電子束法煙氣脫硫系統(tǒng)在運行過程中主要的問題及分析有：

1、裝置運行的可靠性

電子束法煙氣脫硫裝置運行的可靠性體現(xiàn)在:一是自動控制系統(tǒng)的可靠性;二是裝置幾個主要設(shè)備運行的可靠性;三是裝置在正常使用壽命內(nèi),能夠按給定的設(shè)計技術(shù)指標長期運行的穩(wěn)定性。

1.1  自控系統(tǒng)的可靠性

對自控系統(tǒng)而言,具體體現(xiàn)在對脫硫系統(tǒng)各工藝設(shè)備及工藝操作狀態(tài)進行監(jiān)控,能夠?qū)ο到y(tǒng)的正常與非正常情況及時做出反應(yīng)、反饋、調(diào)整和報警等,能夠維持脫硫裝置最佳運行狀態(tài)及不影響鍋爐系統(tǒng)的穩(wěn)定運行�，F(xiàn)在DCS系統(tǒng)軟、硬件的發(fā)展和設(shè)計運行經(jīng)驗都可以較好地解決自控系統(tǒng)的可靠性問題。

1.2  主要設(shè)備運行的可靠性

(1)電子加速器。

電子加速器是電子束法煙氣脫硫裝置關(guān)鍵設(shè)備之一。處理煙氣的流量、SO2、NOx的質(zhì)量含量及脫除率等決定了電子加速器所需的功率。電子加速器的連續(xù)工作時間主要由電子槍和掃描盒上的電子束出射窗和輻照反應(yīng)器入射窗的鈦箔使用情況決定。目前百毫安量級的電子槍連續(xù)工作時間達10 000 h以上,數(shù)百千瓦功率的電子加速器鈦窗的連續(xù)使用壽命達6 000 h左右,因此,目前國內(nèi)外研制的大功率加速器可以滿足工業(yè)應(yīng)用的要求。

(2)副產(chǎn)物收集器。

由于電子束法煙氣脫硫產(chǎn)生的副產(chǎn)物完全不同于電廠煤灰粉塵的性質(zhì),適合于收集粉煤灰的靜電除塵器亦不適用于副產(chǎn)物粉塵的收集。成都裝置的副產(chǎn)物收集器最初按單室3電場設(shè)計并采用普通碳鋼材料,出現(xiàn)過電暈封閉,極板、極線和氣流分布板上副產(chǎn)物粘附嚴重,且無法在運行中進行脫附,碳鋼材料嚴重腐蝕等問題。通過改進,增設(shè)2個電場,將極線、極板全部更換為不銹鋼,并采用多段振打方式,使副產(chǎn)物收集器逐漸正常工作。杭州協(xié)聯(lián)的副產(chǎn)物收集器在此基礎(chǔ)上通過改進,運行情況大大優(yōu)于成都電廠。借鑒成都電廠和杭州協(xié)聯(lián)的設(shè)計、運行經(jīng)驗,北京京豐EA-FGD裝置的副產(chǎn)物收集器的極板、極線采用不銹鋼、多段振打的方式。

2、放大效應(yīng)問題

在電子束法煙氣脫硫裝置的各工藝單元中,煙氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、氨的儲存及供氨系統(tǒng)、公用工程系統(tǒng)、操作控制系統(tǒng)在借鑒石灰石-石膏濕法大型脫硫裝置的設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,幾乎不存在放大風(fēng)險問題。將電子束法煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用到大中型燃煤機組,主要存在2個技術(shù)風(fēng)險,即輻照反應(yīng)系統(tǒng)和副產(chǎn)物系統(tǒng)的放大風(fēng)險。

2.1  輻照反應(yīng)系統(tǒng)

輻照反應(yīng)系統(tǒng)包括輻照反應(yīng)器和大功率電子加速器,按最新的理論設(shè)計計算模型進行放大,所設(shè)計的輻照反應(yīng)器能夠滿足通過大煙氣流量的需要,且電子束能量的利用率更高。受高電壓絕緣材料和饋送方式的限制,500~2 000 kW級超大功率的電子加速器目前在技術(shù)上還存在諸多困難,還有許多關(guān)鍵技術(shù)問題沒有完全解決。

