電子束脫硫技術(shù)在成都熱電廠200MW機(jī)組上的應(yīng)用

1、電子束脫硫技術(shù)在成都熱電廠200mw機(jī)組上的應(yīng)用翁玉龍 成都熱電廠摘要：介紹電子束煙氣脫硫技術(shù)的工作原理、工藝流程、系統(tǒng)特點(diǎn)，重點(diǎn)闡述了該裝置的運(yùn)行效果及經(jīng)濟(jì)分析。該示范項目為目前世界上建成并投運(yùn)的最大規(guī)模的工業(yè)裝置。關(guān)鍵詞：電子束脫硫，系統(tǒng)組成，運(yùn)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(yàn)。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(shè)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(jìn)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(guān)于合作在中國實(shí)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(guān)于在中華人民共和國實(shí)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(shí)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(shè)、運(yùn)行排煙處理量為30萬nm3/h的電子束脫硫示范項目，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以下三點(diǎn)：1電子束脫硫工藝在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上的可行性和設(shè)備可靠性；2、驗(yàn)證副產(chǎn)品肥料在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的可能性；3、探討在300600mw機(jī)組上應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。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(shè)，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(yùn)轉(zhuǎn)，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(yàn)收鑒定，至2002年4月已累計運(yùn)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(yīng)過程：1、游離基的生成：當(dāng)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(qiáng)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(jìn)行反應(yīng)，分別氧化成硫酸h2so4和硝酸hno3 3、氨氣反應(yīng)生成硫酸銨和硝酸銨：h2so4+2nh3（nh2）2so4nho3+nh3nh4no3（三）系統(tǒng)構(gòu)成、工藝流程1系統(tǒng)構(gòu)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(yīng)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(jìn)入冷卻塔進(jìn)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(yīng)器進(jìn)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(jìn)一步與nh3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成（nh4）2so4和nh4no3粉末，部分粉末沉降至反應(yīng)器底部，通過輸送機(jī)排出，大部分粉末隨煙氣一起進(jìn)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(fēng)機(jī)升壓后進(jìn)入煙囪排入大氣。（四）設(shè)計參數(shù)及工藝特點(diǎn)1設(shè)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(diǎn)：

6、能同時脫除煙氣中的so2和nox。運(yùn)行操作簡單，維護(hù)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(gòu)成的有益農(nóng)業(yè)氮肥。投資少運(yùn)行費(fèi)用較低，經(jīng)濟(jì)性較好，適合在高硫煤地區(qū)運(yùn)用。電子束運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)。（五）運(yùn)行概況：電子束脫硫裝置運(yùn)行五年來，經(jīng)過中日雙方的共同努力，生產(chǎn)運(yùn)行方面取得了很大成效，經(jīng)過不斷調(diào)整、摸索、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，脫硫率從最初的70左右穩(wěn)定地提高到82左右，最高達(dá)90，超過設(shè)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(jī)同時率達(dá)90%以上。運(yùn)行指標(biāo)消耗量 注：副產(chǎn)品產(chǎn)量受燃煤so2濃度

7、影響，達(dá)不到設(shè)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(shè)計值。98年2月，四川電力試驗(yàn)研究院對該裝置在正常運(yùn)行狀態(tài)下的煙氣參數(shù)、脫硫效率，塵濃度等進(jìn)行了測試，全面反應(yīng)了該裝置的運(yùn)行水平，測試結(jié)果如下表： 電除塵測試結(jié)果： 但自1997年7月試運(yùn)行至99年9月底，累計運(yùn)行時間4400小時，與主機(jī)同時率僅為45.5，其主要原因?yàn)椋?.主要輔助設(shè)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(yīng)器系統(tǒng)的輸送機(jī)設(shè)計強(qiáng)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(shè)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(jī)、窗冷卻風(fēng)機(jī)等設(shè)

