秦正兵
（贵州金元黔西发电有限责任公司 贵州黔西 551500）
摘要：文章介绍了两种高压脱硫技术，分别为荷电干式吸收剂喷射技术、电离放电技术，具体分析了这两种技术的特点、脱硫机理和影响因素，以期能够为同行带来一些启发。
关键词：高电压技术；烟气脱硫；影响因素
一、荷电干式吸收剂喷射技术在烟气脱硫中的应用
该技术的工作原理是：高压电源产生静电充电区，吸收剂高速流过该区域时会带电，带电吸收剂利用喷枪喷射作用，将烟道中烟气内的SO2成分全部吸收，吸收剂与SO2发生化学反应生成颗粒物质，最终借助除尘设备将颗粒物除去。在传统干式吸收剂喷射技术中存在较多的问题，比如吸收剂在烟道中滞留的时间过长，脱硫反应速度过慢等，荷电干式吸收剂喷射技术通过吸收剂荷电的方式有效解决了传统技术中存在的难题。
（一）荷电干式烟气脱硫技术的特点
该技术的投资金额较少，操作简单，可靠性较强，而且设备占地面积较小，不会对环境带来二次污染。当然，该技术也存在一些缺点，普通石灰根本不能满足脱硫需求，而且吸收利用率偏低，推广受到限制。
（二）吸收剂荷电对脱硫技术的影响
吸收剂荷电之后，就会带上同种荷电，各颗粒就会产生排斥作用逐步扩散在烟道中，每个颗粒表面都能与烟气充分接触，其与SO2反应的机会也就随之增加，脱硫率得到提升。此外，吸收剂颗粒的电晕在一定程度上提升了吸收剂的活性，加快了反应速度，进一步增加了SO2的脱除率。
二、电离放电技术在烟气脱硫中的应用
（一）电子束法
由于干式氧化催化法在高温条件下，很容易出现催化剂中毒问题，日本Ebara公司研究出了电子束法。该技术流程主要包含的环节有烟气降温增湿、加氨、电子术辐照、收集副产品等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电子加速器对直流高压电源产生的电子进行加速，电子进入窗箔冷却装置后对烟气进行辐照，将烟气中包含的氧气和水电离成离子活性基团，SO2与NOx在该环境下会发生化学反应，生成硫酸和硝酸，然后向其中逐步注入氨气，硫酸与硝酸就会与其中和，最终生成硫酸铵和硝酸铵两种颗粒物质。
1、电子束脱硫技术的特点
该技术存在较多的优势：第一，烟气滞留时间较短，能够迅速发生反应，同步实现脱硫和脱硝，具有较高的脱硫效率；第二，该技术操作比较简单，设备占地面积较小，而且自动化程度较高；第三，该技术产生的副产品能够充分利用，不会产生废水、废渣等污染物；第四，有效解决了高温催化剂中毒的问题。但同时该技术也存在一些不足，具体包括：第一，对液氨的品质要求较高，需要外购，运输距离较长，不便于运输管理，同时也增加了投资成本；如果想要就近解决液氨供应问题，就必须在电厂附近修建一个小型的化肥厂，需要大量的资金，同时产品质量及运输管理等也存在一定问题，且产生的副产品虽然能够用作农业肥料，但是需要经过农业部门的鉴定，耗费时间较长。第二，电子束脱硫技术目前仍然存在一些问题，比如氨气泄露问题、氨浓度控制问题、耗电问题等。
2、电子束法脱除SO2机理
该技术主要是通过热化学反应和辐射化学反应将SO2脱除，其中在SO2脱除过程中，SO2与OH-发生的化学反应发挥了重要的作用。该反应效率与温度、烟气含水量和压力有着密切的关系，液相中的链反应进一步降低了SO2脱除过程中的能量消耗。
3、SO2脱除率的影响因素
SO2脱除率的影响因素主要包含了烟气温度、烟气中的含水量、氨气添加量、电子束投入剂量等。有专家通过研究发现，烟气温度升高，SO2脱除率就会逐渐下降；增加烟气中的含水量，就能提升SO2脱除率，如果含水量过高，就会使SO2脱除率趋于饱和；增加氨气投入量，就会迅速提升SO2脱除率，同时尾气中氨浓度也会随之增加，导致二次污染；如果没有投入电子束，那么SO2脱除率约为65%左右，同时会产生亚硫酸铵，逐步向其中增加电子束的剂量后，SO2脱除率会逐步上升，最终达到饱和状态，产生的副产物是硫酸铵。
