項目基本協(xié)議書，四川省電力局（現(xiàn)四川省電力公司）與荏原制作所簽訂實施合同根據(jù)上述文件規(guī)定，中日雙方在四川成都熱電廠建設、運行排煙處理量為30萬nm3/h的電子束脫硫示范項目，實驗驗證以下三點：1電子束脫硫工藝在技術上、經(jīng)濟上的可行性和設備可靠性；2、驗證副產(chǎn)品肥料在農(nóng)業(yè)上應用的可能性；3、探討在300600mw機組上應用積累經(jīng)驗。脫硫裝置安裝于成都熱電廠21號鍋爐尾部煙道。該項目從1996年3月開始主體工程建設，同年12月電氣系統(tǒng)倒送電，19

3、97年7月18日全部建成并通過72小時試運轉，1998年5月26日至28日該裝置通過了國家計劃委員會、國家電力公司計劃投資部召開的竣工驗收鑒定，至2002年4月已累計運行9507小時，生產(chǎn)副產(chǎn)品硫酸氨7522噸。（二）電子束煙氣脫硫的原理：電子束法脫硫是利用高能電子對煙氣的照射產(chǎn)生的活性基因氧化去除s02、n0x氣態(tài)污染物，其過程可分為三個反應過程：1、游離基的生成：當用高能電子束輻射煙氣時，電子束能量大部分被n2、o2、h2o所吸收，生成活性很強的游離基oh基，o原子、ho2基、n基n2、o2、h2o輻射oh、o、ho2、n 2、so2、nox氧化：煙氣中的so2、nox與產(chǎn)生的游離基oh、

4、0、ho2進行反應，分別氧化成硫酸h2so4和硝酸hno3 3、氨氣反應生成硫酸銨和硝酸銨：h2so4+2nh3（nh2）2so4nho3+nh3nh4no3（三）系統(tǒng)構成、工藝流程1系統(tǒng)構成：煙氣系統(tǒng)氨的儲存和供給系統(tǒng)壓縮空氣系統(tǒng)so2反應系統(tǒng)軟水系統(tǒng)副產(chǎn)品處理系統(tǒng)輔助系統(tǒng)2工藝流程：電子束煙氣脫硫的工藝過程大致由：予除塵，煙氣冷卻，加氨，電子束照射，付產(chǎn)品捕集五道工序組成。煙氣首先經(jīng)鍋爐靜電除塵器除塵后進入冷卻塔進一步除塵，降溫和增濕，煙氣溫度從140左右降至60左右，此后將一定量的氨氣，壓縮空氣和軟水混合噴入反應器進口處，在此與煙氣混合，經(jīng)過高能電子束輻射后，so2，nox，在游離基作用

5、下生成h2so4和hno3，并進一步與nh3發(fā)生化學反應，生成（nh4）2so4和nh4no3粉末，部分粉末沉降至反應器底部，通過輸送機排出，大部分粉末隨煙氣一起進入后續(xù)的電除塵器，從而被收集下來，潔凈的煙氣經(jīng)吸風機升壓后進入煙囪排入大氣。（四）設計參數(shù)及工藝特點1設計參數(shù)：處理煙氣量：300000nm3h煙氣溫度：150煙氣成份：026c0214h206s021800ppmn0x400ppm粉塵390mgm3脫硫效率80脫氮效率：10液氨耗量：654kgh副產(chǎn)品量：2490kgh耗電量：1900kwhh耗水量：16th耗蒸汽量：2th電子束電壓：800kv電子束電流：400ma22工藝特點：

6、能同時脫除煙氣中的so2和nox。運行操作簡單，維護方便。是干法過程，無廢水廢渣。副產(chǎn)品是以硫酸銨為主含少量硝酸氨構成的有益農(nóng)業(yè)氮肥。投資少運行費用較低，經(jīng)濟性較好，適合在高硫煤地區(qū)運用。電子束運行中產(chǎn)生“x”射線在建筑物處、操作室等處輻射劑量率最大為0.3usv/h，低于國家標準。（五）運行概況：電子束脫硫裝置運行五年來，經(jīng)過中日雙方的共同努力，生產(chǎn)運行方面取得了很大成效，經(jīng)過不斷調(diào)整、摸索、總結經(jīng)驗，脫硫率從最初的70左右穩(wěn)定地提高到82左右，最高達90，超過設計值80，生產(chǎn)出的副產(chǎn)物農(nóng)用硫酸銨肥含氮量在1819以上，與主機同時率達90%以上。運行指標消耗量 注：副產(chǎn)品產(chǎn)量受燃煤so2濃度

