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。
(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。
(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。
(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。