电子束烟气处理方法简介

电子束烟气处理方法简介
电子束烟气处理方法简介
程锦晖
(中国石化集团兰州设计院,730060)
摘要电子束法是一种能够同时脱硫、脱硝的烟气处理方法,具有脱硫、脱硝率高,副产品能够有效综合利用,不产生二次污染的特点,是一种先进的烟气处理技术。

关键词烟气脱硫脱硝电子束法
A Br ief I n troduction of EBA
Cheng J inhu i
(S IN O P EC L anz hou D esig n Institu te ,730060)
Abstract
EBA cou ld desu lfu rize and de 2NO x at the sam e ti m e ,It is h igh efficaci ou s in desu lfu rizati on
and de 2NO x and its by 2p roduct can be com p rehen sively u tilized w ithou t ano ther po llu ti on .EBA is an advanced techno logy to flue gas treatm en t .
Keywords :F lue gas ,D esu lfu rizati on and de 2NO x ,E lectron beam w ith amm on ia
1 电子束烟气处理技术的特点
电子束烟气处理方法(E lectron B eam
W ith Amm on ia ,以下简称EBA 法)的主要技术特点如下。

(1)能同时高效脱硫、脱硝,EBA 法能够同时去除烟气中95%以上的硫氧化物(SO x )和80%以上的氮氧化物(NO x );
(2)处理过程为干法,不需要排水处理装置:以往的烟气脱硫处理都是湿式的,因此需要设置排水处理装置。

然而EBA 法的处理由于采用干式而无排水,因此不需要任何排水处理
设备;
(3)副产品可用作农用肥料,烟气中的有害物质SO x 和NO x 经EBA
法处理后,可转变为硫酸铵和硝酸铵,二者均是有效的农用肥料;
(4)流程简单、运行可靠、操作方便。

EBA 法的主要设备为冷却塔、反应器、电子束发生装
收稿日期:2000-07-05
作者简介:程锦晖,女,工程师,1992年毕业于中国纺织大学(现华东大学)环境工程专业,现主要从事环保及环境影响评价工作。

42?石油化工环境保护
ENV I RONM EN T PRO T ECT I ON I N PETROCH E M I CAL I NDU STR Y
2001年
置和副产品收集器。

不仅所需设备少而且采用全自动系统,因此操作非常简单。

此外,设备运转的启动和停止极为方便,使装置在短时间内就能达到设计指标的要求;
(5)处理后的烟气一般无需再加热,可直接经烟囱排入大气;
(6)投资及运行费用低于常规方法。

和以往的湿式脱硫、干式脱硝的组合式处理方法相比,实现了降低设备投资和能源消耗的目标。

2 工艺流程和反应机理2.1工艺流程
该工艺由烟气冷却,氨添加,电子束照射反应和副产品收集处理等部分组成。

大约150℃的烟气经电除尘器除去烟尘之
后,进入冷却塔。

在冷却塔内,经除尘的高温烟气被雾状喷射的水降温到适合于本工艺脱硫、脱硝的反应温度(约65℃)。

由于烟气露点通常为50℃,因此冷却水在塔内被完全气化,从而使得冷却塔底部不会产生废水。

经喷水冷却降温后的烟气从冷却塔进入反应器,烟气在反应器内接受高能量电子束的照射,使SO 2和NO x 被氧化成硫酸和硝酸。

在电子束照射前,根据SO 2和NO x 浓度及所设定的脱除率,向反应器中注入经化学计量的氨(液态氨、雾状)。

硫酸和硝酸与氨发生反应,生成硫酸铵或硝酸铵的粉状粒子。

接着用干式静电除尘器捕集这些副产品微粒,净化后的烟气由烟囱排入大气。

处理流程图见图1所示。

图1 处理流程简图
2.2反应机理
(1)生成自由基
烟气是由氮气(N 2)、氧气(O 2)、水蒸汽(H 2O )、二氧化碳(CO 2)等主要成份和二氧化
硫(SO 2)、氮氧化物(NO x )等少量有害气体组成的。

