特征为：(1)能同时脱硫、脱硝，脱除率分别可达90%和80%以上，而目前任何一种其它方法一次只能脱除其中一种。影响脱硫、脱硝的主要原因是辐照剂量和烟气湿度；(2)处理过程为干法，不产生需进一步处理的废水、废渣；(3)副产品硫铵、硝铵可作为化肥使用(注：对此观点有不同意见，因硫铵会造成不可恢复的土地板结)；(4)流程简单、运行可靠、操作方便、无堵塞、腐蚀和泄漏等问题，对负荷变化的适应能力较强；(5)处理后的烟气一般无需再加热，可直接经烟囱排放；占地面积约为常规方法的1/2～1/3，投资及运行费用均低于常规方法；脱硝时不必使用价格昂贵的脱硝催化剂。电子束烟气处理流程和反应机理如图3所示。 本工艺由烟气冷却、氨添加、电子束照射反应和副产品收集处理等部分组成，主要设备有：冷却塔——冷却水喷射式完全蒸发型；反应器——卧式侧面3级照射方式；电子束发生器——800 kV(36 kV)×2台；副产品回收装置——干式电除尘器；副产品处理装置——钢管干燥加回转式冷却器。 该项技术最早由日本荏原(EBARA)公司开发成功，首先在藤泽中央研究所建造世界上第1个处理量为1 000 m3/h的燃油电厂烟气电子束处理小型中试厂。日本荏原公司、美国能源部(DOC)、德国卡尔斯鲁厄研究中心(KFK)和卡尔斯鲁厄大学、波兰与国际原子能机构(IAEA)合作对此工艺进行了广泛研究，分别在日本九州若松的八幡钢厂(10 000 m3/h)、新名古屋电厂(1 200 m3/h)，美国Indianapolis的电子束烟气处理中试厂(PDU)(6 800～25 496 m3/h)、德国的Badenwerk燃煤电厂(20 000 m3/h)，波兰(20 000 m3/h) 和华沙某100 MW燃煤电厂(27 000 m3/h)和我国的成都热电厂一台200 MW燃煤机组(取其一半烟气量进行处理)等处建立了中试厂和工业示范厂。一些关键技术正不断突破，用于烟气脱硫的电子加速器将进一步趋于结构简化、造价便宜、单台功率更大。美国已生产出单台功率为500 kW(600 mA)的高频高压加速器，功率为1.5 MW的加速器正在研制中。
2 美国的烟气脱硫技术
在1986～1995年美国计划新安装燃煤发电机组32 815 MW，扣除退役机组2 136 MW，净增加容量30 679 MW，这些新增机组大多数安装了烟气脱硫装置共206套，烟气脱硫容量/装机总量由18.77%上升到27.00%。脱硫概况详见表4、5、6。
图3 电子束烟气处理流程和反应机理
在美国的烟气脱硫装置中，湿法石灰石/石灰法占90%以上，其次是双碱法和碳酸钠法。80年代以来，为了降低基本投资和运行费用，积极研究及开发了喷雾干燥烟气脱硫和炉内直接喷射石灰石烟气脱硫技术。目前，美国正在研究开发E-SOx法脱硫技术，这是一项改造现有电除尘器(ESP)拆除电场第一电场极板极线，加装石灰乳浆喷射装置，在除尘时又脱硫。该方法的实质是向烟气中喷入石灰浆液，再用电除尘器收集脱硫后的粉尘产物，要求同时脱硫、脱氮，脱硫、脱氮费用要低于石灰石洗涤法烟气脱硫和催化还原法烟气脱硫工艺。改进后，要求脱硫效率最低不小于50%，费用最高不大于500美元/t(SO2)。据美国Barge电厂处理烟气量为42.5～566 m3/min的中试结果，当Ca/S=1.3～1.4时，ESP出口烟温高出绝热饱和温度16～19℃时脱硫效率可达50%～60%。美国还开发了ADVACAT工艺并已申请了专利，主要用于烟道喷射，目的是为提高吸收利用率，其关键是将飞灰和石灰水转化为高活性的硅酸钙吸收剂，它的反应活性是单纯石灰的4倍，能含水份30%～60%，且在含水60%时仍能维护松散易流化状态。此工艺配合布袋式除尘器，脱硫效率可达90%左右。
