我國(guó)燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物治理技術(shù)探討

劉平　汪濤

摘 要：大氣污染一直是我國(guó)環(huán)保部門研究的熱門課題，燃煤工業(yè)是我國(guó)的產(chǎn)業(yè)之一，雖然已制定污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，但很多燃煤工業(yè)的排放物都無(wú)法達(dá)到要求。再加上溫度過(guò)高的工業(yè)鍋爐對(duì)能源的浪費(fèi)，因此就需要運(yùn)用可靠且效率高的污染物治理技術(shù)。從大氣污染治理現(xiàn)狀入手，探討了氮氧化物治理技術(shù)、二氧化硫達(dá)標(biāo)技術(shù)和煙塵治理技術(shù)。

關(guān)鍵詞：燃煤工業(yè)；鍋爐；大氣污染物；治理技術(shù)

中圖分類號(hào)：X77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.051

我國(guó)是世界上使用工業(yè)鍋爐最多的國(guó)家。相關(guān)調(diào)查研究結(jié)果顯示，截至2014年，我國(guó)燃煤工業(yè)鍋爐排放煙塵已達(dá)到2.355×104 t。雖然我國(guó)環(huán)保部相繼出臺(tái)了污染物排放規(guī)定限值，但大多數(shù)工業(yè)鍋爐安裝的排放設(shè)備都存在積灰、低溫腐蝕、嚴(yán)重浪費(fèi)循環(huán)水、廢水難處理以及設(shè)備成本高等問(wèn)題，所以研究工藝簡(jiǎn)單、排放效率高且投資低的污染物協(xié)同一體化排放設(shè)備是有效控制污染物排放和提高工業(yè)鍋爐熱效率的重中之重。

1 燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染治理現(xiàn)狀

1.1 氮氧化物

在第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要中明確將氮氧化物列為污染物排放總量控制指標(biāo)之一，然而，目前實(shí)施的排放標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有對(duì)燃煤工業(yè)鍋爐氮氧化物的排放提出相關(guān)限值要求。從全國(guó)范圍分析，針對(duì)氮氧化物的控制才剛剛起步，通過(guò)分析鍋爐氮氧化物控制工作得知，實(shí)施環(huán)境保護(hù)規(guī)劃有利于控制鍋爐氮氧化物排放量。相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，截至2008年年底，全國(guó)燃煤工業(yè)鍋爐排放的氮氧化物總量?jī)H次于火電廠和機(jī)動(dòng)車，可以說(shuō)是造成城市出現(xiàn)灰霾和能見度降低的主要因素。

1.2 二氧化硫

按照治理燃煤鍋爐二氧化硫過(guò)程，可將其分為3種形態(tài)，即燃燒前、燃燒中和燃燒后。其中，燃燒前的脫硫技術(shù)應(yīng)用較為普遍，有效凈化煤炭污染能達(dá)到1.5×109 t/年；燃燒中的脫硫技術(shù)有爐內(nèi)噴鈣+尾部增濕活化脫硫技術(shù)，可節(jié)約煤炭15%～27%，減少煙塵排放量60%；燃燒后運(yùn)用的脫硫技術(shù)則為處理鍋爐尾部煙氣和凈化煙氣的技術(shù)。當(dāng)前世界上已廣泛且大規(guī)模應(yīng)用脫硫技術(shù)，未來(lái)還會(huì)有更多技術(shù)被應(yīng)用于二氧化硫污染治理當(dāng)中。

1.3 煙塵

早在20世紀(jì)70年代，我國(guó)已經(jīng)開始治理燃煤工業(yè)鍋爐煙塵污染，使用最為廣泛的除塵器為旋風(fēng)除塵器和慣性除塵器。其中，旋風(fēng)除塵器造價(jià)低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能有效處理高濃度和大流量的液體、固體和氣體，唯一的缺點(diǎn)即除塵效率不高。近年來(lái)，隨著環(huán)境保護(hù)要求逐漸嚴(yán)格，相繼發(fā)展了多種類型的濕式除塵器，能直接捕集細(xì)粒子，使除塵效率達(dá)到70%～95%.當(dāng)前，國(guó)內(nèi)10 t/h的工業(yè)鍋爐都運(yùn)用濕式除塵器，10 t/h以上的煤粉爐、拋煤機(jī)鍋爐、沸騰爐都運(yùn)用旋風(fēng)除塵器。近年來(lái)，受排放標(biāo)準(zhǔn)制約，很多新建集中供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)等鍋爐都相應(yīng)配備了袋式除塵器和靜電除塵器，且發(fā)展速度較快。

2 燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染治理技術(shù)

2.1 氮氧化物治理技術(shù)

