電子束脫硫技術(shù)

關(guān)于電子束脫硫技術(shù)第1頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)40分，星期五1前言電子束煙氣脫硫脫氮技術(shù)是一項(xiàng)物理與化學(xué)緊密結(jié)合的高新技術(shù)，國(guó)外70年代初期就開(kāi)始了探索研究。日本荏原制作所在1970年即開(kāi)始研究電子束法脫除煙氣中的SO2與NOx，1973年建成模擬氣體和重油燃燒煙氣的小試裝置；隨后研究證明了電子束照射法可同時(shí)脫硫和脫氮；經(jīng)中試研究進(jìn)一步掌握了實(shí)際設(shè)備所需的各項(xiàng)定量參數(shù)，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)中試設(shè)備的可靠性，并能適應(yīng)嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。對(duì)副產(chǎn)品的硫酸銨(含極少量硝酸銨)進(jìn)行的植物裁培試驗(yàn)表明：脫硫副產(chǎn)品具有與銷售氮肥相同的質(zhì)量，對(duì)植物的發(fā)育無(wú)不良影響。至此，電廠煙氣電子束脫硫工業(yè)性試驗(yàn)的條件已完全具備。第2頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)40分，星期五在我國(guó)，該技術(shù)作為“七五”期間國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，以上海原子能研究所為主曾作過(guò)小型試驗(yàn)，至今仍有一些院校在不斷深入研究。鑒于合作建設(shè)SO2脫除裝置在我國(guó)很有必要性，同時(shí)開(kāi)發(fā)新的脫硫工藝技術(shù)又是電力工業(yè)發(fā)展所必需，在國(guó)家計(jì)委和原電力工業(yè)部的推進(jìn)和領(lǐng)導(dǎo)下，1995年初決定由四川省電力局與荏原制作所合作建設(shè)電子束脫硫示范裝置。1998年5月，中日合作成都電廠EBA示范項(xiàng)目通過(guò)了驗(yàn)收與技術(shù)鑒定。該裝置煙氣處理量30×104m3/h，為目前世界上建成并投運(yùn)的最大規(guī)模的工業(yè)裝置。第3頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)40分，星期五2電子束脫硫工藝原理脫硫、脫硝主要機(jī)理：（1）游離基的生成：燃煤排煙由氮、氧、水蒸汽、CO2等主要成分及SO2、NOx等微量有害成分構(gòu)成。當(dāng)電子束照射煙氣時(shí)，電子束能量大部分被煙氣中的氮、氧、水蒸汽所吸收，從而生成富有反應(yīng)活性的游離基(OH基、O原子、HO2基、N基)：

N2、O2、H2O→OH、O、HO2、N

第4頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)40分，星期五（2）SO2與NOx的氧化：煙氣中的SO2與NOx,，與因電子束照射而生成的游離基進(jìn)行反應(yīng)，分別氧化成硫酸（H2SO4）與硝酸（HNO3）：

SO2HSO3HSO4

SO2SO3HSO4

NOHNO2HNO3

NONO2+OH

NONO2HNO3OHOHOOHH2OOOHOHO2第5頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)40分，星期五（3）硫酸銨與硝酸銨的生成：已生成的硫酸和硝酸再與電子束照射以前噴入的氨(NH3)進(jìn)行中和反應(yīng)，分別生成硫酸銨[(NH4)2SO4)和硝酸銨(NH4NO3))的粉狀微粒，若有尚未反應(yīng)的剩余的SO2和NH3時(shí)，可分別在上述微粒表面進(jìn)一步進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)，從而SO2和NH3的一部分會(huì)生成硫酸銨、硝酸銨：

H2SO4+2NH3→(NH4)2SO4

HNO3+NH3→NH4NO3

SO2+2NH3+H2O+1/2O2→(NH4)2SO4

從電子束照射到硫酸銨、硝酸銨生成所需的時(shí)間極短，僅約1秒。

第6頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)40分，星期五3電子束脫硫工藝流程該項(xiàng)技術(shù)的工藝流程（見(jiàn)圖1）由排煙冷卻、氨的噴入，電子束照射與副產(chǎn)品收集等工序組成。第7頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)40分，星期五圖1電子束脫硫工藝流程第8頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)40分，星期五4電子束脫硫工藝特點(diǎn)

(1)電子束透過(guò)力、貫穿力強(qiáng)，經(jīng)屏蔽后可在反應(yīng)室內(nèi)集中供給高能量輻照煙氣。反應(yīng)速度快、時(shí)間短；

