电子束照射法脱硫脱氮技术是一种物理与化学相结合的高新技术，是在电子加速器的基础上逐渐发展起来的，已引起了国内外专家的广泛重视。使用化石燃料的后果是产生了大量含SO2和NOx的气态污染物，造成了酸雨等一系列威胁人类生存和发展的重大环境问题。气态污染物虽然危害大，但在废气中浓度相对较低，净化的技术难度大，处理成本高，是大气污染治理工程中较棘手的问题。?
1 电子束照射法脱硫脱氮机理?
电子束照射法利用电子加速器产生的高能等离子体氧化烟气中的SO?2和NO??x?等气态污染物。经电子束照射，烟气中的SO2和NOx?接受电子束而强烈氧化，在极短时间内(约十万分之一秒)被氧化成硫酸和硝酸，这些酸与加入的氨(其量由烟气中的SO?2和NO??x?的浓度确定)反应生成(NH?4)2SO4和NH4NO3的微细粉粒，粉粒经捕集器回收作农肥，净化气体经烟囱排入大气。?
脱硫脱氧整个反应大致可分为3个过程进行。
1.1 生成具有氧化活性的物质?
由于高速电子束照射在反应器内，具有很高能量的电子与烟气中的主要成分N?2、O?2、H?2O分子碰撞反应，生成了氧化力很强的OH、O、HO?2等活性物质。
1.2 SOx?和NOx?的氧化?
生成的氧化活性物质将SOx?和NOx?氧化成雾状硫酸和硝酸分子。
???SO??x?→ OH+O HO?2 H?2SO?4，NO??x?→ OH+O HO?2 HNO?3
???
1.3 (NH4)2SO4和NH4NO3的生成?
生成的硫酸和硝酸与掺入烟气中的氨中和反应生成微粒状(NH4)2SO4和NH4NO3，这些微粒从反应器进入收尘装置，在短时间内颗粒凝聚长大则被分离回收。?
上述这3个过程在反应器内相互重叠，相互影响??〔1〕?。
??2 电子束照射法工艺流程和反应装置?
该工艺由废气冷却、加氨、电子束照射以及粉体捕集这几道工序组成。粉体的捕集大都采用静电除尘器(ESP)，如图1所示。?
电子束发生器由直流高压电源和电子束加速管组成，两者之间用高压电缆连结，如图2。在高真空下，由加速管端部的灯丝发射出来的热电子，在高压静电场作用下，使热电子加速到任意能级。
?图1 电子束照射脱硫脱氮装置?
图2 电子束发生装置?
为了扩大高能电子束的有效照射空间，调节?X，Y?方向的磁场作用，并使电子束通过
照射窗进入反应器内，使废气中的SO2和NOx?强烈氧化。
?3 电子束照射法的工艺特点和优点?
①能同时脱除硫氧化物和氮氧化物，具有进一步满足我国对脱硝要求的潜力;②系统简单，操作方便，过程易于控制，对烟气成分和烟气量的变化具有较好的适应性和跟踪性;③该工艺为干法脱硫，不产生废水废渣，形成二次污染;④副产品可作肥料利用，产生一定经济效
益。且我国目前硫资源缺乏，每年要进口硫磺以制造(NH4)2SO4，该工艺无疑对缓解目前状况有一定的帮助:⑤脱硫效率高，脱硫效率在80%~94%之间。
??4 电子束照射法的技术发展现状和应用
?
1987年美国印第安纳州普列斯燃煤发电所完成的电子束脱硫脱硝中试，最大处理量24000m?3/h(相当于发电量约8000kW)，脱硫率达90%以上，脱硝率达80%以上??〔2〕?。?
日本的荏原制作所在该工艺方面进行了深入细致的研究，在好几个国家(包括中国)都申请了专利。该所1999年在日本新名古屋火电厂完成的电子束处理装置最大处理量达620000m?3/h(相当于220MW机组)。?
在我国，该技术于1994年被国务院批准列入"中国21世纪议程"的"优先项目计划"中。1997年，四川成都热电厂与日本荏原制作所合作建成了电子束处理装置，最大处理量为300000m?3h(相当于90MW机组)??〔3〕?。
??5 问题讨论
?5.1 关于副产品?
