電子束法煙氣脫硫技術的應用前景探討
通過幾年來中日合作成都電子束示范項目的建設實踐、運行狀況和該項技術應用發展的情況，從電子束法同時脫硫脫硝、副產硫酸銨可全部銷售利用，工藝設備的可靠性與國產化，適度的建設投資與運行成本等幾方面加以闡述，表明該項技術漸趨成熟，具有良好的發展空間與應用前景。
隨著我國環境保護法律、法規及標準的日趨嚴格和環保執法力度的進一步加大，國家全力推進酸雨防治和控制二氧化硫排放量，對氮氧化物排放量的削減也逐漸提到重要議事日程。在煙氣治理技術中，電子束法經過中日（日方為荏原制作所）合作成都電廠示范項目的成功實踐、波蘭波莫扎尼電廠和日本中部電力公司新名古屋電廠煙氣量脫硫裝置的建設與投運、杭州熱電廠即將建成以及北京京豐熱電公司和太一電廠等一批項目的進行可行性研究、論證和開始建設表明，電子束法煙氣治理技術己進入推廣應用階段。
本文通過對1995-1998年從項目聯合可行性研究開始至范裝置建成投運的工程實踐和近年來對電子束法煙氣治理技術進展的持續關注，就下列幾個方面論述該項煙氣治理技術的應用前景。
1、電子束法煙氣治理技術能同時脫硫脫硝
在脫硫的同時也能脫硝，是電子束法煙氣治理技術區別于其它煙氣脫硫技術的一個標志性特點。近年來為抑制氮氧化物排放，采用循環流化床鍋爐，在發電機組上使用較多，技術也已趨于成熟，盡管造價較高，但還在較大規模的發電機組上因地制宜地有計劃選用。在當前脫硫也需脫氮的呼聲和要求下，在煙氣治理技術中，電子束法是一項值得推廣應用的首選方法。
成都電廠示范項目設計脫硫率80%，脫硝率10%（電子束工藝技術的脫硫率可達95%，脫硝率可達80%），由于它是世界上第一套工程應用的示范裝置，又是我國國家計委、原電力工業部和四川省人民政府重視和關切的國際合作工程項目，主要設計指標比較穩妥，留有余地。經過中日雙方在工程現場1年多的共同努力，1997年7月18日通過全系統試運轉后開始投入考核運行，順利打通了工藝流程，副產物硫酸銨（伴少量硝酸銨與煙塵）產出，脫硫脫硝率達到或超過設計水平，經四川省電力試驗研究院測試，脫硫效率為86.8%，脫硝率為17.6%，在電廠鍋爐后電除塵器運行正常時副產硫銨的品位>19%（含氮量）。成都電廠以后建成的幾套電子束法煙氣治理裝置，設計的脫硫脫硝率還有所提高。所以在同一套煙氣治理工藝裝置中，脫硫同時也能脫氮確是該工藝一個顯著優點，因此得到國家的鼓勵。
2、副產物可全部銷售利用
電子束法的吸收劑為氨，電子束輻照通過反應器的煙氣所形成的游離基，使煙氣中的SO2和NOx氧化，與輻照前噴入反應器的NH3進行中和反應，生成硫酸銨和硝酸銨，整個過程約1S。因煙氣在反應器內平均停留約1.5S，所以反應是充分和完善的。成都電廠電子束法煙氣脫硫示范裝置產出的副產物硫酸銨，其品位目前已穩定在19%-20%，經電收集器捕集后直接打包，運往與電廠聯合經營的復合肥廠作氮肥的一部分，目前副產品量已超過10000t，已全部銷售利用，最高售價接近500元/t。
根據國家標準化法的規定，必須對副產物硫酸銨進行農業試驗，檢驗其對農作物種子發芽有無毒副作用，使用效果及對土壤肥力和土壤結構的影響，從而為該產品列入國家標準和在農業生產中合理經濟的施用提供科學依據。為此，四川省電力公司委托四川省農科院土壤肥料研究所進行完整規范的試驗，試驗大綱和總體方案經中國農科院土壤肥料方面的權威專家認定，得出的結論是：
（1）因重金屬含量遠低于國家標準，所以對水稻、玉米、棉花、小麥、油菜等作物的種子發芽和生長無不良影響。
（2）在等氮量并配施磷鉀肥條件下，副產物硫酸銨與正品硫酸銨的肥效相當。
（3）使用副產物硫酸銨后土壤肥力和土壤結構無不良影響。
試驗結果經專家評審后，報請國家相關主管部門，已訂立副產硫酸銨標準，進入電力行業標準，由國家經貿委統一頒發執行，符合煙氣脫硫副產品用作化肥時其成份指標應達到國家相應的肥料等級標準并不得對農田生態產生有害影響和回收硫資源的技術政策。
我國是農業大國，氮肥年產量已超過2100萬t，相當于正品硫酸銨1億t。即使我國已有100套發電機組配套建設電子束法煙氣治理裝置，其副產硫酸銨的年總產量也不過約100萬t，僅占目前全國氮肥的1%，全部利用與銷售應沒有問題，即使因某種原因當地利用發生困難時，副產硫酸銨作為氮肥的一種，也可流通到四川等應用銷售良好的地區，總之所有電子束法煙氣治理裝置產出的硫酸銨能全部銷售利用是又一個顯著特點。
3、工藝設備的可靠性與國產化
