高能電子氧化法
1 電子束法(EBA)
電子束法(EBA) 是一種物理與化學原理相結合的脫硫脫硝技術。它是利用電子加速器產生強氧化性的自由基等活性物質,把煙氣中的SO2 和NO 氧化為SO3 和NO2 ,這些高價的硫氧化物和氮氧化物與水蒸氣反應生成霧狀的硫酸和硝酸,并與加入的NH3 反應生成硫銨和硝銨,脫硫、脫硝同時完成,達到凈化煙氣的目的。
早在1970 年,日本首先開始電子束脫硫技術的研究,并于1977 年建成第一個工業示范基地。隨后美國和德國也相繼開展這方面的研究工作。20 世紀80 年代末期,日本茬原公司(Ebara ) 和原子能研究所(JAERI) 將該技術應用到煙氣同時脫硫脫硝的研究中。目前,日本高崎的日本原子能研究所(JAER) 、日本藤澤的茬原公司、波蘭華沙的核化學與技術研究所和德國卡爾斯魯厄的KFK實驗中心在該技術方面研究最為成熟,而且現在均在進行改革工藝和降低能耗方面的完善工作。在我國,成都熱電廠于1997 年引進該技術,實際運行脫硫率86. 8 % ,脫硝效率17. 6 %。中國工程物理研究院環保工程研究中心自主開發的電子束氨法脫硫脫硝技術, 目前已經完成了中試,并在中國和波蘭都有工業裝置的示范運行。
2 脈沖電暈等離子體技術(PCDP)
脈沖電暈等離子體技術是在電子束法的基礎上發展起來的。該法和電子束法均屬于等離子體法, 不同的是脈沖電暈法利用高壓脈沖電源放電獲得活化電子, 來打斷煙氣氣體分子的化學鍵從而在常溫下獲得非平衡等離子體,即產生大量的高能電子和O、OH 等活性自由基,進而對工業廢氣中的氣體分子進行氧化、降解等反應,使污染物轉化;再與注入的氨產生協同效應,產生硫銨、硝銨及其復鹽的微粒,可顯著提高SO2 和NOX 的脫除率以及除塵效率,進而實現脫硫脫硝和除塵一體化。
自1986 年Masuda 等人發現電暈放電可以同時脫除NOX 和SO2 以來,該法由于具有設備簡單、操作簡便,顯著的脫硫脫硝和除塵效果以及副產物可作為肥料回收利用等優點而成為國際上脫硫脫硝的研究前沿。該技術最大的問題亦在于高的能耗(約占電廠總發電量的5 %) 。另外,該法在如何實現高壓脈沖電源的大功率、窄脈沖、長壽命等問題上仍有很多工作要做。
3 流光放電等離子體同時脫硫脫硝
流光放電等離子體是一種新型的高頻高壓交直流疊加流光放電等離子體脫硫脫硝一體化技術。該法利用正極性發電,在相似的電極結構和電壓水平條件下,利用流光頭表面產生的高能電子,可以打開化學健,激發產生OH·、O·等氧化性極強的自由基,繼而實現脫硫脫硝、氧化亞硫酸鹽等目的。該法由于采用電力電子半導體高頻開關器件及高頻開關電源技術,克服了原有電子束和脈沖電暈方法的電源無法工業化應用的弊端,具有良好應用前景。目前在荷蘭、日本、韓國和中國都進行著10 - 100 kW 工業性示范研究,然而要實現該技術的產業化, 需要解決的2 個核心技術問題是大容量的等離子體系統和優化的等離子體處理工藝。
4 電催化氧化法(ECO)
電催化氧化技術( ECO) 是近幾年發展起來的一種重要的潔凈燃煤技術。該技術的核心部分是ECO 反應器,它通過電極和催化材料的作用產生超氧自由基(·O2) 、H2O2 、羥基自由基(·OH) 等活性基團,從而對SO2 和NOX進行氧化,在氨氣存在的情況下生成氨鹽而沉降下來。
目前在美國俄亥俄州南方的R. E. Burger 燃煤電廠已經安裝了ECO 的商業化運行系統,通過用煙煤和次煙煤混合進行試驗發現,ECO 系統可以去除95 %以上的SO2 ,90 % 的NO ,汞的去除率也超過了80 % ,PM 3. 0 (主要是懸浮顆粒) 的去除率95 %。最近,岑可法等人提出了一種基于直流電暈放電自由基簇射的ECO 方法。該法的優點在于采用帶噴嘴的放電電極,使電極氣從噴嘴噴出射入反應器,大大提高電極氣被分解的概率,從而產生更多的活性物質。另外,由于電極氣在噴嘴口附近形成射流,使煙氣無法進入電暈區, 由電子與煙氣中主要分子的碰撞而導致的能量損耗大大減少,能量利用率也隨之提高。
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