在用燃煤鍋爐氮氧化物排放濃度限值為400 mg/m3，重點(diǎn)地區(qū)燃煤鍋爐排放濃度限值為200 mg/m3。燃煤工業(yè)鍋爐采用低氮燃燒技術(shù)很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，適用于燃煤工業(yè)鍋爐的煙氣脫硝方法主要為選擇性非催化還原法（SNCR）和選擇性催化還原法（SCR）。其中，選擇性非催化還原法在不采用催化劑的條件下，將還原劑噴入800～1 100 ℃的煙氣高溫區(qū)，從而還原煙氣中的氮氧化物，減少煙氣排放中氮氧化物的排放。SNCR還原NOx的反應(yīng)對(duì)溫度條件較為敏感，一般爐膛內(nèi)噴氨點(diǎn)位的溫度選擇在800～1 100 ℃。該技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，操作便捷，不需要催化劑床層，因而初始投資相較于SCR工藝要低得多，但脫硝效率較低，一般為25%～40%.目前，該工藝應(yīng)用的主要瓶頸為溫度對(duì)SNCR的還原反應(yīng)影響較大。

2.2 二氧化硫達(dá)標(biāo)技術(shù)

在用燃煤鍋爐二氧化硫排放濃度限值為400 mg/m3，重點(diǎn)地區(qū)燃煤鍋爐排放濃度限值為200 mg/m3。為使煙氣二氧化硫達(dá)標(biāo)，且使鍋爐連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，二氧化硫達(dá)標(biāo)排放治理也必須選用高效的濕法脫硫技術(shù)，主要有石灰/石灰石-石膏法、氨法、氧化鎂法等工藝。

氨法脫硫是采用氨水作為脫硫吸收劑，與進(jìn)入吸收塔的煙氣接觸混合，煙氣中SO2與氨水反應(yīng)，生成亞硫酸銨，經(jīng)與鼓入的強(qiáng)制氧化空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成硫酸銨溶液；經(jīng)結(jié)晶、離心機(jī)脫水、干燥器干燥后即制得化肥硫酸銨。氨法也是一種技術(shù)成熟的脫硫工藝，其主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)不結(jié)垢、不堵塞、SO2吸收效率高、投資低。

氧化鎂法脫硫是指含SO2的煙氣進(jìn)入吸收塔后與循環(huán)吸收液逆流接觸，氣體中的SO2被脫除，凈化后的氣體經(jīng)除霧器除濕后排放。由于MgSO4的溶解度近似為CaSO4的百倍，因此工藝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。近幾年，北京大龍供熱中心新建了15臺(tái)45.5 MW的燃煤熱水采暖鍋爐，全部裝配了鎂法脫硫裝置。脫硫系統(tǒng)自投運(yùn)以來(lái)運(yùn)行穩(wěn)定，脫硫效率在95%以上，二氧化硫排放濃度可控制在20 mg/Nm3以內(nèi)。

2.3 煙塵治理技術(shù)

在用燃煤鍋爐煙塵（顆粒物）排放濃度限值為80 mg/m3，重點(diǎn)地區(qū)燃煤鍋爐排放濃度限值為30 mg/m3。所以應(yīng)優(yōu)先運(yùn)用袋式除塵器或電除塵器，保證燃煤鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，污染物達(dá)標(biāo)排放。

電除塵器主要利用高壓電場(chǎng)促使顆粒荷電并在庫(kù)侖力作用下分離氣流與顆粒的裝置，可以捕捉一切霧狀液滴和細(xì)微粉塵，其捕捉的粉塵粒徑大于0.2 μm，粒徑范圍為0.01～100 μm，最重要的是，煙塵排放濃度低于30 mg/m3，除塵效率達(dá)到90%以上。此除塵器具有低能耗、高效率、使用簡(jiǎn)單及無(wú)二次污染等特點(diǎn)，可有效處理高壓和高溫的含塵氣流。該除塵器的主要缺點(diǎn)為設(shè)備龐大，占地面積大，一次性投資費(fèi)用較高。

袋式除塵器，即利用纖維編織物制作袋式過(guò)濾原件對(duì)含塵氣體中的固體顆粒物進(jìn)行捕捉。常見的袋式除塵器由濾袋、過(guò)濾室、卸灰裝置、凈氣室組成，可脫除重金屬等有害有毒物質(zhì)，除塵率高達(dá)99.5%以上。但其也有一定的缺點(diǎn)，比如對(duì)濕度和煙溫適應(yīng)性較差，需要高溫保護(hù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，面對(duì)我國(guó)日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染形勢(shì)和不斷增加的能源消耗，實(shí)施節(jié)能減排已成為燃煤工業(yè)鍋爐改造的關(guān)鍵。只有尋找到安全、有效的治理技術(shù)，才不會(huì)大幅增加二次改造和運(yùn)行成本，不會(huì)造成能源轉(zhuǎn)移和多次污染。本文運(yùn)用的污染治理技術(shù)能有效改善環(huán)境，達(dá)到除污效果，更重要的是能實(shí)現(xiàn)多污物聯(lián)合脫除，降低治理投入成本，進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)節(jié)能減排的實(shí)施和可持續(xù)發(fā)展，并為建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)和資源節(jié)約型社會(huì)作出奉獻(xiàn)。

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〔編輯：劉曉芳〕