高能电子氧化法
1 电子束法(EBA)
电子束法(EBA) 是一种物理与化学原理相结合的脱硫脱硝技术。它是利用电子加速器产生强氧化性的自由基等活性物质,把烟气中的SO2 和NO 氧化为SO3 和NO2 ,这些高价的硫氧化物和氮氧化物与水蒸气反应生成雾状的硫酸和硝酸,并与加入的NH3 反应生成硫铵和硝铵,脱硫、脱硝同时完成,达到净化烟气的目的。
早在1970 年,日本首先开始电子束脱硫技术的研究,并于1977 年建成第一个工业示范基地。随后美国和德国也相继开展这方面的研究工作。20 世纪80 年代末期,日本茬原公司(Ebara ) 和原子能研究所(JAERI) 将该技术应用到烟气同时脱硫脱硝的研究中。目前,日本高崎的日本原子能研究所(JAER) 、日本藤泽的茬原公司、波兰华沙的核化学与技术研究所和德国卡尔斯鲁厄的KFK实验中心在该技术方面研究最为成熟,而且现在均在进行改革工艺和降低能耗方面的完善工作。在我国,成都热电厂于1997 年引进该技术,实际运行脱硫率86. 8 % ,脱硝效率17. 6 %。中国工程物理研究院环保工程研究中心自主开发的电子束氨法脱硫脱硝技术, 目前已经完成了中试,并在中国和波兰都有工业装置的示范运行。
2 脉冲电晕等离子体技术(PCDP)
脉冲电晕等离子体技术是在电子束法的基础上发展起来的。该法和电子束法均属于等离子体法, 不同的是脉冲电晕法利用高压脉冲电源放电获得活化电子, 来打断烟气气体分子的化学键从而在常温下获得非平衡等离子体,即产生大量的高能电子和O、OH 等活性自由基,进而对工业废气中的气体分子进行氧化、降解等反应,使污染物转化;再与注入的氨产生协同效应,产生硫铵、硝铵及其复盐的微粒,可显著提高SO2 和NOX 的脱除率以及除尘效率,进而实现脱硫脱硝和除尘一体化。
自1986 年Masuda 等人发现电晕放电可以同时脱除NOX 和SO2 以来,该法由于具有设备简单、操作简便,显著的脱硫脱硝和除尘效果以及副产物可作为肥料回收利用等优点而成为国际上脱硫脱硝的研究前沿。该技术最大的问题亦在于高的能耗(约占电厂总发电量的5 %) 。另外,该法在如何实现高压脉冲电源的大功率、窄脉冲、长寿命等问题上仍有很多工作要做。
3 流光放电等离子体同时脱硫脱硝
流光放电等离子体是一种新型的高频高压交直流叠加流光放电等离子体脱硫脱硝一体化技术。该法利用正极性发电,在相似的电极结构和电压水平条件下,利用流光头表面产生的高能电子,可以打开化学健,激发产生OH·、O·等氧化性极强的自由基,继而实现脱硫脱硝、氧化亚硫酸盐等目的。该法由于采用电力电子半导体高频开关器件及高频开关电源技术,克服了原有电子束和脉冲电晕方法的电源无法工业化应用的弊端,具有良好应用前景。目前在荷兰、日本、韩国和中国都进行着10 - 100 kW 工业性示范研究,然而要实现该技术的产业化, 需要解决的2 个核心技术问题是大容量的等离子体系统和优化的等离子体处理工艺。
4 电催化氧化法(ECO)
电催化氧化技术( ECO) 是近几年发展起来的一种重要的洁净燃煤技术。该技术的核心部分是ECO 反应器,它通过电极和催化材料的作用产生超氧自由基(·O2) 、H2O2 、羟基自由基(·OH) 等活性基团,从而对SO2 和NOX进行氧化,在氨气存在的情况下生成氨盐而沉降下来。
目前在美国俄亥俄州南方的R. E. Burger 燃煤电厂已经安装了ECO 的商业化运行系统,通过用烟煤和次烟煤混合进行试验发现,ECO 系统可以去除95 %以上的SO2 ,90 % 的NO ,汞的去除率也超过了80 % ,PM 3. 0 (主要是悬浮颗粒) 的去除率95 %。最近,岑可法等人提出了一种基于直流电晕放电自由基簇射的ECO 方法。该法的优点在于采用带喷嘴的放电电极,使电极气从喷嘴喷出射入反应器,大大提高电极气被分解的概率,从而产生更多的活性物质。另外,由于电极气在喷嘴口附近形成射流,使烟气无法进入电晕区, 由电子与烟气中主要分子的碰撞而导致的能量损耗大大减少,能量利用率也随之提高。
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