工業(yè)鍋爐廢氣治理的必要性及相關(guān)工藝探討

盧藝剛

（廣州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，廣州 510030）

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，我國(guó)每年有將近10億t的煤炭作為燃料直接用于燃燒，主要用于燃煤電廠的燃燒、工業(yè)鍋爐的燃燒、生活供暖三個(gè)方向，其中工業(yè)鍋爐的耗煤量是最大的，約為3.7億t/a，占我國(guó)直接燃煤量的37%，而工業(yè)鍋爐的煤炭利用效率較低，廢氣向大氣中直接排放造成的環(huán)境污染問(wèn)題也十分突出。

根據(jù)大氣污染物的檢測(cè)結(jié)果，筆者發(fā)現(xiàn)，大氣中大部分的污染物為二氧化硫和煙塵，而根據(jù)二氧化硫和煙塵等污染物含量出現(xiàn)超標(biāo)的原因分析，大部分來(lái)源于工業(yè)鍋爐廢氣的排放[1]。在使用鍋爐時(shí)，鍋爐中的煙煤經(jīng)過(guò)燃燒所產(chǎn)生的煙塵和二氧化硫直接排向大氣，造成大氣污染，這對(duì)人們的生活與工作帶來(lái)嚴(yán)重的影響[2]。因此，為了解決工業(yè)鍋爐廢氣污染問(wèn)題，人們需要加強(qiáng)工業(yè)鍋爐廢氣治理，以降低工業(yè)鍋爐廢氣的排放量，降低環(huán)境危害，共建美麗中國(guó)。

1 工業(yè)鍋爐的使用現(xiàn)狀

1.1 工業(yè)鍋爐除塵器

工業(yè)鍋爐一般配備兩種除塵器，一種是旋風(fēng)式除塵器，另一種是多管式除塵器。其中，旋風(fēng)式除塵器殼體磨損以后，容易發(fā)生鎖氣裝置失靈問(wèn)題，從而大大降低除塵效率，造成嚴(yán)重的煙塵污染，目前已被淘汰。多管式除塵器具有較好的除塵效果，但也存在脫硫方面的缺陷。

1.2 鍋爐燃料

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)大部分煤炭用作燃料，其在燃煤電廠中應(yīng)用較多，特別適用于電廠生活供暖和工業(yè)鍋爐的燃燒，工業(yè)鍋爐的耗煤量占我國(guó)直接燃煤量的37%左右，而工業(yè)鍋爐煤炭使用率較低，工業(yè)鍋爐廢氣排放所引起的環(huán)境污染問(wèn)題較為突出。工業(yè)鍋爐廢氣主要分為二氧化硫和煙塵兩種，這兩種污染物的年平均排放量分別為630萬(wàn)t和380萬(wàn)t，僅次于電站鍋爐的排放量，這會(huì)嚴(yán)重造成大氣環(huán)境污染，與我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相違背。

2 工業(yè)鍋爐廢氣的危害及治理的必要性

工業(yè)鍋爐廢氣污染物主要包括煙塵、二氧化硫以及一氧化碳等。這幾種污染物來(lái)源于鍋爐燃煤，其被排放到大氣中，會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重的危害。如果煙塵長(zhǎng)時(shí)間在空氣中懸浮，人通過(guò)鼻粘膜、呼吸道將其吸入肺部，使得鼻子和呼吸道受到嚴(yán)重污染，會(huì)引起鼻腔疾病或者呼吸道疾病。另外，二氧化硫懸浮在大氣層下部，很容易生成酸性煙霧，對(duì)人的呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生刺激。如果空氣中混雜二氧化硫，人通過(guò)鼻粘膜將其吸入肺部，會(huì)引起人體機(jī)制出現(xiàn)混亂，甚至導(dǎo)致人不能正常呼吸。除此之外，如果空氣中出現(xiàn)大量二氧化硫，容易形成酸雨，酸雨一旦降落，將會(huì)導(dǎo)致莊稼死亡，降低建筑壽命。如果一氧化碳含量超標(biāo)，很容易使人出現(xiàn)消化不良、貧血等現(xiàn)象，甚至使人智力降低，引起視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)下降。因此，人們要采取科學(xué)的措施，及時(shí)對(duì)工業(yè)鍋爐廢氣污染進(jìn)行治理，以構(gòu)建一個(gè)安全、穩(wěn)定、和諧的社會(huì)[3]。

3 工業(yè)鍋爐脫硫除塵工藝

3.1 工業(yè)鍋爐脫硫除塵設(shè)備的選擇

3.1.1 設(shè)備選擇

在選擇工業(yè)鍋爐脫硫除塵設(shè)備時(shí)，人們應(yīng)根據(jù)鍋爐在額定功率運(yùn)行時(shí)所測(cè)得的煙氣指標(biāo)進(jìn)行確定。同時(shí)，人們可以通過(guò)這種方式對(duì)工業(yè)鍋爐脫硫除塵設(shè)備的性能進(jìn)行確定，以提升此設(shè)備的脫硫除塵效果，將工業(yè)鍋爐所產(chǎn)生的污染物（如煙塵和二氧化硫）的排放量控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，以達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值。

