《电子束脱硫技术应用于火电厂烟气氮氧化物脱除的探讨》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子束脱硫技术应用于火电厂烟气氮氧化物脱除的探讨（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2 0 0 4 中一一I 脱t 脱膏技术与设鲁晨览会技术研讨会 2 0 咐C h i n aI n t e r n a i o n a ld e S O xd e N O xE x h i b i i o n C o n f e r e n c e电子束脱硫技术应用于火电厂烟气_ 氮氧化物脱除的探讨毛本将1 丁伯南2国家烟气脱硫工程技术研究中心四川恒泰环境技术有限责任公司船又章衡要乡绍殆于花蹈豌彭搦物赠：乙芭獭藐刁I ：精点J 槽子花蹈豌彭南哥于留勺 寅氧纪物搅酴舷芘衣j 毖力发术张经蛹鸶结扔声笔锄影高豹密锄缡冤渤于Z 钠励Z 咖跣j 撕考孑震黼镅嗡蹴翅晚嬲稻吻镀吻蝴1 电子束脱硫技术简介电子
2、束辐照烟气脱硫脱硝技术( 简称电子束脱硫技术) 自1 9 7 0 年开始研究至今，已有三十余年的历史。世界范围内曾有十余个国家的研究人员致力于该项技术的研究开发，建成各类装置约三十余座，其中工业化装置有5 座，最大装置达处理2 0 0 M W 机组烟气规模【1 1 。我国自二十世纪八十年代中期开始电子束脱硫技术的研究开发工作，1 9 9 9 年在四川绵阳科学城建成了我国第一座工业中试装置【2 】，2 0 0 3 年在北京京丰热电有限责任公司开工建设采用我国自行开发的电子束氨法烟气脱硫技术的处理1 5 0 M W 燃煤发电机组烟气的高技术产业化示范工程，标志着我国自行开发的电子束脱硫技术进入工业
3、示范阶段，同时也说明我国的电子束脱硫技术水平进入世界先进行列。电子束脱硫技术作为一项新兴的烟气净化技术，工程实践不多，尤其在烟气氮氧化物脱除方面。其工艺、工程技术和工艺设备存在进一步优化和改善之处，技术的优越性有待更多的工程实践展示和证明，技术及其推广应用的有关问题有待探讨和澄清，如对我国日益严格排放标准的适应性、副产物的品质及如何有效利用、用于氮氧化物脱除的技术经济性能等。电子束脱硫技术采用电子加速器产生的电子束辐照烟气，利用产生的自由基等活性基团氧化烟气中的二氧化硫和氮氧化物等污染物，然后与投加的脱除剂氨反应，生成硫酸铵和硝酸铵，最终实现污染物脱除。该技术在同一工艺过程中同时脱除二氧化硫和
4、氮氧化物，是当今其它烟气脱硫技术所无法比拟的。同时该技术还具有脱硫效率高，不产生二次污染物和温室效应气体二氧化碳，副产物硫酸铵和硝酸铵可用作肥料，烟气负荷跟踪能力强等特点，可实现污染物资源的综合利用和硫氮资源的自然生态循环，是一种不可多得的资源化综合利用型绿色烟气净化技术。目前，电子束脱硫技术主要用于烟气脱硫，在二氧化硫脱除效率达9 0 以上时，氮氧化物的脱除效率一般为2 0 左右。波兰玻莫扎尼( P o m o r z a n y ) 电厂的2 7 0 ，0 0 0 N m 3 h 装置和杭州协联热电公司3 0 0 ，0 0 0 N m 3 h 的电子束脱硫装置的氮氧化物脱除率比较高，分别为
5、7 0 和5 5 蚪3 1 。在满足二氧化硫脱除率的基础上，要进一步提高氮氧化物的脱除率，则必须增加电子束的投加剂量。2 氨氧化物脱除能力及其同标准的适应性1 国家烟气脱硫工程技术研究中心 2 四川恒泰环境技术有限责任公司四川绵阳6 2 1 9 0 0狮4 中国目际脱麓脱南技术与设鲁晨览会技术研讨会2 0 叫C h i n aI n t e r n a t i o n a ld e S O xd e N O xE x h i b i t i o n & C o n f e r e n c e在电子束脱硫过程中，二氧化硫的脱除主要取决于热化学反应和辐射化学反应，烟气的温度、湿度和电子束投加剂量为
