1、基本概述

成都電廠電子束脫硫示范工程于1996年3月開始工程建設(shè),1997年5月全部建成,7月18日全系統(tǒng)通過72 h連續(xù)運(yùn)行1997年9月10日舉行竣工儀式,并于1998年5月28日通過國家竣工驗收鑒定。各項指標(biāo)達(dá)到或超過設(shè)計要求,示范取得圓滿的成功。這是中國建設(shè)期最短,進(jìn)展最順利,最早通過驗收的幾個引進(jìn)的煙氣脫硫工業(yè)示范項目中的一個,也是世界上已投入運(yùn)行的處理煙氣最大的電子束脫硫裝置。它的成功示范,為中國較早較快地采用世界上先進(jìn)的煙氣脫硫技術(shù)和實現(xiàn)EBA技術(shù)產(chǎn)業(yè)化提供了條件。根據(jù)協(xié)議規(guī)定,該電子束脫硫裝置運(yùn)行五年后,由荏原公司無償轉(zhuǎn)讓給中國電力部門。

2、入口煙氣條件及設(shè)計指標(biāo)

該脫硫裝置安裝于成都熱電廠200 M機(jī)組21號鍋爐尾部,處理其部分煙氣。

2.1  入口煙氣條件

煙氣量(濕式)300000Nm3/h；煙氣溫度132℃；

煙氣成分：H2O(濕) 8 %； SOx(干) 1800 ppm；CO2(干) 10%； NOx(干) 400 ppm；O2(干) 12%；煙塵(干) 800 mg/Nm3

2.2  主要技術(shù)參數(shù)

脫硫率80 %；脫硝率10 %;

出口煙塵(干)濃度200 mg/Nm3

出口煙氣溫度61℃

出口煙氣中殘氨濃度50 ppm

電耗量1 900 kWh/h

水耗量16 t/h

蒸汽耗量2 t/h

液氨耗量654 kg/h(SO2 1800 ppm)

副產(chǎn)品產(chǎn)量2470 kg/h(SO2 1800 ppm)

占地面積55 m×41 m

3、試驗結(jié)果

3.1  技術(shù)性能

試運(yùn)行期間,燃煤含硫量一般在0.8 %~3.5 %間變化,煙氣中SO2濃度在500~2400 ppm范圍。通過調(diào)整脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù),使脫硫率達(dá)到80 %以上。煙氣中殘氨濃度測試為9.2 ppm,低于設(shè)計值50 ppm。原設(shè)計脫硝率為10 %,實際達(dá)18 %。

圖14為脫硫率與入口SO2濃度的關(guān)系,圖15為脫硫率與ESP出口溫度的關(guān)系。

由圖14可見,即使入口SO2濃度有很大的變化,通過自動調(diào)整噴水量及噴氨量仍能保持80 %以上的脫硫率。溫度對脫硫率有明顯的影響(圖15),ESP出口溫度愈低,脫硫率愈高。為達(dá)到80%的脫硫率,溫度設(shè)定在61℃,氨添加當(dāng)量比為0.8。束流穩(wěn)定在2×300 mA(低于設(shè)計值2×400 mA),吸收劑量為3.2 kGg。此時煙氣脫硫能耗約為1.2 Wh/Nm3。

3.2  能源及吸收劑消耗

因燃煤含硫量是變化的,下面為隨機(jī)測得的煙氣條件及累計能源消耗量。

1)煙氣條件及工藝性能

煙氣量：300833Nm3/h(濕)；冷卻塔入口煙氣溫度：102℃；ESP出口煙氣溫度：70℃；

EBA冷卻塔入口SO2濃度：1542 ppm；ESP出口SO2濃度：181 ppm；

脫硫率：88 %；EAB入口壓力：0.2 kPa；EBA出口壓力：1.5 kPa

入口O2濃度13.6 %(干)；出口O2濃度13.7 %(干)

煙氣中殘氨濃度9.2 ppm；排出煙氣中煙塵濃度137.2 mg/Nm3

2)能源及吸收劑消耗量

電耗量       2675100 kWh約1 736 kWh/h

工業(yè)水耗量   13630 t約8.8 t/h

蒸汽耗量     1533 t約0.99 t/h

氨耗量       370 t約0.24 t/h

副產(chǎn)品產(chǎn)量   1.370 t約0.9 t

系統(tǒng)的各項消耗指標(biāo)如電、水、蒸汽和液氨等的消耗量均滿足設(shè)計要求。

3)平均SO2濃度及脫除量

入口SO2濃度500~2 500 ppm,平均750 ppm

脫硫率50 %~85 %,平均82 %；平均SO2脫除量　0.5 t/h

3.3  設(shè)備可靠性

廠方供應(yīng)的電子槍燈絲使用壽命保證約兩萬小時,在正常操作情況下,電子束發(fā)生裝置的其它設(shè)備同一般的電氣電子設(shè)備,按常規(guī)檢修。

EBA脫硫裝置開停車方便,系統(tǒng)起動后幾分鐘即達(dá)平衡。目前可以做到與電廠鍋爐同步運(yùn)行。裝置的自動化程度較高,操作較簡便,運(yùn)行中各系統(tǒng)均可以自動調(diào)節(jié)控制,并具有較好的負(fù)荷跟蹤性。檢修基本上可與電廠大、小修同步,可以滿足工業(yè)應(yīng)用的要求。

