[科普中国]-电子束脱硫

电子束脱硫的工艺过程及系统组成工艺过程

电子束烟气脱硫的工艺过程大致由预除尘、烟气冷却、加氨、电子束照射、副产品捕集工序组成。对于温度为140℃～150℃的烟气，先经除尘器预除尘，然后进入冷却塔喷水，进一步除尘和降温，烟气温度降低至脱硫、脱硝反应的合适温度(60℃左右)。烟气露点通常为50℃左右，喷水在冷却塔内完全汽化。此后，根据硫氧化物和氮氧化物的浓度将一定量NH3、压缩空气和软化水混合注入排烟中，再导入反应器(注入点可在反应器入口处)，经与烟气混合后，用电子束辐照。在电子束能量作用下，其中的硫氧化物和氮氧化物在极短时间内发生氧化，即在活性自由基作用下生成H2SO4和HNO3，并进一步与其中的NH3进行中和反应生成(NH4)2SO4和NH4NO3微粒。部分粉状微粒沉降到反应器底部后排出；部分粉状微粒随烟气一起进入下游的静电除尘器被捕集，净化烟气由烟囱排放。2

系统组成**(1)烟气冷却及反应器系统。**从锅炉引风机后的烟道引出的烟气，进入冷却塔使烟气降温至适合电子束反应的温度。烟气通过冷却塔降温、除尘，然后进入反应器进行脱硫脱硝。通过在反应器中喷入软化水吸收反应产生的热量，同时将压缩空气与气态氨混合后喷入反应器。在反应器内，反应物被电子加速器产生的高能电子束辐照，发生脱硫脱硝反应。反应器出口烟气温度为61℃，随后经电除尘器将脱硫副产品与烟气分离，再经脱硫增压风机将净化烟气送入烟囱排放。

(2)电子束发生器。电子束发生器由直接高压电源、电子加速器及窗箔冷却装置组成。电子在保持高真空的加速管内通过高电压加速，加速后的电子通过保持高真空的一次窗箔和二次窗箔(均为30～50μm的金属箔)照射烟气。电子加速器的结构如图1所示。

**(3)工业水及软化水系统。**工业水主要有三方面作用：一是进入冷却塔喷水贮罐后，由冷却塔喷水泵送至冷却塔顶，通过许多喷嘴喷射成雾状水滴，达到冷却烟气和除尘的目的；二是经软化后送至反应器，以吸收脱硫反应时产生的热量；三是作为设备的冷却和清洗用水，如引风机、电子束发生装置、空压机等。 2

**(4)压缩空气系统。**脱硫装置设有独立压缩空气系统。压缩空气主要分为三路，一路作为设备的清扫用气，如冷却塔内部的清扫；另一路空气与氨气混合后，用于雾化软化水的喷射；第三路送给仪用空气用户。

**(5)副产品输送系统。**处理后的烟气通过烟囱排放之前，用副产品集尘器(电除尘器)把副产品(NH4)2SO4和NH4NO3从烟气中分离出来。 副产品输送系统由输送装置、造粒装置和储存问组成。副产品可直接作为化学肥料或作为制作复合肥的原料。副产品中(NH4)2SO4含量为91.9%，NH4NO3含量为0.8%，飘尘占7.3%。

**(6)热风冷风系统。**为了保证电子加速器的运行，保持电子窗箔的清洁，电子束发生器配备窗冷却风机和窗冷却风加热器、窗清扫风机和窗清扫风加热器，以冷却电子枪和清扫窗箔。窗冷却风最后经窗冷却排气风机排人烟道。

**(7)蒸气系统。**从汽轮机引出的蒸气，压力为0．5MPa，温度为280℃。其用途有四:一是加热至电子束发生装置的窗清扫风和冷却风；二是加热电除尘器的灰斗，避免副产品黏结；三是作为液氨气化的热源；四是作为各种设备的加热蒸气。 2

**(8)液氨供应系统。**该系统由氨储槽、氨气化器及蓄能器组成。将氨储槽中的液氨用泵输送到EBA的液氨供给槽，再用氨转移泵送至氨气化器，气化后的氨与压缩空气混合后直接进入反应器。

**(9)仪表控制系统。**EBA脱硫系统采用控制室集中控制方式，在控制盘上完成对冷却塔、电子束反应器、加氨系统及一些辅助设备的启停控制和运行监视。为了保证对电子束反应器(应加防辐射壁)检修人员的安全，在电子束反应器室设有安全检测装置。电子束脱硫系统采用常规的仪器仪表配合微机可编程控制器(PLC)和可编程调节器
(DPC)实现整个脱硫系统的监视、调节、操作。在控制盘上完成整个电子束脱硫系统的程序启停、正常情况的运行监视及事故处理。2

电子束脱硫原理烟气在进入反应器之前要先加入氨气，然后在反应器中用电子对烟气进行照射，电子束发生装置是由电压为800kV的直流高压电发生装置和电子加速器组成。电子加速器产生的电子束通过照射孔对反应器内的烟气进行照射时，电子束的高能电子能将烟气中的氧和水蒸气等分子激发，使之转化成氧化能力很强的OH、O和HO2等游离基，这些游离基使烟气中的硫氧化物SOx和氮氧化物NOx很快氧化，产生了中间产物硫酸和硝酸，它们再和预先加入反应器中的氨反应产生硫酸铵(NH4)2SO4和硝酸铵(NH4NO3)化肥。最后，烟气通过另一电除尘器将副产品硫酸铵和硝酸铵粉从烟气中分离出来。由于烟气的温度高于露点，因此在烟气通过烟囱排放到大气之前不需再热。3

电子束脱硫的特点①可以高效地同时从烟气中脱硫和脱硝，达到95%以上的脱硫效率和80%以上的脱硝效率；

②电子束烟气脱硫系统简单，采用全部自动化操作，易于运行和维护；

③整个脱硫过程为干法处理，不需排水及废水处理系统；

④脱硫、脱硝反应副产品为硫酸铵和硝酸铵化肥。3

工业应用实例介绍电子束脱硫技术具有氮氧化物和二氧化硫同时脱除的特点，工业应用已证明可同时实现95%以上的二氧化硫和达到70%的氮氧化物脱除率指标。工程上根据需要可设计为以脱硫为主要目的，或脱硫兼顾脱硝。为保证实现脱硝的目标，设计上主要考虑的因素就是在满足脱硫目标的电子束投加剂量的基础上增加实现脱硝目标所需的电子束投加剂量。华能成都热电和北京京丰热电电子束脱硫装置的主要目的是以脱硫为主要目的，波兰玻莫扎尼电厂和杭州协联热电厂的电子束脱硫装置则同时满足脱硫脱硝的需要，氮氧化物的脱除率设置较高。44