6、影响脱除率的主要因素。而氮氧化物的脱除主要取决于电子束辐照烟气产生的自由基的作用，电子束投加剂量和烟气温度是影响脱除率的主要因素。随着电子束投加剂量的增加，二氧化硫脱除率首先达到较高的数值，一般在5 k G y 左右的投加剂量下，可实现9 5 左右的二氧化硫脱除率和2 0 左右的氮氧化物脱除率。继续加大电子束投加剂量，可以实现更高的氮氧化物脱除率。氮氧化物脱除率随注入的电子束能量的增加而提高，并渐趋“饱和”，如图1 所示。虽然可实现氮氧化物脱除率高达9 0 以上，但此时注入的电子束剂量高达2 0 k G y 以上。以处理1 0 0 M W 机组烟气量为例，需要投入2 0 0 0 k W 以上的
7、电子束功率，相当于机组发电能力的2 ，这在实际应用中难以接受。但若将氮氧化物脱除率设置在5 0 - 6 0 ，即投入5 0 0 k W 左右的电子束功率( 约占机组发电能力的0 5 左右) 用于脱除氮氧化物，较为经济合理。考虑到氮氧化物脱除工艺条件与二氧化硫的差异，通过优化工艺条件，其能耗指标还将得到一定程度的降低，并可保证二氧化硫的脱除率大于9 5 。上述分析说明，电子束脱硫技术有能力在保持较好的技术经济性能条件下，实现6 0 左右的氮氧化物脱除率和9 5 以上的二氧化硫脱除率。氮 氧 化 物 脱 除 率- 、 、- ，剂- i t ( k G Y )图1 不同中试装置中N O X 脱除率同
8、电子束剂量关系在今年1 月1 日实施的新的火电厂大气污染物排放标准( G B l 3 2 2 3 2 0 0 3 ) 中，对火电厂烟气氮氧化物排放最严格的浓度限值设定在4 5 0 m g N m 3 。对于目前大部分燃煤发电机组，其氮氧化物浓度一般为8 0 0 1 2 0 0m g N m 3 。为达到该排放标准的要求，需要的脱除率为4 4 6 2 5。电子束脱硫技术有能力达到该脱除率指标，且在该脱除率指标范围内电子束技术的技术经济性能仍然较好。对于采用低氮燃烧技术的燃煤锅炉，其氮氧化物排放浓度一般为6 0 0 m g N m 3 左右，需要的脱除率为2 0 左右。若设置脱除效率为6 0 ，则
9、氮氧化物排放浓度值为2 0 0m g N m 3 。该指标大大高于目前绝大多数国家的排放标准，仅高于美国新机组( 9 7 年7 月9 日以后) 1 0 0m g N m 3 的排放标准，接近欧盟对新机组( 2 0 0 2 年1 1 月2 7 日以后，热功率3 0 0 M W以上) 2 4 0m g N m 3 的排放标准。不同类型机组和不同脱除率情况下，电子束脱硫技术的能耗及满足有关标准的情况如表1 所示。1 6 72 0 0 4 中l i 脱蠢聃技术与设鲁晨览全技术研讨舍 2 舯4C h i n aI n t e r n a t i o n a ld e s O xd e N O xE x
10、h i b i t i o n & C o n f e r e n c e表l电子束脱硫技术的氮氧化物脱除率及其同标准的适应性l q O x 浓度脱除率排放限值能耗( 占机组容量百分机组类型满足标准 e m g m 3 )( )( m g m 3 )比)“6 2 54 5 0现标准- - 0 5 老机组8 0 0 一1 2 0 0 8 01 6 0 2 4 0未来标准一1 O- 2 54 5 0现标准- - 0 2 采用低氮燃烧技巧0 0 - 6 52 0 0欧盟标准0 5 _ 0 8 术的燃煤机组 - 4 0 0- 5 02 0 0欧盟标准 5 0 时，电子束脱硫技术的工程造价比S C R
11、工艺低2 0 以上，运行费用约为S C R 工艺的1 0 。考虑到测算时，S C R 方法未计催化剂和电耗费用，电子束脱硫的实际运行费用指标应比S C R 方法更低，有可能出现副产物硝酸铵的销售收益抵消电和氨的消耗费用。综上所述，电子束脱硫技术在只考虑脱硫性能指标时，其工程造价与湿法脱硫相当或略低，运行费用是湿法脱硫的5 0 左右；在相同的脱硫和脱硝效率情况下，与湿法加S C R 方法相比较，电子束脱硫技术的工程造价将低于2 0 以上，此时的运行费用极低。同湿法加S N C R 方法相比较，电子束脱硫技术的工程造价将有2 0 以上的降低，运行费用的优势也十分明显。上述结论同早期国外相关机构的研
