电子束法烟气脱硫技术的应用前景探讨
通过几年来中日合作成都电子束示范项目的建设实践、运行状况和该项技术应用发展的情况，从电子束法同时脱硫脱硝、副产硫酸铵可全部销售利用，工艺设备的可靠性与国产化，适度的建设投资与运行成本等几方面加以阐述，表明该项技术渐趋成熟，具有良好的发展空间与应用前景。
随着我国环境保护法律、法规及标准的日趋严格和环保执法力度的进一步加大，国家全力推进酸雨防治和控制二氧化硫排放量，对氮氧化物排放量的削减也逐渐提到重要议事日程。在烟气治理技术中，电子束法经过中日（日方为荏原制作所）合作成都电厂示范项目的成功实践、波兰波莫扎尼电厂和日本中部电力公司新名古屋电厂烟气量脱硫装置的建设与投运、杭州热电厂即将建成以及北京京丰热电公司和太一电厂等一批项目的进行可行性研究、论证和开始建设表明，电子束法烟气治理技术己进入推广应用阶段。
本文通过对1995-1998年从项目联合可行性研究开始至范装置建成投运的工程实践和近年来对电子束法烟气治理技术进展的持续关注，就下列几个方面论述该项烟气治理技术的应用前景。
1、电子束法烟气治理技术能同时脱硫脱硝
在脱硫的同时也能脱硝，是电子束法烟气治理技术区别于其它烟气脱硫技术的一个标志性特点。近年来为抑制氮氧化物排放，采用循环流化床锅炉，在发电机组上使用较多，技术也已趋于成熟，尽管造价较高，但还在较大规模的发电机组上因地制宜地有计划选用。在当前脱硫也需脱氮的呼声和要求下，在烟气治理技术中，电子束法是一项值得推广应用的首选方法。
成都电厂示范项目设计脱硫率80%，脱硝率10%（电子束工艺技术的脱硫率可达95%，脱硝率可达80%），由于它是世界上第一套工程应用的示范装置，又是我国国家计委、原电力工业部和四川省人民政府重视和关切的国际合作工程项目，主要设计指标比较稳妥，留有余地。经过中日双方在工程现场1年多的共同努力，1997年7月18日通过全系统试运转后开始投入考核运行，顺利打通了工艺流程，副产物硫酸铵（伴少量硝酸铵与烟尘）产出，脱硫脱硝率达到或超过设计水平，经四川省电力试验研究院测试，脱硫效率为86.8%，脱硝率为17.6%，在电厂锅炉后电除尘器运行正常时副产硫铵的品位>19%（含氮量）。成都电厂以后建成的几套电子束法烟气治理装置，设计的脱硫脱硝率还有所提高。所以在同一套烟气治理工艺装置中，脱硫同时也能脱氮确是该工艺一个显著优点，因此得到国家的鼓励。
2、副产物可全部销售利用
电子束法的吸收剂为氨，电子束辐照通过反应器的烟气所形成的游离基，使烟气中的SO2和NOx氧化，与辐照前喷入反应器的NH3进行中和反应，生成硫酸铵和硝酸铵，整个过程约1S。因烟气在反应器内平均停留约1.5S，所以反应是充分和完善的。成都电厂电子束法烟气脱硫示范装置产出的副产物硫酸铵，其品位目前已稳定在19%-20%，经电收集器捕集后直接打包，运往与电厂联合经营的复合肥厂作氮肥的一部分，目前副产品量已超过10000t，已全部销售利用，最高售价接近500元/t。
根据国家标准化法的规定，必须对副产物硫酸铵进行农业试验，检验其对农作物种子发芽有无毒副作用，使用效果及对土壤肥力和土壤结构的影响，从而为该产品列入国家标准和在农业生产中合理经济的施用提供科学依据。为此，四川省电力公司委托四川省农科院土壤肥料研究所进行完整规范的试验，试验大纲和总体方案经中国农科院土壤肥料方面的权威专家认定，得出的结论是：
（1）因重金属含量远低于国家标准，所以对水稻、玉米、棉花、小麦、油菜等作物的种子发芽和生长无不良影响。
（2）在等氮量并配施磷钾肥条件下，副产物硫酸铵与正品硫酸铵的肥效相当。
（3）使用副产物硫酸铵后土壤肥力和土壤结构无不良影响。
试验结果经专家评审后，报请国家相关主管部门，已订立副产硫酸铵标准，进入电力行业标准，由国家经贸委统一颁发执行，符合烟气脱硫副产品用作化肥时其成份指标应达到国家相应的肥料等级标准并不得对农田生态产生有害影响和回收硫资源的技术政策。
我国是农业大国，氮肥年产量已超过2100万t，相当于正品硫酸铵1亿t。即使我国已有100套发电机组配套建设电子束法烟气治理装置，其副产硫酸铵的年总产量也不过约100万t，仅占目前全国氮肥的1%，全部利用与销售应没有问题，即使因某种原因当地利用发生困难时，副产硫酸铵作为氮肥的一种，也可流通到四川等应用销售良好的地区，总之所有电子束法烟气治理装置产出的硫酸铵能全部销售利用是又一个显著特点。
3、工艺设备的可靠性与国产化