7、影響，達不到設計值，副產(chǎn)品收集因電除塵器效率不高，不能有效收集，低于設計值。98年2月，四川電力試驗研究院對該裝置在正常運行狀態(tài)下的煙氣參數(shù)、脫硫效率，塵濃度等進行了測試，全面反應了該裝置的運行水平，測試結果如下表： 電除塵測試結果： 但自1997年7月試運行至99年9月底，累計運行時間4400小時，與主機同時率僅為45.5，其主要原因為：1.主要輔助設備故障率高。表現(xiàn)如下：氨系統(tǒng)的閥門、密封墊質(zhì)量較差，存在氨泄漏問題。電除塵器及反應器系統(tǒng)的輸送機設計強度不足，材料耐腐蝕性差。電除塵器整流板1段共同振打的設計不適用于副產(chǎn)品硫酸銨，同時陽極板、陰極線的振打力不足。冷卻塔噴水泵電機、窗冷卻風機等設

8、備質(zhì)量較差、運行過程中多次出現(xiàn)震動過大，并多次發(fā)生軸承燒毀等故障?？諌簷C的質(zhì)量較差，無法長時間連續(xù)運行。2.全部設備均為單系統(tǒng)，設計時未考慮備用設備。因此常因一些輔助設備缺陷而被迫停運。3運行中檢查維護不當，如空壓機因油質(zhì)不良，濾網(wǎng)堵塞造成空壓機缺油損壞后加裝低油壓聯(lián)動開關。針對上述情況，中日雙方多次召開工程協(xié)商會進行協(xié)商，尋找解決方案。98年9月至12月，利用200mw發(fā)電機組大修期間對各設備進行了維護和改造，設備同期率由此提高到60%左右。99年7月至10月對eba工程進行了第二次改造，同步率提高為82.6%，期間四個月同步率達到90%以上。主要實施以下改進：1增設電除塵器兩電場（三電場增

9、至五電場），陽極板全部更換為不銹鋼材質(zhì)，陰極線進行更換改造，并將整流板振打裝置采用多段振打方式。2更換副產(chǎn)品輸送機材質(zhì)為耐腐蝕性強、強度高的不銹鋼材料。3修理電子束直流高壓變壓器：2001年在正常運行過程中，電子束高壓直流內(nèi)部產(chǎn)生放電，造成直流高壓電源損壞。為此該電源裝置曾于2001年7月運回日本生產(chǎn)廠家進行修理，并于12月底完成修理后運回，目前使用狀況良好。4更換原空壓機為螺桿式空壓機。5備機的增設：增設二次煙氣冷卻水泵、電子束冷卻水泵、機械冷卻水泵的備用機。增設窗冷卻機的備用機。增設氨系統(tǒng)氨壓機。（六）技術經(jīng)濟性1電子束脫硫裝置在鍋爐排放煙氣中的so2變化范圍在5002300ppm內(nèi)，均能

10、達到脫硫率80以上，脫硝率10以上的脫硫效率，既脫硫又脫硝，脫硫后的煙氣中殘留的氨濃度僅為92ppm，低于設計值（50ppm），主要技術指標達到了設計值。2電子束脫硫無廢水、廢渣排放，副產(chǎn)品硫銨是一種有用的氮肥。該裝置使鍋爐排放出的so2量減少約35，有較好的環(huán)境效益（資源綜合利用硫和氮）。3該裝置總投資9430萬元，其中設備及安裝用7200萬元，三通一平2230萬元，單位千瓦建設資金1000元。4年運行費用：以年運行時間6000小時，so2入口濃度為1800ppm計算：年總費用為1790.7萬元（包括電、水、蒸汽、液氨、運行人員費用、日常維護費用、折舊費及大修費）副產(chǎn)品收入：313.3萬元上