12、究结果基本吻合。4 副产物的品质及应用电子束脱硫的副产物主要成分为硫酸铵和硝酸铵的混合物，次要成分为燃煤粉尘。其含氮量一般为1 6 至2 0 。其成分比例和含氮量主要由烟气中二氧化硫浓度、二氧化硫和氮氧化物脱除率，以及入口烟气中的粉尘浓度确定。燃煤电厂烟气中的粉尘浓度在满足国家现行标准情况下，一般不超过4 0 0 m g N m 3 。考虑到工艺过程中烟气调质部分的除尘作用，副产物中粉尘含量一般不超过5 。当燃煤含硫量为l ，二氧化硫脱除率为9 0 时，副产物中硫酸铵含量约为9 0 ，硝酸铵含量不到1 0 。当燃煤含硫量提高至2 时，副产物中硫酸铵含量将升高至9 5 ，硝酸铵含量将降至约5 。
13、但当氮氧化物脱除效率提高至5 0 时，上述两种情况下硝酸铵含量分别约为2 0 和1 0 。电子硼4 中国目际脱曩成硝技术与设鲁晨览会技术研讨会2 0 0 4C h i n aI n t e r n a t i o n a ld e S O xd e N O xE x h i b i t i o n & C o n f e r e n c e束脱硫工艺中选用的电子加速器的能量只有1 0 M e V 左右，远没有达到产生感生放射性核素所需的1 0 M e V 以上的电子能量，故也无感生放射性核素污染之忧。因此，在经济的氮氧化物脱除效率下，电子束脱硫副产物的主要成分仍为硫酸铵，控制其品质的主要因素为
14、入口烟气中的粉尘及其浓度。由于电子束脱硫的副产物为硫酸铵、硝酸铵和燃煤粉尘的混合物，目前最有可能的使用途径是农用肥料。作为其主要成分的硫酸铵、硝酸铵和粉煤灰在农业中的应用已有较长的历史，我国目前皆有相应的国家标准控制其品质，其混合物作为肥料使用也是可行的。实际上，电子束脱硫的副产物用于农业目的在日本和中国已经过了大量的盆栽和大田试验，日本农林水产省早已批准其可作为氮肥销售，我国国家经贸委也于2 0 0 2 年9 月1 日批准实施了适用于电子束脱硫副产物的电力行业标准副产硫酸铵( D L T 8 0 7 - 2 0 0 2 ) 。目前，无论是波兰玻莫扎尼电厂，还是在我国已建成的华能成都热电厂和杭
15、州协联电厂电子束脱硫装置生产的副产物都销售一空，尚未获得任何使用该产品的不利或有害报道。我国为农业大国，化肥使用总量大，但高浓度化肥和复合( 复混) 肥使用比例太低，复合( 复混) 肥比例只占总使用量的1 0 左右，同发达国家7 0 8 0 的比例差距较大。同时，我国又是硫资源短缺的国家，约1 3 土壤缺硫。居氮、磷和钾之后的作物需要的第四营养素硫的缺乏是我国农副产品品质和产量下降的主要原因之一。而电子束脱硫副产品中的硫酸铵既是氮肥，又是最佳的硫肥品种之一，其中的硝酸铵为仅次于尿素的高浓度氮肥品种。实践已经证明，含有硫酸铵、硝酸铵的电子束脱硫副产物作为农用复混合肥的原料，对农作物品质的提高，土
16、壤质量的改善都将是大有好处的，其市场销售不成问题。5 结束语纵观电子束脱硫技术的发展历史和目前示范工程的运行情况，电子束脱硫技术不但是一项可以工业化应用的烟气脱硫技术，而且也是一项在较长的时间内可以满足我国燃煤电厂等企业烟气氮氧化物污染治理需求的经济实用的脱硝技术。该技术在脱除烟气中二氧化硫的同时脱除了烟气中的氮氧化物，其综合技术和经济性能是当今其他技术所难以比拟的。电子束脱硫的副产物为农用肥料，其具有的硫肥特性对我国土壤缺硫状况的改善将起到积极作用。通过该技术的工程应用，将烟气中的二氧化硫和氮氧化物污染物变成了可用的肥料，使蕴藏于煤炭中的硫资源最终以肥料的方式获得最终利用，无污染地返回大自然，实现了硫氮资源的综合利用和自然生态循环，是一种不可多得的绿色气态污染物治理技术。参考文献，【1 】毛本将电除尘及气体净化，V 0 1 6 ，N O 3 ，2 0 0 0【2 】毛本将等环境保护，N O