表4 1986～1995年美国烟气脱硫装置统计
状 况 运行中的 建设中的 已签合同的 有协议的 数量/套 总控制容量/MW 相当洗涤容量/MW 135 15 13 2 57 899 8 320 9 216 1 780 22 948 1 000 208 54229 8 054 9216 1 780 22 363 95 687 仅有脱硫计划 41 合 计 206 表5 美国火电厂SO2排入标准
要求的脱硫效率 附加条件 浓度限值/mg.m-3 ηSO2/% 严格的 675 ≥90 一般的 1 347 ≥70
表6 美国的烟气脱硫技术
运行中的 工艺 数量/套 石灰石法 60 建设中的 已订合同的 合 计 容量/MW 备 注 容量数量//MW 套 26 008 17 113 1 505 1 963 3 893 44 624 1 958 724 9 — 1 1 3 — 1 — — 容量数量//MW 套 5 564 — 550 265 1 510 — 165 — — 8 2 2 — 1 — — — — 容量数量//MW 套 5 405 2 036 1 100 — 720 — — — — 77 41 9 6 16 1 3 7 3 36 977 湿法、不可再生 19 149 湿法、不可再生 3 150 湿法、不可再生 2 228 湿法、可再生 石灰法 39 碳酸钠法 双碱法 6 5 石灰法 12 碳酸钠法 石灰石法 W-L法 氧化镁法 1 2 7 3 6 123 干法、不可再生 440 干法、不可再生 789 1 958 724 不可再生、产物回收 可再生、产物回收 可再生、产物回收
美国EPA 40 CFR(Code of Federal Regulations)环境保护篇对排放标准和烟气检测作出了明确细致的规定。
3 德国的火电厂烟气净化法规及技术
德国的环保事业是从严格的立法开始的，1983年7月1日生效的《联邦防污染法》的第13款大型燃烧装置法规GFAVO规定，自1998年7月1日起，热功率300 MW(相当于电功率120 MW的电厂)以上的大型燃烧装置释放的烟气中SO2含量不得超过400 mg/m3，烟气中的硫含量须低于燃料含硫量的15%。详见表7。德国加装脱硫、脱硝设备的现代化电厂发电量达1×1012W*h，释放的SO2和NO2各约1 000 t以上。
表7 德国现行的燃烧装置烟气中有害物
排放的允许极限值 mg/m3
燃 料 飞 灰 CO 煤 50 250 NOx 200 SO2 400 (液态排渣 为400) 油 可燃气 176 100 150 100 400 35
德国的静电除尘效率最高可达99.9%，施加的直流电压最高可达75 kV。由于在后续的烟气脱硫过程中还可以继续从烟气中分离飞灰，故允许适当地降低电除尘的效率。
德国FGD技术可分为添加剂法、湿式法和干式法3种，在电厂中的采用率为最高，达到86%，其它的仅占2%。至1991年止原联邦德国共花费了140亿马克在72座电厂(共38 GW)安装了159套烟气脱硫设备，电厂的SO2排放量由1982年的1.55 Mt(占原联邦德国排放总量的54%)下降到1991年的0.2 Mt(占SO2排放总量的20%)。从1982年到1991年原联邦德国还共投资70亿马克为60座电厂(总装机量28 MW)装备了131套脱硝装置，使NOx的排放量从每年的74×104 t，下降到21×104 t，减少了72%。这131套脱硝装置的总运行费用为16亿马克。
德国化学方法脱硝措施分为选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法和脱硫脱硝综合法，SCR法占95%。德国《联邦防污染法》第13款对德国的火电厂环保事业起了根本性的推动作用，如今德国的火电厂在政府和法庭的干预下严格执行这一法规，且关键性的监测设备如CEMS、DAS等均要取得TUV认证并接受政府部门的检查。