11、脫硫裝置減少排污費：80萬元年凈運行成本1397.4萬元。4脫除一噸so2的費用為1986元，每千瓦時的脫硫費用約為0012元，增加成本約4，廠用電率增加約1。（七）副產(chǎn)品及農(nóng)業(yè)試驗副產(chǎn)品的品質(zhì)經(jīng)98年20萬鍋爐電除塵器大修本裝置的運行調(diào)整已達到較高水平，含氮量穩(wěn)定在19%以上，有效成份95%以上，水份1%以下，游離酸0.2%以下，外觀呈白色或灰白色。1998年3月開始，由四川省農(nóng)科院土肥所對副產(chǎn)品進行農(nóng)田試驗，檢驗其對農(nóng)作物種子發(fā)芽有無毒副作用、農(nóng)田應用效果以及它對土壤肥力和土壤結構的影響。試驗于2000年5月結束。2000年4月10日，電力部委托四川省電力工業(yè)局邀請了四川省農(nóng)業(yè)廳、四川省化

12、工廳、四川省技術監(jiān)督局、四川省農(nóng)科院對成都示范項目副產(chǎn)品硫酸銨農(nóng)田應用及肥效進行鑒定。鑒定意見如下：1燃煤發(fā)電生成的sox和nox不僅污染大氣而且還形成酸雨危害。中日合作成都電廠電子束脫硫技術變害為寶。經(jīng)權威部門檢驗，副產(chǎn)品硫酸銨含氮19%左右，灰分45%，其重金屬含量低于國家允許的標準，同時不產(chǎn)生放射性物質(zhì)。2田間現(xiàn)場考察副產(chǎn)品硫酸銨對油菜水稻的兩年定位試驗和小麥肥效試驗。考察認為試驗安排符合要求，油菜和小麥的長勢與正品硫酸無顯著差異；施用副產(chǎn)品硫酸銨對土壤肥力無不良影響。3在簡陽、邛崍、眉山的紫色土、老沖積黃泥和灰色沖積土等三種土壤上所進行的水稻、玉米、棉花、花生、小麥、油菜和煙葉等七種作

13、物兩年的農(nóng)田效益評價試驗得出：施用等氮量的副產(chǎn)品硫酸銨與正品硫硫銨各處作物產(chǎn)量無明顯差異，2000多畝生產(chǎn)示范亦得到相同結論。4盆栽發(fā)芽試驗表明副產(chǎn)品硫酸銨對水稻、玉米、棉花、花生、小麥、油菜等作物的種子發(fā)芽和生長無不良影響。綜上所述，副產(chǎn)品硫酸銨與等氮量的正品硫酸銨肥效相當，副產(chǎn)品硫酸銨可以直接應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，平均價格為398元/噸，最高可到440元/噸，產(chǎn)銷平衡，無庫存。（八）電力企業(yè)面臨的的環(huán)保形勢和任務國家環(huán)境保護“十五”計劃要求電力行業(yè)：以削減二氧化硫排放為重點，優(yōu)化電源布局，促進西電東送，控制東部地區(qū)新建燃煤電廠，限制“兩控區(qū)”新建燃煤電廠，禁止在大中城市市區(qū)和近郊新建、擴建燃煤電廠。新建燃煤電廠要采用低氮燃燒方式，并同步建設脫硫設施：積極推動現(xiàn)役火電機組脫硫。制定優(yōu)惠經(jīng)濟政策，為燃煤電廠脫硫創(chuàng)造公平的競爭環(huán)境。國家在脫硫資金和政策上將給予有力支持。一是制定不同地區(qū)發(fā)電環(huán)保折價標準；二是國家對電廠脫硫項目給予資金支持；三是保證脫硫電廠優(yōu)先上網(wǎng)；四是提高二氧化硫排污收費標準，以調(diào)動企業(yè)脫硫積極性；五是加快采用潔凈煤技術。到2005年，要求電力行業(yè)二氧化硫排放量比去2000年削減10%20%。目前火電廠環(huán)保折價及優(yōu)先上網(wǎng)等正策尚未落實，資金缺口較大，隨著“廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)”的實施，脫硫電廠將處于不利地位，積極