(2)在同一反應(yīng)室內(nèi)同時(shí)脫硫與脫硝；

(3)為干法過(guò)程，無(wú)廢水排放；

(4)生成的副產(chǎn)品可作農(nóng)用氮肥，無(wú)固體廢棄物；

(5)對(duì)煙氣條件的變化適應(yīng)性強(qiáng)；

(6)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，操作較簡(jiǎn)便。第9頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)40分，星期五5EBA示范項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（1）煙氣量：30×104m3/h，從華能成都電廠200MW機(jī)組670t／h鍋爐煙氣抽取。（2）主要技術(shù)參數(shù)(設(shè)計(jì)值)：入口煙氣SO2濃度（最大）5148mg/m3

入口煙氣NOx濃度680mg/m3

入口煙氣煙塵濃度390mg/m3

脫硫效率80％脫氮效率10％電耗量1900kWh／h

水耗量16t／h蒸汽耗量2t／h

出口煙氣氨濃度(即反應(yīng)剩余濃度)<76mg／m3第10頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)40分，星期五（3）電子束發(fā)生裝置主要參數(shù)：直流高壓電源800kV×l000mA

電子加速器800kV×400mA×2（4）環(huán)境監(jiān)測(cè)主要數(shù)據(jù)：煙氣量29.6×104m3／h

入口煙氣SO2濃度3025mg/m3

入口煙氣NOx濃度464mg/m3

出口煙氣SO2濃度360mg/m3

出口煙氣NOx濃度382mg/m3

脫硫率86.8％脫氮率17.6％出口煙氣氨濃度7.0mg/m3

第11頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)40分，星期五（5）消耗量均在設(shè)計(jì)值以內(nèi)。（6）副產(chǎn)品含氮量分析：N含量=19.34％。（7）反應(yīng)屏蔽室周圍X射線強(qiáng)度：電子束發(fā)生裝置在800kV×400mA×2額定工況運(yùn)行時(shí)，經(jīng)由法定檢測(cè)單位測(cè)試為0.1～0.2μSV/h，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中允許X線強(qiáng)度不大于0.6μSV/h(公眾標(biāo)準(zhǔn))的規(guī)定。（8）建設(shè)費(fèi)用(含脫硫界區(qū)范圍內(nèi)原有建筑物拆遷費(fèi)用)9,430萬(wàn)元，低于國(guó)家計(jì)委批復(fù)的預(yù)算控制數(shù)10,400萬(wàn)元。按煙氣處理量30×104m3/h，對(duì)應(yīng)于90MW發(fā)電能力，則單位建設(shè)投資約1000元／kW（9）運(yùn)行費(fèi)用經(jīng)測(cè)算約為900萬(wàn)元，扣除副產(chǎn)品銷售收入后為630萬(wàn)元。每kwh電的脫硫費(fèi)用約為0.013元，每噸SO2除去的費(fèi)用約為1000元。第12頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)40分，星期五6運(yùn)行狀況與應(yīng)用分析運(yùn)行狀況：中日合作成都電廠EBA示范裝置投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行狀況達(dá)到預(yù)期效果。以1998年5月22日~5月24日平均值為例，煙氣量30.0833×104m3/h，煙氣入口SO2濃度4358mg/m3

，出口526mg/m3

，脫硫率88％。副產(chǎn)品養(yǎng)分(即含氮量)為18％~20％，經(jīng)檢測(cè)副產(chǎn)品重金屬含量遠(yuǎn)低于農(nóng)用粉煤灰重金屬含量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。植物盆裁與農(nóng)田試驗(yàn)的初步結(jié)果表明：該副產(chǎn)品對(duì)種子發(fā)芽和作物生長(zhǎng)均無(wú)不良影響，其肥效與等氮量的尿素、硫酸銨相當(dāng)。因其含有硫素營(yíng)養(yǎng)，對(duì)缺硫土壤和需硫量高的作物更為適宜。副產(chǎn)品作為復(fù)合肥生產(chǎn)原料已投放市場(chǎng)，可全部農(nóng)業(yè)應(yīng)用。第13頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)40分，星期五應(yīng)用分析：

(1)建設(shè)投資：如在300MW發(fā)電機(jī)組全規(guī)模煙氣量進(jìn)行電子束脫硫脫氮，則單位造價(jià)可控制在800元／kW以內(nèi)，投資規(guī)模適度。(2)脫除效率：可按脫硫率90％~95％與脫硝率≥60％設(shè)計(jì)。

(3)運(yùn)行成本