成都电厂电子束法示范项目，日方荏原制作所按当时协议，提供基本设计、确认详细设计与负责采购全部设备，其中主设备由日方在日本采购，配套设备也由日方在中国采购。示范装置的运行过程表明，故障和停运检修主要并非来自主设备电子束发生装置，而是来自国内配套辅助设备选购欠当。经荏原制作所成都事务所与成都电厂协同，由日方出资进行部分技术改造，目前工艺系统和设备已焕然一新，近年来维修量大大下降，可靠性提高，运行同步率达到95%以上。在成都电厂示范装置后建设的电子束法烟气治理装置，如杭州电厂等工程，包括冷却塔、副产硫酸铵电收集器等整个工艺系统与设备材质都充分优选，可以相信，配套工艺与设备已趋于优选合理，设备国产化率由成都示范项目的61%（按设备价格）逐渐提高，甚至100%。
4、建设投资
中日合作成都电厂示范项目，国家计委批准按1.04亿元控制。受国家计委委托，国家电力公司进行的项目竣工验收确认的投资为9430万元，节省近1000万元。从工程的实际投资分析，如扣除中方的土地占用投入和日方以37万美元在日本采购的干式对辊副产物造粒机并未实际运行应用（副产物不用造粒而直接打包外销利用）的具体情况，实际建设投资（包括中方搬迁脱硫界区原有车间办公楼、通信设施与各类管道等）约8000万元，单位建设投资约900元/KW。
国华荏原环境工程公司即将建成投运的杭州热电厂电子束法烟气治理项目工程设计脱硫率85%，脱硝率55%，总投资已下降至不突破7000万元，其主设备仍由日本引进。中国工程物理研究院恒泰环境技术公司按国家计委批准承担北京京丰热电公司电子束治理工程的总建设投资近1亿元，单位造价660元/kW，脱硫率》90%，脱硝率》20%，力争使用1套国产主设备，另2套电子束发生装置从国外引进。在必须同时脱NOx的电厂，其建设投资水平已比较适度，是可以接受的。
5、运行成本
成都电厂示范装置的运行成本为1kW·h电增加0.013元，每吨SO2脱除费用在设计工况（烟气SO2质量浓度1800mg/L）和装置用电按上网电价（而不是以电厂厂用电价计）计算为&###元（按脱硝成本为0计算）；当电厂组织低硫煤，有时烟气SO2浓度低于设计工况值时，每吨SO2脱除费用有所上升，所以电子束法更适用于较高SO2浓度的烟气治理。
根据国家出台的SO2排放收费规定，首先是全额收费，同时提高征收标准，“两控区”要高于其它地区，杭州等试点城市目前已执行700元/t的收费标准。北京市为办好举世瞩目的2008年奥运盛会，下决心继续推进大气环境治理，进一步改善大气环境，要求每吨排放收费标准提高到1700以上。无论是湿式石灰石*石膏法还是电子束法，建设脱硫装置既保护了大气环境，还可减少电厂SO2排放缴费，有些地区电厂在脱硫装置建成后，减少电厂成本支出（排放缴费列成本），甚至等于增加收益。所以许多电厂目前正在有计划积极组织实施烟气治理，早建设早收益。
6、技术队伍
在现行工艺条件下，日本荏原制作所目前具有领先水平，还试制了高压电子束发生装置，并已在杭州热电厂工程安装调试。通过世界上首套工业装置中日合作成都示范项目的实施，中日参与设计、施工和成都电厂的运行管理，具有较高的技术水平，培养了一批设计、施工与运行方面的顶级专家和工程技术人员。国华荏原环境工程公司具有建设电子束法治理工程的雄厚力量。中国工程物理研究院与大连理工大学等单位联合，完成了国家级电子束烟气脱硫脱硝中间实验，使用从俄罗斯引进的高压电子发生装置，已通过技术鉴定和国家环保总局主持的验收。清华大学相关单位也从事电子束法烟气脱硫脱硝新工艺的试验研究，积极实施工程示范项目。还有中国科学院相关研究所的加速器研制生产骨干力量。由此可见，我国已具有建设电子束法烟气治理装置高素质技术队伍。
7、结语
电子束法烟气治理技术具有同时脱硫脱硝、副产物通过规范试验建立标准并全都销售利用、工艺设备可靠与加速国产化、适度的建设投资和运行成本及经过实践检验的技术队伍和电厂运行管理水平提高等诸项特色，工艺技术已渐趋成熟并有所创新。烟气脱硫脱硝，保护大气环境，既是燃煤电厂相关企业自身可持续发展的必要措施，也是保护全人类健康文明和全球生态环境的伟大事业，在我国政府重视推进大气环境治理的必要前提下，未来10年我国将有数以10000MW的燃煤电厂机组需要脱硫（部分脱硝），有能力投入几百亿元建设资金。在湿式石灰石&石膏法烟气脱硫技术为主的情况下，电子束法烟气治理技术也会因地制宜地具有相应的发展空间和应用前景。
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