工藝簡介,脫氮機理,工藝流程,工藝特點,發展現狀,問題討論,
工藝簡介
電子束照射法脫硫脫氮技術是一種物理與化學相結合的高新技術，是在電子加速器的基礎上逐漸發展起來的，已引起了國內外專家的廣泛重視。使用化石燃料的後果是產生了大量含SO2和NOx的氣態污染物，造成了酸雨等一系列威脅人類生存和發展的重大環境問題。氣態污染物雖然危害大，但在廢氣中濃度相對較低，淨化的技術難度大，處理成本高，是大氣污染治理工程中較棘手的問題。?
脫氮機理
1 電子束照射法脫硫脫氮機理?
電子束照射法利用電子加速器產生的高能電漿氧化煙氣中的SO2和NOx等氣態污染物。經電子束照射，煙氣中的SO2和NOx接受電子束而強烈氧化，在極短時間內（約十萬分之一秒）被氧化成硫酸和硝酸，這些酸與加入的氨（其量由煙氣中的SO2和NOx的濃度確定）反應生成（NH4）2SO4和NH4NO3的微細粉粒，粉粒經捕集器回收作農肥，淨化氣體經煙囪排入大氣。
脫硫脫氧整個反應大致可分為3個過程進行。
1.1 生成具有氧化活性的物質
由於高速電子束照射在反應器內，具有很高能量的電子與煙氣中的主要成分N2、O2、H2O分子碰撞反應，生成了氧化力很強的OH、O、HO2等活性物質。
1.2 SOx和NOx的氧化
生成的氧化活性物質將SOx和NOx氧化成霧狀硫酸和硝酸分子。
SOx→ OH+O HO2 H2SO4，NOx→ OH+O HO2 HNO3
1.3 （NH4）2SO4和NH4NO3的生成?
生成的硫酸和硝酸與摻入煙氣中的氨中和反應生成微粒狀（NH4）2SO4和NH4NO3，這些微粒從反應器進入收塵裝置，在短時間內顆粒凝聚長大則被分離回收。
上述這3個過程在反應器內相互重疊，相互影響〔1〕。
工藝流程
該工藝由廢氣冷卻、加氨、電子束照射以及粉體捕集這幾道工序組成。粉體的捕集大都採用靜電除塵器（ESP），如圖1所示。
電子束髮生器由直流高壓電源和電子束加速管組成，兩者之間用高壓電纜連結，如圖2。在高真空下，由加速管端部的燈絲髮射出來的熱電子，在高壓靜電場作用下，使熱電子加速到任意能級。
圖1 電子束照射脫硫脫氮裝置
圖2 電子束髮生裝置
為了擴大高能電子束的有效照射空間，調節X，Y方向的磁場作用，並使電子束通過
照射窗進入反應器內，使廢氣中的SO2和NOx強烈氧化。
工藝特點
①能同時脫除硫氧化物和氮氧化物，具有進一步滿足我國對脫硝要求的潛力；②系統簡單，操作方便，過程易於控制，對煙氣成分和煙氣量的變化具有較好的適應性和跟蹤性；③該工藝為乾法脫硫，不產生廢水廢渣，形成二次污染；④副產品可作肥料利用，產生一定經濟效益。且我國目前硫資源缺乏，每年要進口硫磺以製造（NH4）2SO4，該工藝無疑對緩解目前狀況有一定的幫助：⑤脫硫效率高，脫硫效率在80%~94%之間。
發展現狀
1987年美國印第安納州普列斯燃煤發電所完成的電子束脫硫脫硝中試，最大處理量24000m3/h(相當於發電量約8000kW)，脫硫率達90%以上，脫硝率達80%以上〔2〕。
日本的荏原製作所在該工藝方面進行了深入細緻的研究，在好幾個國家(包括中國)都申請了專利。該所1999年在日本新名古屋火電廠完成的電子束處理裝置最大處理量達620000m3/h(相當於220MW機組)。
在我國，該技術於1994年被國務院批准列入“中國21世紀議程”的“優先項目計畫”中。1997年，四川成都熱電廠與日本荏原製作所合作建成了電子束處理裝置，最大處理量為300000m3h(相當於90MW機組(3)。
問題討論
5.1 關於副產品