對大中型機組大煙氣流量的脫硫,在工程設(shè)計上可以采用幾臺電子加速器并聯(lián)或串聯(lián)的方式。這樣,電子束能量的組織分配將更趨合理,脫硫脫硝率可進一步提高,工程投資也增加不多,占地面積僅略有增加,且運行更為可靠。

2.2  副產(chǎn)物收集器

(1)對國內(nèi)同類裝置副產(chǎn)物收集器設(shè)計及運行情況的分析研究;(2)對副產(chǎn)物粒徑分布,不同工藝條件下副產(chǎn)物比電阻等物理化學(xué)性質(zhì)研究;(3)對過程工藝操作參數(shù)的優(yōu)化配置研究;(4)對副產(chǎn)物收集器本體設(shè)計所需的其他設(shè)計參數(shù),如煙氣流的分布與組織,收集器的伏安特性,收集器電壓源和恒流源特性,副產(chǎn)物脫附方式等的深入研究,并通過試驗驗證,放大到200～300M W機組的副產(chǎn)物收集器的設(shè)計問題已基本解決。

3、副產(chǎn)物的處置

采用電子束法煙氣脫硫工藝得到的脫硫脫硝副產(chǎn)物,其組成隨煙氣成分和輻照反應(yīng)條件不同而略有差異,但主要都是含有硫酸銨、硝酸銨及煙塵的混合物。一般硫酸銨質(zhì)量含量為85%~95%、硝酸銨為5%~10%、煙塵等為2%~5%,混合物中氮質(zhì)量含量一般在17%~20%,硫為17%~21%,副產(chǎn)物中的重金屬含量遠低于農(nóng)用粉煤灰國家標準的有關(guān)規(guī)定。2002年頒布實施的電力行業(yè)標準《副產(chǎn)硫酸銨》(DL/T808-2002),使電子束氨法脫硫產(chǎn)生的副產(chǎn)物可以直接銷售。

4、X射線的屏蔽及防護

4.1  不會產(chǎn)生放射性核素

高能粒子同物質(zhì)的原子作用發(fā)生核反應(yīng)會產(chǎn)生感生放射性核素。電子束氨法脫硫工藝中使用的電子束能量僅有1 M eV左右,因而不會發(fā)生核反應(yīng)而產(chǎn)生感生放射性核素。

4.2  韌致輻射

電子穿過物質(zhì)時,受原子核庫侖場的作用,產(chǎn)生電磁輻射的過程叫韌致輻射。高能電子與原子序數(shù)較大的物質(zhì)作用容易發(fā)生韌致輻射現(xiàn)象,放出X射線。

電子束脫硫裝置中,電子束投加輻照反應(yīng)室中處理煙氣時,雖然電子束的絕大部分能量都消耗在同煙氣中的水、氨、氮、CO2、SO2、氮氧化物、煙塵等分子微粒的作用上,但在電子束的輸送過程中和少數(shù)電子與輻照反應(yīng)器器壁的金屬原子等作用,發(fā)生韌致輻射現(xiàn)象,產(chǎn)生低能的X射線。出于對運行操作員和公眾的安全考慮,盡管產(chǎn)生的強度不高,但仍必須對輻照反應(yīng)大廳及相關(guān)系統(tǒng)進行輻射防護。

按照《電離輻射防護與輻射防護安全基本標準》(GB18871-2002)的要求,輻射工作人員的年有效劑量限值為20 m Sv,公眾成員年有效劑量不超過1m Sv。在進行電子束法煙氣脫硫裝置的輻射與屏蔽防護設(shè)計時,按照輻射防護最優(yōu)化原則,避免各類人員遭受不必要的照射,并綜合考慮到技術(shù)、經(jīng)濟和社會等因素,將工作人員和公眾所受的照射保持在合理的、盡可能低的水平上。為此,除在電子加速器和輻照反應(yīng)室的屏蔽和防護采用大體積屏蔽外,對有關(guān)的進出口輻照反應(yīng)器前后煙道、檢修通道和管道等也采用了有效的屏蔽措施,除此之外,在防輻射的安全系統(tǒng)上,也采用了人機連鎖、光電連鎖,緊急停機狀況有聲光警告裝置等措施,以確保操作運行人員和公眾的安全。京豐工程的設(shè)計,實際考慮的劑量設(shè)計限值為:輻射工作人員每年不超過5 m Sv,公眾個人每年不超過0.5m Sv,都低于國家規(guī)定標準。

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