5.1.1 生成的化肥能否有效捕集 电子束烟气脱硫工艺所存在的主要问题在集尘器上，由于燃煤烟气经电子束脱硫后，烟气及烟尘的物理、化学特性发生了很大的变化，故对电除尘器的运行产生很大影响，如二次电流为零，除尘性能恶化等。美国能源部1988年的报告中提到:由于副产品的吸湿特性和微小粒径使其容易从集尘设备上(无论布袋还是电除尘器)上逃逸。在我国，成都电厂电子束脱硫中试工程中出现了电除尘器二次电流为零，以致整体系统无法正常运行的现象。在成都电厂的最近的运行中，电除尘器一、二电场电流一般为100~300mA，低时甚至仅20~30mA，远低于设计电流1200mA，除尘效率自然也很难达到设计要求。这产生了两方面的问题:一方面导致烟尘排放浓度偏高，造成烟尘污染;另一方面使电子束脱硫所产生的化肥得不到有效捕集，造成经济损失。虽然通过一系列改进措施，电除尘器二次电流为零的现象得到一定改观，但由于所捕集的粉尘粘性和表面张力较大，依靠电极振打难以达到对电极清洁的目的，使电极表面为烟尘层所覆盖，甚至产生结垢，导致"灰捧"，致使其表面的荷电烟尘粒子难以释放，尤其是当阴极上结垢严重时产生电晕闭塞，不能放出电子，即二次电流大幅度下降，乃至为零，影响ESP正常运行??〔4〕?。?
5.1.2 生成的化肥的质量和销路问题 反应生成的副产品(NH?4)?2SO?4和NH?4NO?3因烟尘带入而
含有微量的重金属元素，但分析表明其浓度符合有关规定(GB8173-87)，分析结果见表1。??
表1 电子束脱硫副产品重金属元素分析/mg·kg?-1??
项目 电子束?副产品 GB8173-87 判定
Cd?0.4 5 合格
As?37 75 合格
Mo?3.1 10 合格
Se?7.7 15 合格
Ni??6.1 200 合格
Cr?19 250 合格
Cu?10.9 250 合格
Pb??16 ?250 合格
成都热电厂电子束脱硫副产品用作盆栽和农田试验的初步结果表明，其肥效与等氮量的尿素和硫酸铵肥料相当，说明电了束脱硫脱氮副产品确实可用作肥料??〔3〕?。?
但硫酸铵和硝酸铵近年来已销量下降。因其价格较高，长期施用会导致土壤板结硬化，随着近年来质优价廉的其他氮肥产量的不断提高，其竞争力大大下降。根据肥料市场的走向，出路只能是将硫酸铵和硝酸铵与磷肥或钾肥渗混后，生产农用混肥料。
?5.2 与传统的烟气脱硫技术的投资运行费用比较?
传统的烟气净化方法有吸收法、吸附法和催化净化法等。大型火电机组的烟气脱硫一般采用吸收法中的石灰石--石膏湿法工艺。陕西某电厂曾就电子束工艺和湿法工艺的投资和运行费用作过比较??〔5〕?。?
投资和运行情况见表2、表3。?
由表可见电子束工艺的静态投资略低于湿法工艺，在不考虑副产品利用的情况下，电子束工艺
的处理费用是湿法工艺的2倍左右。在考虑副产品利用的情况下，两者处理费用相差无几。
??
表2 湿法脱硫和电子束脱硫投资比较 ?
项 目 湿法脱硫工艺 电了束脱硫工艺
静态投资/万元? 31864 30708
单位投资/元×kW-1? 796.6 ?767.7
表3 湿法石灰石-石膏脱硫和电子束脱硫运行费用比较?
单位:/万元?
项 目石灰石-石膏法?年运行费用〖〗电子束法?年运行费用〖HT5"〗
电?550.8? 663
石灰石?488.16 -?
液氨?- 3502. 8
工业水?21 18.69
蒸汽?54 162
大修费用?491.9 491.9
折旧费用?1574.07 1574.07
人员工资??26.41 18.87
不考虑副产品利用运行费用?3206.34 6431.33
副产品销售收入?103.74 3150
考虑副产品利用运行费用???3102.6?3281.33
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5.3 处理后烟气的排放 ?
由于进行脱硫脱氮前进行了废气冷却，烟气温度由150℃左右降至60℃左右，使得排放口的烟温偏低，烟气抬升高度△H偏小。目前采取的解决办法是使处理后烟气和未处理的高温烟气混合升温后排放，如果排放标准提高，则要增加烟气再热系统，这会提高电子束照射法脱硫脱氮系统的投资和运行费用。
6 结语 ?