5.1.1 生成的化肥能否有效捕集 電子束煙氣脫硫工藝所存在的主要問題在集塵器上，由於燃煤煙氣經電子束脫硫後，煙氣及煙塵的物理、化學特性發生了很大的變化，故對電除塵器的運行產生很大影響，如二次電流為零，除塵性能惡化等。美國能源部1988年的報告中提到：由於副產品的吸濕特性和微小粒徑使其容易從集塵設備上(無論布袋還是電除塵器)上逃逸。在我國，成都電廠電子束脫硫中試工程中出現了電除塵器二次電流為零，以致整體系統無法正常運行的現象。在成都電廠的最近的運行中，電除塵器一、二電場電流一般為100～300mA，低時甚至僅20～30mA，遠低於設計電流1200mA，除塵效率自然也很難達到設計要求。這產生了兩方面的問題：一方面導致煙塵排放濃度偏高，造成煙塵污染；另一方面使電子束脫硫所產生的化肥得不到有效捕集，造成經濟損失。雖然通過一系列改進措施，電除塵器二次電流為零的現象得到一定改觀，但由於所捕集的粉塵粘性和表面張力較大，依靠電極振打難以達到對電極清潔的目的，使電極表面為煙塵層所覆蓋，甚至產生結垢，導致“灰捧”，致使其表面的荷電煙塵粒子難以釋放，尤其是當陰極上結垢嚴重時產生電暈閉塞，不能放出電子，即二次電流大幅度下降，乃至為零，影響ESP正常運行??〔4〕。
5.1.2 生成的化肥的質量和銷路問題 反應生成的副產品(NH4)2SO4和NH4NO3因煙塵帶入而
含有微量的重金屬元素，但分析表明其濃度符合有關規定（GB8173-87），分析結果見表1。
表1 電子束脫硫副產品重金屬元素分析/mg·kg?-1
項目 電子束副產品 GB8173-87 判定
Cd0.4 5 合格
As37 75 合格
Mo3.1 10 合格
Se7.7 15 合格
Ni6.1 200 合格
Cr19 250 合格
Cu10.9 250 合格
Pb16 250 合格
成都熱電廠電子束脫硫副產品用作盆栽和農田試驗的初步結果表明，其肥效與等氮量的尿素和硫酸銨肥料相當，說明電了束脫硫脫氮副產品確實可用作肥料〔3〕。
但硫酸銨和硝酸銨近年來已銷量下降。因其價格較高，長期施用會導致土壤板結硬化，隨著近年來質優價廉的其他氮肥產量的不斷提高，其競爭力大大下降。根據肥料市場的走向，出路只能是將硫酸銨和硝酸銨與磷肥或鉀肥滲混後，生產農用混肥料。
5.2 與傳統的煙氣脫硫技術的投資運行費用比較
傳統的煙氣淨化方法有吸收法、吸附法和催化淨化法等。大型火電機組的煙氣脫硫一般採用吸收法中的石灰石——石膏濕法工藝。陝西某電廠曾就電子束工藝和濕法工藝的投資和運行費用作過比較〔5〕。
投資和運行情況見表2、表3。
由表可見電子束工藝的靜態投資略低於濕法工藝，在不考慮副產品利用的情況下，電子束工藝
的處理費用是濕法工藝的2倍左右。在考慮副產品利用的情況下，兩者處理費用相差無幾。
表2 濕法脫硫和電子束脫硫投資比較
項 目 濕法脫硫工藝 電了束脫硫工藝
靜態投資/萬元 31864 30708
單位投資/元×kW-1 796.6 ?767.7
表3 濕法石灰石—石膏脫硫和電子束脫硫運行費用比較?
單位：/萬元
項 目石灰石-石膏法?年運行費用〖〗電子束法?年運行費用〖HT5”〗
電550.8 663
石灰石488.16
液氨- 3502. 8
工業水21 18.69
蒸汽54 162
大修費用491.9 491.9
折舊費用1574.07 1574.07
人員工資26.41 18.87
不考慮副產品利用運行費用3206.34 6431.33
副產品銷售收入103.74 3150
考慮副產品利用運行費用3102.6?3281.33
5.3 處理後煙氣的排放
由於進行脫硫脫氮前進行了廢氣冷卻，煙氣溫度由150℃左右降至60℃左右，使得排放口的煙溫偏低，煙氣抬升高度△H偏小。目前採取的解決辦法是使處理後煙氣和未處理的高溫煙氣混合升溫後排放，如果排放標準提高，則要增加煙氣再熱系統，這會提高電子束照射法脫硫脫氮系統的投資和運行費用。