烟气受到电子束照射时,电子束的大部分能量被烟气中的氮气、氧气、水蒸汽吸收,生成
富于化学反应的活性种(O H 自由基、O 原子、
HO 2,自由基、N 自由基)。

N 2,O 2,H 2O e
-
电子束照射
O H ,O ,HO 2,N
(2)脱硫、脱硝反应
烟气中的SO 2和NO x 与通过电子束照射生成的O H 基、O 原子、HO 2基和N 基进行反
52? 第1期程锦晖1电子束烟气处理方法简介
应,分别氧化为硫酸和硝酸。

SO 2OH
H SO 3O H
H 2SO 4
O SO 3H 2O
H 2SO 4
NO
OH
HNO 2O
HNO 3
HO 2NO 2+O H O
NO 2
O H
HNO 3
O
NO 3NO 2N 2O 5
H 2O
2HNO 3(3)生成硫酸铵和硝酸铵的反应
在前一阶段生成的硫酸和硝酸与电了束照
射以前充入的氨进行中和反应,生成硫酸铵和硝酸铵的粉体微粒。

H 2SO 4+2N H 3
(N H 4)2SO 4HNO 3+N H 3
N H 4NO 3
(4)反应过程中残存的未反应的SO 2
和N H 3,在后续烟气流经的通道内进行热化学反应,其中的一部分生成硫酸铵。

SO 2+2N H 3+H 2O +12O 2(N H 4)2SO 4
上述4步反应是在瞬间完成的,从电子束照射至生成硫酸铵和硝酸铵的时间仅为1s 左右。

3 脱硫、脱硝影响因素3.1脱硫率
影响SO 2脱除率的主要因素是电子束剂量和温度。

图2给出了电子束吸收剂量与脱硫率、温度的关系。

随电子束吸收剂量的增加,脱硫效率随之提高,剂量更高时,脱硫效率趋于稳定。

温度也是一个极敏感的参数,随着被处理烟气温度的降低,脱硫效率将提高。

烟气温度每升高5℃,脱硫率约下降10%,这也说明了冷却塔设计和运行维护的重要性。

3.2 脱硝率
电子束的吸收剂量越多,以及入口NO x 浓度越低
,脱硝率越高,见图3
所示。

4 研究进展情况及应用实例介绍
电子束烟气处理技术最初由日本荏原(Ebara )
图2 吸收剂量与脱硫率、温度关系
图3 吸收剂量和脱硝率关系
62?石油化工环境保护 2001年
公司在1970年开始开发。

1974年荏原公司在藤泽中央研究所建造了世界上第一个处理量为1km 3h 的燃油烟气电子束处理小型中试厂,证
明电子束法能同时脱硫脱硝,并通过加氨转化为硫铵和硝铵。

此后,荏原公司分别与新日本钢铁公司及美国能源部合作,建成了处理烟气量更大的中试厂(10km 3h 及24km 3h ),试验的成功证明了电子束法的商用可行性,充分肯定了这一技术。

稍后,联邦德国也开始研究电子束技术,研究结果指出,电子束法是当今最具有竞争性的低成本处理工艺,并分别建成小型中试厂(1km 3h )和大型中试厂(20km 3h )。

到目前为止,国外(不计俄罗斯)共建有烟气处理量1km 3h 以上的各类中试厂14个,规模由小到大,燃料由重油、天然气到煤炭,处理对象遍及(热)电厂,垃圾焚烧炉及交通隧道等
排放的各种烟气。

1997年,由日本荏原公司提供技术,在成都电厂建成电子束脱硫技术工业示范厂,是世界上已投入运行的处理烟气量(300km 3h )最大的电子束脱硫装置。

EBA 法通过向排烟照射电子束,除去烟气
中的SO 2和NO x ,达到同时脱硫、脱硝的目的,并且其副产品可作为农用肥料,是一种先进的无排水型干式烟气处理技术。

参考文献
1 叶奕森、柴发合、田子平等.硫氮污染物的控制对策
及治理技术[M ].中国环境科学出版社,1994,2.
103
2 中国环境科学学会.脱硫技术[C ].中国环境科学出
版社,1995,85～88.169～172
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72? 第1期程锦晖1电子束烟气处理方法简介
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