工業(yè)燃煤鍋爐煙氣聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)研究與應(yīng)用

于洪海（沈陽市環(huán)境技術(shù)評估中心，遼寧沈陽 110014）

工業(yè)燃煤鍋爐煙氣聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)研究與應(yīng)用

于洪海
（沈陽市環(huán)境技術(shù)評估中心，遼寧沈陽 110014）

對工業(yè)鍋爐煙氣聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)進(jìn)行了研究，在企業(yè)中實際應(yīng)用，結(jié)果表明：SO2平均出口濃度為194.56mg／Nm3，平均去除率為85.30％；NOx平均出口濃度為196.72mg／Nm3，平均去除率為62.61％。SO2和NOx的排放濃度達(dá)到《GB13271-2014鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》表3限值的要求。聯(lián)合裝置相比單一的脫硫技術(shù)，節(jié)省了NaOH溶解池及加藥泵、CaO（MgO）溶解池乳液泵和曝氣風(fēng)機(jī)三項主要裝置，并且循環(huán)水池、水泵的選擇也較雙堿法和氧化鎂法規(guī)模小。今后應(yīng)將提高該技術(shù)的處理效率作為研究重點。

燃煤鍋爐；煙氣治理；聯(lián)合脫硫脫氮

0 引言

《大氣污染防治行動計劃》的發(fā)布與實施，為今后一段時期內(nèi)我國大氣污染防治工作提出了明確的目標(biāo)。工業(yè)燃煤鍋爐產(chǎn)生的煙氣是影響環(huán)境空氣質(zhì)量的重要大氣污染物，燃煤鍋爐煙氣中的主要污染物為煙塵、SO2、NOx等。單一的脫硫、脫硝煙氣脫硫技術(shù)開發(fā)較早，目前已有較成熟的脫硫工藝，如濕式石灰／石灰石石膏法、雙堿法脫硫、氨法脫硫等；脫氮工藝主要有選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原法（SNCR）、催化分解法和吸附法等。目前，開發(fā)廉價、高效且可同時脫硫脫氮的新技術(shù)、新設(shè)備，是國內(nèi)外煙氣凈化技術(shù)研究的總趨勢。據(jù)美國電力研究所統(tǒng)計，現(xiàn)在聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)有60多種，大體可以分為2類：一是爐內(nèi)燃燒過程中聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)；二是燃燒后煙氣的聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)［1］。目前，國內(nèi)外對燃燒后的煙氣聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)進(jìn)行了大量的研究。德國Bergbau-Forschung公司開發(fā)了活性炭法［2］，該方法用活性炭吸附SO2，并在氨還原NOx過程中起催化作用，實現(xiàn)同時脫硫脫氮；Ekkehard Richter等［3］用強(qiáng)度較高的活性焦炭，經(jīng)活化、浸漬Na2CO3處理后用于煙氣的脫硫脫氮；德國LurgiGmbH公司［4］研究開發(fā)了煙氣循環(huán)流化床（CFB）脫硫脫氮技術(shù)；趙毅等［5］正在研究開發(fā)粉煤灰脫硫脫氮技術(shù)，該技術(shù)是將熟石灰、活性物質(zhì)和粉煤灰加水在一定條件下消化，制成高活性吸收劑，放入具有獨特內(nèi)、外循環(huán)結(jié)構(gòu)的煙氣循環(huán)流化床中進(jìn)行脫硫脫氮。本文主要研究的聯(lián)合煙氣脫硫脫氮技術(shù)是燃燒后煙氣的聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)，以氧化分解理論為基礎(chǔ)，利用自制的聯(lián)合脫硫脫氮裝置對某制藥企業(yè)燃煤產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行處理，處理后煙氣中的SO2和NOx排放濃度均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，并具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