該項目除電子加速器、造粒機(jī)及X射線監(jiān)視儀等為由日本進(jìn)口外,其余均為國產(chǎn)設(shè)備。進(jìn)口設(shè)備占整個工程造價的22 %。

3.4  安全性

電子束在反應(yīng)器內(nèi)因韌致輻射產(chǎn)生X—射線。為屏蔽X—射線,按國家輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn),反應(yīng)器四周設(shè)有厚度為1.0~1.3 m的混凝土防護(hù)墻。EBA裝置在電子束能量800keV,2×400 mA工況下運(yùn)行時,經(jīng)檢測,防護(hù)墻外表面大部分劑量率為0,個別部位為0.1~0.2μSv/h,遠(yuǎn)低于國家(公眾)標(biāo)準(zhǔn)0.6μSv/h的規(guī)定。對操作人員及周圍環(huán)境無任何影響。

3.5  副產(chǎn)品

1）組成

副產(chǎn)品為硫銨和硝銨混合物及少量飛灰。含氮量接近于化肥硫銨標(biāo)準(zhǔn)(20.5 %),當(dāng)鍋爐電除塵器提高除塵效率后,可進(jìn)一步提高含氮量。含硫量為18 %~23 %，硫銨91.9 %，飛灰　7.3 %，硝銨1.0 %，含氮量19.7 %，重金屬含量遠(yuǎn)低于農(nóng)用粉煤灰國家標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)規(guī)定。

2）栽培試驗

由四川省農(nóng)科院土肥所對小麥和油菜進(jìn)行栽培試驗和肥效試驗和對芹菜、萵筍及蓮花白等進(jìn)行肥效試驗。栽盆和農(nóng)田試驗初步結(jié)果表明,該副產(chǎn)品對種子發(fā)芽和作物生長均無不良影響,甚至施用量加大到2~3倍對發(fā)芽也無不良影響,其肥效與等氮量的市售尿素及硫銨相當(dāng)。這種副產(chǎn)品不僅含氮,還含有硫素營養(yǎng),用于缺硫土壤和需硫量高的作物尤為適宜。目前中國已有1/3的土壤缺硫,硫銨有廣泛的市場〔12~13〕。它是生產(chǎn)復(fù)合肥的一種優(yōu)良的基礎(chǔ)肥料,現(xiàn)在副產(chǎn)品已銷售給四川什化集團(tuán)復(fù)合肥廠作原料,售價為500元/t。

4、經(jīng)濟(jì)性綜合分析

4.1  投資

項目建設(shè)直接投資為7 200萬元單位建設(shè)投資為7 200萬元/9萬kW=800元/kW

4.2  年運(yùn)行費(fèi)用

年運(yùn)行凈成本費(fèi)用(年運(yùn)行總費(fèi)用-副產(chǎn)品銷售收入)　662.9萬元

其中:水電汽氮消耗占81 %;運(yùn)行管理6.7 %;維修12.3 %。

4.3  脫除一噸SO2凈費(fèi)用

當(dāng)入口SO2=1 800 ppm,脫除率80 %,每小時脫除SO2量為1.2t,年脫除7 800t,662.9萬元/7 800t=850元/tSO2

4.4  每度電脫硫費(fèi)用

30萬Nm3h煙氣量相當(dāng)于9萬kW機(jī)組鍋爐的排氣量,年運(yùn)行6 500 h,發(fā)電量為5.85 kWh。662.9萬元/5.85kWh= 0.011元/kWh,占現(xiàn)行電價0.32元/kWh的3.4%(以上均未計設(shè)備折舊、貸款利息及稅金)。

5、結(jié)論

EBA脫硫工業(yè)示范裝置經(jīng)過半年多的試驗運(yùn)行,可得出如下主要結(jié)論:

1)技術(shù)方面:流程簡單,處理過程為干法,不產(chǎn)生廢水廢渣;SO2濃度在500~2 300ppm范圍內(nèi)變化時,可以方便地通過調(diào)節(jié)有關(guān)的運(yùn)行參數(shù),達(dá)到設(shè)計的脫硫率80 %以上,附加的脫硝率18 %;對煙氣量的變化有較強(qiáng)的負(fù)荷跟蹤能力,適于機(jī)組調(diào)峰要求。

2)操作及可靠性方面:該電子束脫硫裝置自動化程度較高,操作簡便,設(shè)備可靠,易于開停車,運(yùn)行中各系統(tǒng)均可以自動調(diào)節(jié)控制�？梢宰龅脚c電廠鍋爐同步運(yùn)行和檢修。

3)副產(chǎn)品利用方面:副產(chǎn)品為硫銨和硝銨混合物,含氮量19.7 %,接近于化肥硫銨標(biāo)準(zhǔn)。對種子發(fā)芽和作物生長均無不良影響,肥效與等氮量的市售尿素及硫銨相當(dāng)。

4)安全方面:裝置外面的輻射劑量遠(yuǎn)低于國家現(xiàn)定的允許劑量水平,對環(huán)境和操作人員無任何不良影響;煙氣中殘氮濃度低于設(shè)計值,符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

5)經(jīng)濟(jì)性方面:(對于90 MW機(jī)組,不考慮設(shè)備折舊及利息)

總投資7 200萬元,800元/kW機(jī)組。年凈運(yùn)行費(fèi)用662.9萬元,脫一噸SO2成本為850元。脫硫增加電價約0.011元/kWh。對于大型機(jī)組和高硫煤煙氣,可以進(jìn)一步降低單位投資及脫硫成本。

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