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电子束半干法烟气净化技术
作者:管理员    发布于:2016-11-14 13:41:05    文字:【】【】【

  电子束半干法烟气净化技术张大欣徐光罗经宇(清华大学核能技术设计研宄院,北京100084)重视。传统的电子束烟气净化技术在工业应用中存在能耗高、副产品黏结严重、工作可靠性低等问题。

  新型电子束半干法烟气净化技术解决了传统工艺在工业化应用中存在的问题,可以在较小的辐照剂量下获得更为理想的烟气净化效果,提高了系统的工作可靠性,是一项工业应用前景十分广阔的环保技术。

  体是大气污染物的主要来源,烟尘、S2、NOx以及由S2、Nx形成的酸雨破坏了生态环境,威胁着人类健康,并对建筑物造成了腐蚀。为了治理这些烟气污染物,人们研究开发了多种不同的设备和工艺,但是这些工艺都是针对单一烟气污染物的。20世纪70年代电子束烟气净化技术的出现,使燃煤烟气的综合治理成为可能。

  电子束烟气净化技术的主要特点是:在高效脱除SO2的同时,能够有效地去除NOx和可挥发性有机物(VOC)运行操作简单、负荷跟踪能力强;无二次污染,副产品为能用于农业生产的氮肥,可实现氮、硫资源的自然生态循环。近年来,此项技术的发展得到了世界环保界的普遍关注。

  在传统的电子束烟气净化工艺中,副产品均以干态的形式存在,属于干法工艺。清华大学在深入研究电子束烟气净化机理的基础上,提出了全新的电子束半干法烟气净化工艺。在整个工艺过程中,反应产物从湿芬容易发生黏壁现象辐照室及静电。1台湿式除尘器收集收集起来的铵盐颗粒态(溶液的形式)变为干态,所以称此工艺为半干法工艺。下面首先介绍传统的电子束烟气净化技术。

  1传统的电子束烟气净化技术烟气首先流经一台喷淋冷却塔,在那里与雾化的冷却水相互混合,达到对烟气降温、增湿的作用;之后再流向辐照室,利用电子加速器产生的电子束对烟气照射,使其中的N2、2和H2O分子等激发或电离,并进一步反应形成强氧化性的自由基这些自由基继续把S2和NOx氧化成H2SO4和HNO3,并与注入的氨气中和生成硫酸铵和硝酸铵,这些铵盐以气溶胶微粒的形式存在;烟气离开辐照室后,其中的铵盐微粒被一台干式静电除尘器收集,作为烟气净化的副产品;净化后的烟气经适当加热后,由引风机送入烟囱排放。

  美国、波兰、德国等国家的电子束烟气净化工艺流程与日本的流程大同小异。

  传统电子束烟气净化技术在工业化的过程中存在一系列需要解决的问题,例如:所需辐照剂量偏大;由于铵盐气溶胶微粒吸湿性强除尘器中需安装机械刮板装置,降低了系统工作的可靠性;副产品容易在静电除尘器极板上结块,难以振打下来,导致副产品收集效率下降;静电除尘器收集的副产品颗粒粒径太小,需要经造粒机再处理等等。

  2电子束半干法烟气净化技术烟气首先流经一台喷雾干燥器,在那里与雾化的铵盐溶液相互混合,达到对烟气降温、增湿的作用,同时利用烟气的热量把铵盐溶液干燥,干燥得到的铵盐颗粒在喷雾干燥器底部被收集,其中位粒径在lOO/m左右。

  含有微量铵盐颗粒的烟气再流向辐照室。在烟气进入辐照室之前,向烟气中注入设定化学剂量比的氨气;烟气进入辐照室后,利用电子加速器产生的电子束对烟气照射,使其中的N2、O2和H2O分子激发或电离,并进一步反应形成强氧化性的自由基,然后发生一系列复杂的氧化反应,并终生成硫酸铵和硝酸铵,这些铵盐以气溶胶微粒的形式存在。

  烟气离开辐照室后,其中的铵盐微粒被被循环冲洗水溶解形成铵盐溶液,这些溶液流经过一个过滤系统去掉粗糙飞灰颗粒后,流入一溶液槽。为补偿在喷雾干燥器和湿式除尘器中蒸发损失的水分,依据溶液槽的液位,将工业水加到溶液槽内。溶液槽内一部分溶液流经一溶液泵,被输送至喷雾干燥器的雾化器,实现对烟气的喷淋大部分溶液通过溶液泵对湿式除尘器的板进行循环清洗;净化后的烟气经适当加热后由压风机送入烟囱排放。

  根据对电子束脱硫脱硝反应机理的研究,高湿、低温的环境有利于反应的进行,而且约有1/3的反应是在辐照室后的烟道和除尘器内完成的。传统电子束烟气净化技术由于受其工艺的局限,对烟气降温加湿的程度受到了限制。也就是说,在传统工艺中,如果要对烟气进一步降温加湿,则由于烟气湿度的提高,副产品在辐照室及其后的烟道和干式静电除尘器中的板结现象也会随之加剧,系统将不能稳定工作。而且由于辐照室后是相对较干的环境,不利于脱硫脱硝反应的继续进行。

  电子束半干法烟气净化技术解决了反应机理与工艺上存在的矛盾。由于反应生成的硫酸铵和硝酸铵是易溶于水的,湿式除尘器对此类微粒的收集效率可以达到99以上。辐照室内和其后的烟道中设有水喷嘴,可以定期喷水来清洗黏在壁上的铵盐,清洗形成的铵盐溶液也被输送至溶液槽,辐照室后的高湿环境有利于反应的继续进行。在半干法工艺中,可以提高喷雾干燥器对烟气降温湿的程度,而不会影响系统的稳定运行。由于采用了喷雾干燥器,同时实现了对副产品的造粒功能,在此处形成的副产品粒径在lOOn左右,远大于在辐照室内反应形成的颗粒的粒径(Wm左右)极大地降低了副产品的比表面积,从而降低了其吸湿性,此处得到的副产品可以方便地储存和运输而不会发生板结现象。

  3实验结果清华大学于2000年12月建成了烟气处理量为10000m3/h(标况)的电子束半干法烟气净化试验装置,实际运行结果见表1.表1运行条件及结果运行条件实验结果入口烟温:140°C入口烟气体积含湿量:5(干基)入口烟气S2入口2浓度:6(湿基)辐照剂量:1kGy注氨当量:1辐照室入口烟气体积含湿量:11逸氨体积含量:<电子束半干法烟气净化技术是在对电子束与烟气作用机理深入研究的基础上提出的一种全新的环保技术。实际的运行情况表明:电子束半干法烟气净化工艺可以在较低的辐照剂量下获得理想的脱硫率和脱硝率,降低了系统能耗,提高了系统的可靠性,具有广阔的工业应用前景。

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