1 技術(shù)原理

本技術(shù)以化學(xué)分析中的氧化分解理論為基礎(chǔ)，利用鍋爐燃煤產(chǎn)生的灰渣和飛灰作為“介質(zhì)”，使灰渣或飛灰中含有的金屬離子與SO2、NOx發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為可溶于酸的堿性金屬離子和過度金屬離子。根據(jù)系統(tǒng)運行中所發(fā)生的固、氣、液系列物理—化學(xué)變化，不外加藥劑，脫除煙氣中的SO2、NOx等有害物質(zhì)。

2 實驗

2.1 實驗裝置

本文采用自制的聯(lián)合脫硫脫氮裝置進(jìn)行實驗，實驗裝置示意圖見圖1。

圖1 聯(lián)合脫硫脫氨裝置示意圖

2.2 實驗對象

本文選擇沈陽某中藥廠的2臺用于生產(chǎn)和取暖的蒸汽鍋爐作為實驗對象，2臺鍋爐均為6t／h，鍋爐型號為DZL6-1.25-AⅡ，生產(chǎn)日期為1998年。

2.3 工藝流程

鍋爐產(chǎn)生的煙塵經(jīng)煙氣預(yù)處理裝置處理后進(jìn)入填料塔下部，并與由噴液裝置噴出的透過填料層的洗滌液接觸，使煙塵中的大顆粒物質(zhì)沉降進(jìn)入洗滌液中，煙塵中的有害物質(zhì)與洗滌液接觸氧化絡(luò)合被吸收，凈化后的煙氣穿過脫水層脫水，從填料塔上端排出。

2.4 監(jiān)測方法與排放標(biāo)準(zhǔn)

SO2監(jiān)測方法采用《HJ629固定污染源廢氣二氧化硫的測定非分散紅外吸收法》，NOx監(jiān)測方法采用《HJ／T43固定污染源廢氣中的氮氧化物測定鹽酸萘乙二胺分光光度法》。

排放標(biāo)準(zhǔn)采用《GB13271-2014鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》表3規(guī)定的大氣污染物排放限值。

3 結(jié)果與分析

3.1 實驗結(jié)果

本文對鍋爐煙氣中的SO2和NOx在裝置入口及出口的濃度分別進(jìn)行了連續(xù)8d的監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果見表1、表2。

表1 煙氣中SO2監(jiān)測結(jié)果mg／Nm3

表2 煙氣中NOx監(jiān)測結(jié)果mg／Nm3

由表1、表2的監(jiān)測結(jié)果可知，鍋爐煙氣經(jīng)聯(lián)合脫硫脫氮處理后，SO2平均出口濃度為194.56mg／Nm3，平均去除率為85.30％；NOx平均出口濃度為196.72mg／Nm3，平均去除率為62.61％。SO2和NOx的排放濃度達(dá)到《GB13271 -2014鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》表3限值的要求。

3.2 聯(lián)合裝置的技術(shù)特點

（1）無加藥裝置。

（2）與同類設(shè)備系統(tǒng)比較，在特定控制要求和pH值控制范圍內(nèi)運行，液、氣中和反應(yīng)速度快，液／氣比明顯少于其它濕法脫硫方式，循環(huán)系統(tǒng)運行功耗少。

（3）沉降池容積要求低。

（4）輔助設(shè)備少，日常運行無藥劑補(bǔ)充、添加系統(tǒng)，系統(tǒng)實際運行功耗少。

（5）循環(huán)液采用閉路循環(huán)運行，汽水分離系統(tǒng)的定期清洗用水可以滿足系統(tǒng)補(bǔ)水量需求；循環(huán)使用的液體具有沉渣沉降速度快，灰水分離容易等優(yōu)點。

（6）特定的循環(huán)液體不會產(chǎn)生過飽和現(xiàn)象，灰渣瀝水性好。

（7）與其它濕法脫硫技術(shù)相比較，因無需外加諸如石灰等，廢渣排放量明顯減少。

（8）由于沉渣中Al2O3等的溶出，其它雜質(zhì)少，因此殘渣可用作水泥廠生產(chǎn)高標(biāo)號水泥原料，增加了廢渣利用價值。

（9）系統(tǒng)控制點少，循環(huán)液化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，容易實現(xiàn)控制。

