多污染物烟气同时治理：等离子体与半干法联合技术进展

浙江大学等离子体/半干法研究成果概述及产业化启示（作者：高翔、吴祖良、沈旭等）

关键词
多污染物, 同时去除, 等离子体, 半干法, 电除尘器, 烟气治理

随着中国对大气污染物排放标准逐步收紧，锅炉、化工、钢铁、水泥和浆纸等重点行业面临着同时控制粉尘、SO2、NOx、汞及其他有害成分的挑战。单一污染物分别处理会导致投资与运行成本高、系统复杂，因而“多污染物同时去除”的技术路径越来越受到关注。浙江大学国家清洁能源利用重点实验室团队（高翔、吴祖良、沈旭、罗仲阳、倪明江、岑克发）围绕等离子体（plasma）与半干法（semi-dry）两类路线开展系统研究，提出了兼顾脱硫、脱硝、汞及颗粒物协同治理的工艺方案，并在工程示范中取得重要进展[1,12]。

等离子体方向，团队采用了冠状放电的“冠状自由基喷射”（CRS）技术，通过带喷嘴的管电极在喷嘴处形成强电场，使注入气体（如NH3或O2）优先在喷嘴处被裂解，产生OH、O、O3等高活性自由基，减少能量在N2/CO2中的浪费，从而提高能效。以NH3作为辅助气体时，SO2主要通过热化学途径与NH3反应生成可固化的硫酸铵类颗粒，NOx可通过NH、NH2等活性氮种直接还原或在后段被吸收；实验表明在合适NH3/（NO+SO2）摩尔比下，SO2去除率可显著提高（在某些条件下接近工程需求），而NOx去除随放电功率提升呈明显改善趋势[14,15]。当以O2为辅助气体并在后段设置碱液吸收器时，CRS可高效将NO氧化为NO2/硝酸类产物，配合NaOH吸收可实现整体NOx去除率的大幅提升；在不同相对湿度下，CRS+碱液方案的脱硝效率随着放电功率增加而提高，在实验条件下总体NOx去除可达较高水平[8]。CRS技术适合与现有湿法脱硫装置改造结合，减少改造投资并提升系统灵活性。

半干法方向，研究团队基于循环悬浮液和多级加湿器改良传统半干吸收工艺，开发了多组分复合添加剂以提高吸收剂比表面积、亲水性与氧化性能。多级加湿可以均匀分配水，相比单级加湿延长吸收的恒速反应阶段，从而提升SO2捕集效率；工程与试验均表明，在合理的ΔT和Ca/S条件下，DeSO2效率可达到95%以上（试验中>96%，工程中约95.7%）[18]。通过在吸收剂中加入氧化性添加剂，可将NO氧化为NO2并被碱性组分吸收，工程示范中DeNOx可达约40%左右；对于汞污染，采用复合添加剂与多级湿化相结合，可将二价汞去除率提升至接近90%，总汞去除达到约70%左右（示范项目数据），达到工业排放控制目标。

技术集成与产业应用方面，这两类技术具有明显互补性：CRS适合在烟道前段进行自由基活化与NO氧化，配合后端的半干/湿法吸收可实现高效协同去除，而半干法收集的盐类和吸附的粉尘可由电除尘器（ESP）或袋式除尘器回收并处理。艾尼科（Enelco）在电除尘器的极板、极线设计及电场优化方面积累了丰富经验，可通过改善电场均匀性、提升捕集效率并降低电耗，与上述多污染物治理工艺结合，显著降低系统整体运行成本并简化运维。例如，针对浆纸、钢铁与水泥行业高灰分及汞含量高的烟气，优化ESP极线张力与极板间隙、引入脉冲清灰与智能电源联动，可在保证颗粒物和吸附盐类高效捕集的同时，减少粉尘再扬问题与设备腐蚀。

面向未来，等离子体与半干法的耦合集成、添加剂的定制化和在线工况优化（含ESP联动控制）将是产业化的关键。对于中国市场，特别是需要在有限占地和受限投资下完成升级改造的老旧电厂与工业炉窑，这类“前端活化+后端吸收+ESP回收”的组合路径，既可满足日益严格的排放标准，又有利于节能降耗和降低运维复杂度。建议在示范工程中进一步验证各行业工况下的长期稳定性、粉尘与副产物处置路径，以及添加剂回收利用策略，以便实现规模化推广。

参考文献
[1] State Environmental Protection Office. Chinese environmental status communique in 2006.
[8] Doi Y., Nakanishi I., Konno Y. Operational experience of a commercial scale plant of electron beam purification of flue gas. Radiation Physics and Chemistry, 2000, 57:495-499.
[12] Chang J.S. Recent development of plasma pollution control technology: a critical review. Science and Technology of Advanced Materials, 2001, 2:571-576.
[14] Ohkubo T., Kanazawa S., Nomoto Y., Chang J.S., Adachi T. NOx removal by a pipe with nozzle-plate electrode corona discharge system. IEEE Trans. Ind. Appl., 1994, 30:856-861.
[15] Ohkubo T., Kanazawa S., Nomoto Y., Chang J.S., Adachi T. Time dependence of NOx removal rate by a corona radical shower system. IEEE Trans. Ind. Appl., 1996, 32:1058-1062.
[18] Hsunling B., Biswas P., Kenner T.C. SO2 removal by NH3 gas injection: effects of temperature and moisture content. Ind. Eng. Chem. Res., 1994, 33(3):1231-1236.
[21] Lowke J.J., et al. Theoretical analysis of removal of oxides of sulphur and nitrogen in pulsed operation of electrostatic precipitators. IEEE Trans. Plasma Sci., 1995, 23(4):661-671.