8、備質(zhì)量較差、運(yùn)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。空壓機(jī)的質(zhì)量較差，無法長時間連續(xù)運(yùn)行。2.全部設(shè)備均為單系統(tǒng)，設(shè)計時未考慮備用設(shè)備。因此常因一些輔助設(shè)備缺陷而被迫停運(yùn)。3運(yùn)行中檢查維護(hù)不當(dāng)，如空壓機(jī)因油質(zhì)不良，濾網(wǎng)堵塞造成空壓機(jī)缺油損壞后加裝低油壓聯(lián)動開關(guān)。針對上述情況，中日雙方多次召開工程協(xié)商會進(jìn)行協(xié)商，尋找解決方案。98年9月至12月，利用200mw發(fā)電機(jī)組大修期間對各設(shè)備進(jìn)行了維護(hù)和改造，設(shè)備同期率由此提高到60%左右。99年7月至10月對eba工程進(jìn)行了第二次改造，同步率提高為82.6%，期間四個月同步率達(dá)到90%以上。主要實(shí)施以下改進(jìn)：1增設(shè)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(jìn)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(jī)材質(zhì)為耐腐蝕性強(qiáng)、強(qiáng)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(yùn)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(yùn)回日本生產(chǎn)廠家進(jìn)行修理，并于12月底完成修理后運(yùn)回，目前使用狀況良好。4更換原空壓機(jī)為螺桿式空壓機(jī)。5備機(jī)的增設(shè)：增設(shè)二次煙氣冷卻水泵、電子束冷卻水泵、機(jī)械冷卻水泵的備用機(jī)。增設(shè)窗冷卻機(jī)的備用機(jī)。增設(shè)氨系統(tǒng)氨壓機(jī)。（六）技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(dá)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(shè)計值（50ppm），主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)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(shè)備及安裝用7200萬元，三通一平2230萬元，單位千瓦建設(shè)資金1000元。4年運(yùn)行費(fèi)用：以年運(yùn)行時間6000小時，so2入口濃度為1800ppm計算：年總費(fèi)用為1790.7萬元（包括電、水、蒸汽、液氨、運(yùn)行人員費(fèi)用、日常維護(hù)費(fèi)用、折舊費(fèi)及大修費(fèi)）副產(chǎn)品收入：313.3萬元上

11、脫硫裝置減少排污費(fèi)：80萬元年凈運(yùn)行成本1397.4萬元。4脫除一噸so2的費(fèi)用為1986元，每千瓦時的脫硫費(fèi)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(yàn)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(yùn)行調(diào)整已達(dá)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(jìn)行農(nóng)田試驗(yàn)，檢驗(yàn)其對農(nóng)作物種子發(fā)芽有無毒副作用、農(nóng)田應(yīng)用效果以及它對土壤肥力和土壤結(jié)構(gòu)的影響。試驗(yàn)于2000年5月結(jié)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(shù)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(yīng)用及肥效進(jìn)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(shù)變害為寶。經(jīng)權(quán)威部門檢驗(yàn)，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(biāo)準(zhǔn)，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(yàn)和小麥肥效試驗(yàn)。考察認(rèn)為試驗(yàn)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(jìn)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(yàn)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(jié)論。4盆栽發(fā)芽試驗(yàn)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(dāng)，副產(chǎn)品硫酸銨可以直接應(yīng)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(wù)國家環(huán)境保護(hù)“十五”計劃要求電力行業(yè)：以削減二氧化硫排放為重點(diǎn)，優(yōu)化電源布局，促進(jìn)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(kuò)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(shè)脫硫設(shè)施：積極推動現(xiàn)役火電機(jī)組脫硫。制定優(yōu)惠經(jīng)濟(jì)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(biāo)準(zhǔn)；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(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，以調(diào)動企業(yè)脫硫積極性；五是加快采用潔凈煤技術(shù)。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(shí)，資金缺口較大，隨著“廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)”的實(shí)施，脫硫電廠將處于不利地位，積極