（10）各項監(jiān)測數(shù)據(jù)完全可以滿足國家和地方環(huán)保部門相關(guān)測試指標(biāo)要求。

3.3 聯(lián)合裝置經(jīng)濟(jì)效益分析

與目前使用最普遍的雙堿法（石灰／石膏法）脫硫系統(tǒng)、氧化鎂法脫硫系統(tǒng)相比較，本技術(shù)與其他技術(shù)各項指標(biāo)對比見表3。

根據(jù)表3顯示的結(jié)果可知，采取聯(lián)合裝置相比單一的脫硫技術(shù)，節(jié)省了NaOH溶解池及加藥泵、CaO（MgO）溶解池乳液泵和曝氣風(fēng)機(jī)三項主要裝置，并且循環(huán)水池、水泵的選擇也較雙堿法和 氧化鎂法規(guī)模小。

表3 本技術(shù)與雙堿法、氧化鎂法部分技術(shù)指標(biāo)對比情況

4 結(jié)論

通過本實驗研究可以看出，本技術(shù)不用外加脫硫、脫氮的處理藥劑，與單一的脫硫、脫氮技術(shù)相比具有設(shè)備輔機(jī)數(shù)量少、運行費用低、管理簡單等諸多特點，并且該技術(shù)處理鍋爐煙氣中的SO2和NOx均得到了良好的效果，SO2和NOx的出口濃度均滿足 《GB13271-2014鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)限值要求。但本技術(shù)脫硫、脫氮的處理率與單一的脫硫、脫氮技術(shù)的處理率相比較低，在日后的研究中，應(yīng)將提高本技術(shù)的處理效率作為研究重點。

［1］許佩瑤，張艷，趙毅，等.鍋爐煙氣聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)［J］.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2004，4（5）：50-54.

［2］鐘秦，燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)及工程實例［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［3］EkkehardRichter，WolfgangWunnenberg.Experienceswithactive cokeprocessesforsimultaneousremovalofSOxandNOx［J］.US PBRep，1989（4）：229-246.

［4］單志峰，黃友明.國外煙氣同步脫硫脫氮技術(shù)現(xiàn)狀［J］.冶金環(huán)境保護(hù)，1999（4）：40-45.

［5］趙毅，馬雙忱，李燕中，等.利用粉煤灰吸收劑對煙氣脫硫脫氮的實驗研究［J］.中國電機(jī)工程學(xué)報，2002，22（3）：108 -112.

ApplicationofCombinedDeviceforSulfurandNitrogen RemovalofFumefromtheCoal-burningBoiler

YUHong-hai
（ShenyangAppraisalCenterforEnvironmentalEngineering，ChengyangLiaoning110014，China）

Theapplicationofcombineddeviceforsulfurandnitrogenremovaloffumefromthecoal-burningboiler wasstudied.TheaverageconcentrationofSO2attheoutletwas194.56mg／Nm3withtheaverageremovalrateof 85.30％.TheaverageconcentrationofNOxattheoutletwas196.72mg／Nm3withtheaverageremovalrateof 62.61％.TheoutletconcentrationsofSO2andNOxreachedthenationalemissionstandardofairpollutionsforcoal -burningoil-burninggas-firedboiler（GB13271-2014）.ThecombineddevicehadnopartsoftheNaOH addingpump，theCaO（MgO）pump，andtheaerationfanastheregularsingledevices.Inthemeantime，the choicesofrecyclingwaterpondandwaterpumpforthecombineddevicesweremoreflexiblethanthoseofthesingle devices.Thetreatmentefficiencyofthecombineddevicescouldbeakeyresearchinthenearfuture.

coal-burningboiler；fumetreatment；combineddeviceofsulfurandnitrogenremoval

X701

A

1673-9655（2015）03-0078-03

2014-11-03