成都電廠電子束法示范項目，日方荏原制作所按當時協議，提供基本設計、確認詳細設計與負責采購全部設備，其中主設備由日方在日本采購，配套設備也由日方在中國采購。示范裝置的運行過程表明，故障和停運檢修主要并非來自主設備電子束發生裝置，而是來自國內配套輔助設備選購欠當。經荏原制作所成都事務所與成都電廠協同，由日方出資進行部分技術改造，目前工藝系統和設備已煥然一新，近年來維修量大大下降，可靠性提高，運行同步率達到95%以上。在成都電廠示范裝置后建設的電子束法煙氣治理裝置，如杭州電廠等工程，包括冷卻塔、副產硫酸銨電收集器等整個工藝系統與設備材質都充分優選，可以相信，配套工藝與設備已趨于優選合理，設備國產化率由成都示范項目的61%（按設備價格）逐漸提高，甚至100%。
4、建設投資
中日合作成都電廠示范項目，國家計委批準按1.04億元控制。受國家計委委托，國家電力公司進行的項目竣工驗收確認的投資為9430萬元，節省近1000萬元。從工程的實際投資分析，如扣除中方的土地占用投入和日方以37萬美元在日本采購的干式對輥副產物造粒機并未實際運行應用（副產物不用造粒而直接打包外銷利用）的具體情況，實際建設投資（包括中方搬遷脫硫界區原有車間辦公樓、通信設施與各類管道等）約8000萬元，單位建設投資約900元/KW。
國華荏原環境工程公司即將建成投運的杭州熱電廠電子束法煙氣治理項目工程設計脫硫率85%，脫硝率55%，總投資已下降至不突破7000萬元，其主設備仍由日本引進。中國工程物理研究院恒泰環境技術公司按國家計委批準承擔北京京豐熱電公司電子束治理工程的總建設投資近1億元，單位造價660元/kW，脫硫率》90%，脫硝率》20%，力爭使用1套國產主設備，另2套電子束發生裝置從國外引進。在必須同時脫NOx的電廠，其建設投資水平已比較適度，是可以接受的。
5、運行成本
成都電廠示范裝置的運行成本為1kW·h電增加0.013元，每噸SO2脫除費用在設計工況（煙氣SO2質量濃度1800mg/L）和裝置用電按上網電價（而不是以電廠廠用電價計）計算為&###元（按脫硝成本為0計算）；當電廠組織低硫煤，有時煙氣SO2濃度低于設計工況值時，每噸SO2脫除費用有所上升，所以電子束法更適用于較高SO2濃度的煙氣治理。
根據國家出臺的SO2排放收費規定，首先是全額收費，同時提高征收標準，“兩控區”要高于其它地區，杭州等試點城市目前已執行700元/t的收費標準。北京市為辦好舉世矚目的2008年奧運盛會，下決心繼續推進大氣環境治理，進一步改善大氣環境，要求每噸排放收費標準提高到1700以上。無論是濕式石灰石*石膏法還是電子束法，建設脫硫裝置既保護了大氣環境，還可減少電廠SO2排放繳費，有些地區電廠在脫硫裝置建成后，減少電廠成本支出（排放繳費列成本），甚至等于增加收益。所以許多電廠目前正在有計劃積極組織實施煙氣治理，早建設早收益。
6、技術隊伍
在現行工藝條件下，日本荏原制作所目前具有領先水平，還試制了高壓電子束發生裝置，并已在杭州熱電廠工程安裝調試。通過世界上首套工業裝置中日合作成都示范項目的實施，中日參與設計、施工和成都電廠的運行管理，具有較高的技術水平，培養了一批設計、施工與運行方面的頂級專家和工程技術人員。國華荏原環境工程公司具有建設電子束法治理工程的雄厚力量。中國工程物理研究院與大連理工大學等單位聯合，完成了國家級電子束煙氣脫硫脫硝中間實驗，使用從俄羅斯引進的高壓電子發生裝置，已通過技術鑒定和國家環保總局主持的驗收。清華大學相關單位也從事電子束法煙氣脫硫脫硝新工藝的試驗研究，積極實施工程示范項目。還有中國科學院相關研究所的加速器研制生產骨干力量。由此可見，我國已具有建設電子束法煙氣治理裝置高素質技術隊伍。
7、結語
電子束法煙氣治理技術具有同時脫硫脫硝、副產物通過規范試驗建立標準并全都銷售利用、工藝設備可靠與加速國產化、適度的建設投資和運行成本及經過實踐檢驗的技術隊伍和電廠運行管理水平提高等諸項特色，工藝技術已漸趨成熟并有所創新。煙氣脫硫脫硝，保護大氣環境，既是燃煤電廠相關企業自身可持續發展的必要措施，也是保護全人類健康文明和全球生態環境的偉大事業，在我國政府重視推進大氣環境治理的必要前提下，未來10年我國將有數以10000MW的燃煤電廠機組需要脫硫（部分脫硝），有能力投入幾百億元建設資金。在濕式石灰石&石膏法煙氣脫硫技術為主的情況下，電子束法煙氣治理技術也會因地制宜地具有相應的發展空間和應用前景。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