（二）脉冲电晕等离子体烟气脱硫技术
为了解决电子束法中存在的各项问题，日本在电子束法的基础之上研发了脉冲电晕等离子技术，该技术主要是通过高压脉冲电晕放电电场来获取高能电子。
1、脱除SO2的工作原理
当前，研究人员借助实验及计算机模拟技术，来分析等离子体的产生条件与优化策略、高能电子的密度及分布情况、化学反应动力学等。最终所得的结果为：第一，自由基反应会将30%左右的SO2脱除，该技术主要是借助热化学反应来脱除SO2；第二，烟气中包含的水能够有效降低能量损耗，提升SO2脱除的效率；第三，多相反应会促进SO2脱除；第四，飞灰具有的物理吸附作用和化学吸附作用，能够加快SO2的脱除效率。还有一些专家通过实验，发现在NH3存在的条件下，如果温度小于45℃，那么就会生成盐然后再发生氧化反应；如果温度高于45℃，就会先氧化然后再生成盐，并且随着温度的升高氧化反应会不断增强，当温度超过60℃时，氧化反应达到绝对优势。此外，关于动力学研究和微观计算方面，研究人员通过模拟脉冲电晕的特性，计算出放电流注中电子和活性基浓度，确定了活性基会和有害气体发生化学动力学反应，表明SO2、NOx主要是借助OH-与O2来进行消除，而水蒸气浓度和氧气浓度决定了自由基的产率及烟气放电特性。此外，研究人员还对脉冲电晕脱硫的反应机制进行研究，发现液相吸收的OH-会增加SO2脱除率，认为活化液相反应是脱硫的主要机制。
2、脱硫效果的影响因素
根据相关实验，发现脉冲电源的电参数会对脱硫、脱硝的效果带来直接影响，具体表现为：如果脉冲前沿陡，并且具有较高的峰值，那么电子所得能量较高，而且速度快；如果脉冲宽度较窄，那么分子和离子根本不能及时被加速；如果负高压脉冲电晕的放电范围小于正高压，那么在正高压条件下的脱硫效果和脱硝效果必定会优于负高压脉冲；等离子体脱硝效率及能源损耗受脉冲波形的影响较大；SO2氧化率与烟气温度成反比，而且与初始SO2浓度存在一定的联系，SO2浓度越大，氧化率就越低；湿度在一定范围内与SO2消除率成正比。
3、脉冲电晕等离子技术的特点
目前，该技术还处于研究阶段，没有投入工业应用中。该技术操作简单，投入资金较少，只用花费电子束法60%的成本，且效率较高，能够创造更多的社会效益。此外，该技术还存在较多的问题，例如功率较大、脉冲较窄、电能消耗过大、亚硫酸铵副产物难以回收等。
为了解决电子束法和脉冲电晕等离子法中存在的各项问题，相关专家研发了新的技术，比如：第一，电子束湿法脱硫技术，该工艺选择立式、湿式设备，将辐照塔和冷却塔合为一体，改善了设备数量较多、电能消耗较大、投入成本较大等一系列弊端。第二，介质阻挡放电脱硫技术，该技术在加氨情况下，脱硫率可以达到90%，基本上与脉冲电晕等离子技术作用相同，并不能解决实际问题。第三，强电离放电脱硫技术，该技术能够直接将二氧化硫氧化成硫酸，不用添加任何吸收剂和催化剂，基本上能够解决上述两种技术存在的问题，然而此技术还处于研究阶段。第四，高压沿面放电脱硫技术，该技术能够在保证SO2消除率的同时降低运行电压，而且还能有效解决氨气泄露问题。
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[4]刘宏.高电压技术在几个重要领域的应用初探[J].中国科技博览，2010，（34）：292-292.
论文作者:秦正兵
论文发表刊物:《电力设备》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/12/21
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