此外，德国的Lurgi公司正在进行循环流化床烟气脱硫系统新工艺的工业示范试验工作。此工艺主要是有一台直立的循环流化床燃烧器，石灰、水和烟气在其中均匀地配合，加快化学反应的传热和传质过程，对于含SO2450～900 mL/L的烟气，脱硫效率可达93%～97%，而且缩短了脱硫设备的高度和占地面积，降低了材料的耐腐蚀要求，从而大大降低了设备造价和运行维护费用。
我国环境科学院大气所、武汉水利电力大学等单位也正从事此项技术的研究、开发，某些关键技术指标还优于德国技术，是一项很有发展前途的——多相流循环流化床脱硫技术。
4 日本的烟气脱硫技术及应用
日本的烟气脱硫主要采用湿法和回收法，其中湿法石灰石-石膏法约占总容量的一半，其次是亚铵法(约占24%)、双碱法(约占16%)。
日本的三菱重工、川崎重工、日立造船、巴威-日立、千代田、石川岛播磨重工、荏原等公司先后向中国介绍了多种脱硫工艺，其中包括湿法石灰石/石膏法、喷气沸腾简易脱硫法、高速平流湿法、炉内喷钙加湿活化法、气悬浮体吸收法、旋转喷雾法、电子束加氨脱硫法等等。 我国的华能珞璜电厂一期工程2×360 MW机组配套引进日本三菱重工的湿法石灰石-石膏法脱硫系统，脱硫效率达95%以上。太原一热和黄岛电厂脱硫项目系日本政府绿色援助计划“赠款试验项目”，分别采用巴威-日立的简易湿法和旋转喷雾半干法脱硫工艺。
日本荏原公司在成都第一热电厂完成了电子束脱硫工业示范工程。
日本Chivoda湿法喷气沸腾式脱硫工艺的核心是射流沸腾反应器。烟气以沸腾状态通过浆液，在反应器内集中进行吸收、氧化、形成石膏、结晶和中和作用，从而省了再循环泵、雾化喷嘴、氧化槽和浓缩装置等，节约了电耗、减少了易结垢和堵塞的部件，运行可靠性大为增加。这种工艺在日本用于燃烧低硫煤的工业装置。在美国应用此工艺已有一台40 MW工业装置投入运行，另一台100 MW示范装置正在建设。我国重庆长寿化工厂也已采用此项技术，预计脱硫效率大于70%。
5 结束语
目前，世界各国日益重视由锅炉燃烧所生成的烟尘、SO2和NOx所造成的环境危害，特别是一些发达的工业化国家，已制定了严格的法律、法规和技术保障措施，控制锅炉燃烧过程中的污染物生成，并采取措施减少其排放量。
以上综合介绍了国外较成熟的烟气脱硫技术和几个主要工业发达国家燃煤电厂烟气脱硫技术及使用情况，以促进我国燃煤电厂对烟气脱硫的重视和脱硫技术的发展。
作者单位：张基伟 福建厦门华电电站装备公司 参考文献
1 S.Gramelt.石灰石/石膏法烟气脱硫(FGD).北京国际烟气脱硫研讨会，1996
2 日本三菱重工(株).三菱重工烟气脱硫技术介绍.北京国际烟气脱硫研讨会，1996
3 IHI CORP.土屋博隆. Flue Gas Desulfurization System，1997 4 USA EPA. Code of Federal Ragulations 40 Part 60 & Part 75，1995
5 USA The McGraw-Hill Companies. POWER，Jan.1996～June. 1997 6 SA Teknik a/s Denmark. SATGAS 1200 W Analysis System CO, SO2 & NOx. Projekt nr.200242
7 董学德，彭斯干、唐崇武、丁 伟.烟气海水脱硫技术及其应用.中国电力，1996(10)
收稿日期：1998-12-10
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