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

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。

　　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

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

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

。

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

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

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

H , O , HO 2, N

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

(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

・26・石　油　化　工　环　境　保　护　　　　　　　　　　　　2001年　

应, 分别氧化为硫酸和硝酸。2SO 32SO 4

SO 2+2N H 3+H 2O +12O 2(N H 4) 2SO 4

SO 32SO 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

23

2+O H 2

3

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

2HNO 332O 5

(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

HNO 3+N H 3

(N H 4) 2SO 4H 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。

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

　第1期　　　　　　　　　　　　程锦晖1电子束烟气处理方法简介・27・

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

汽油清净剂通过省级鉴定

日前, 江苏宜兴万兴化工有限公司的美洁牌汽油清净剂通过了省科委组织的省级

鉴定。

美洁牌汽油清净剂是该公司和北京清华大学华实科技服务中心共同开发。该产品是一种具有清净、分散、抗氧、破乳、防老、防锈性能的多功能汽油添加剂。按规定指标添加美洁汽油清净剂的车用汽油即成为高清洁汽油, 能有效地抑制燃油系统内部沉积物的生成, 防止燃油喷嘴堵塞, 又能对已生成的氧化沉淀迅速分散、清除; 还能提高并改善发动机燃料的润滑性能, 进而可确保发动机动力性能正常发挥、节省汽油、减少排放尾气中HC 、保护环境有利, 还能防止发动机的腐CO 等有害物, 对净化城市空气、

蚀, 减少维修费用, 延长维护周期, 节能高效, 而且该剂价格便宜, 先进实用。与国内同类的汽油清净添加剂在配方上有所不同, 有所创新。

(南京炼油厂李正西)

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

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。

　　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

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

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

。

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

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

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

H , O , HO 2, N

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

(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

・26・石　油　化　工　环　境　保　护　　　　　　　　　　　　2001年　

应, 分别氧化为硫酸和硝酸。2SO 32SO 4

SO 2+2N H 3+H 2O +12O 2(N H 4) 2SO 4

SO 32SO 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

23

2+O H 2

3

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

2HNO 332O 5

(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

HNO 3+N H 3

(N H 4) 2SO 4H 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。

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

　第1期　　　　　　　　　　　　程锦晖1电子束烟气处理方法简介・27・

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

汽油清净剂通过省级鉴定

日前, 江苏宜兴万兴化工有限公司的美洁牌汽油清净剂通过了省科委组织的省级

鉴定。

美洁牌汽油清净剂是该公司和北京清华大学华实科技服务中心共同开发。该产品是一种具有清净、分散、抗氧、破乳、防老、防锈性能的多功能汽油添加剂。按规定指标添加美洁汽油清净剂的车用汽油即成为高清洁汽油, 能有效地抑制燃油系统内部沉积物的生成, 防止燃油喷嘴堵塞, 又能对已生成的氧化沉淀迅速分散、清除; 还能提高并改善发动机燃料的润滑性能, 进而可确保发动机动力性能正常发挥、节省汽油、减少排放尾气中HC 、保护环境有利, 还能防止发动机的腐CO 等有害物, 对净化城市空气、

蚀, 减少维修费用, 延长维护周期, 节能高效, 而且该剂价格便宜, 先进实用。与国内同类的汽油清净添加剂在配方上有所不同, 有所创新。

(南京炼油厂李正西)