3.1.2 設(shè)備體積選擇

在確保工業(yè)鍋爐房結(jié)構(gòu)一致的條件下，應(yīng)合理地選擇工業(yè)鍋爐脫硫除塵設(shè)備體積。考慮設(shè)備體積受到鍋爐房面積的制約，鍋爐房面積是固定的，若增大鍋爐脫硫除塵設(shè)備的體積，對(duì)充分發(fā)揮輔助車間功能造成一定的影響，同時(shí)也會(huì)影響不同輔助設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，給風(fēng)道布置增加不少難度，給風(fēng)道煙氣流動(dòng)增加阻力。因此，人們要合理選擇工業(yè)鍋爐脫硫除塵設(shè)備體積，確保除塵設(shè)備體積不能過(guò)大或過(guò)小。

3.1.3 設(shè)備型式選擇

工業(yè)鍋爐廢氣除塵工藝和工業(yè)鍋爐廢氣脫硫工藝截然不同，其工藝流程也存在較大的差異。因此，要想使工業(yè)鍋爐廢氣得到最大凈化，降低工業(yè)鍋爐廢氣對(duì)環(huán)境和人體的傷害，人們需要將除塵設(shè)備和脫硫設(shè)備分開(kāi)進(jìn)行設(shè)置。同時(shí)，人們應(yīng)選擇除塵效果最佳的除塵設(shè)備。目前，除塵設(shè)備分為兩種，一種是過(guò)濾式除塵設(shè)備，另一種是離心式旋風(fēng)除塵設(shè)備，這兩種除塵設(shè)備各具有自身的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)。其中，過(guò)濾式除塵設(shè)備具有較高的除塵效率及過(guò)濾功能，其除塵效率高達(dá)99%，這種除塵設(shè)備安裝簡(jiǎn)單，操作方便，但存在設(shè)備體積較大、占地面積等不足，同時(shí)不能對(duì)水、油及黏連性較強(qiáng)的煙塵顆粒進(jìn)行過(guò)濾。相對(duì)于過(guò)濾式除塵設(shè)備，離心式旋風(fēng)除塵設(shè)備具有較低的除塵效率，其一般在80%左右，但離心式旋風(fēng)除塵設(shè)備主要采用水膜除塵器，從而大大提升了除塵效果，但存在占地面積較大、設(shè)備耗水量較大、操作煩鎖、運(yùn)行維護(hù)不便等不足，另外還存在設(shè)備材料易掉落、耐磨性差等問(wèn)題。在工業(yè)鍋爐廢氣脫硫工藝中，需要采用水浴式脫硫裝置，此裝置脫硫效果最佳，具備除塵和脫硫兩種功能，適用于鍋爐廠房面積較小的工廠。

3.2 工業(yè)鍋爐脫硫除塵設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)

在工業(yè)鍋爐脫硫除塵工藝應(yīng)用過(guò)程中，人們不僅要合理選用脫硫除塵設(shè)備，而且要做好工業(yè)鍋爐脫硫除塵設(shè)備的日常維護(hù)工作，確保除塵設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，提升設(shè)備的使用壽命。目前，水浴式脫硫除塵設(shè)備在化工廠應(yīng)用較多，其工作原理如下：當(dāng)鍋爐產(chǎn)生一定廢氣時(shí)，廢氣會(huì)以一定速度與水面發(fā)生沖擊，在力的壓力作用下，水滴就會(huì)向周邊散開(kāi)，廢氣中的灰分就會(huì)沉入水底。當(dāng)煙氣中的二氧化硫氣體與水滴結(jié)合時(shí)，就會(huì)發(fā)生反應(yīng)，使亞硫酸在水中溶解，從而達(dá)到除塵、脫硫的目的。

在工業(yè)鍋爐脫硫除塵設(shè)備的使用和維護(hù)過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：一要在工業(yè)鍋爐脫硫除塵過(guò)程中加入堿性藥品和亞硫酸，以降低煙塵和二氧化硫的腐蝕性；二要定時(shí)將水底的煙塵清除干凈，避免除塵器堵塞；三要保持水位高度適宜，避免水位過(guò)高而導(dǎo)致排煙管口被淹沒(méi)，同時(shí)避免水位過(guò)低影響設(shè)備的正常運(yùn)行。

4 工業(yè)鍋爐廢氣污染物的控制

4.1 鍋爐的消煙

由于鍋爐煙氣中炭黑、可燃?xì)怏w含量越高，因此鍋爐消煙工作需要降低煙氣黑度，具體有以下幾種方法。

4.1.1 合理選擇燃燒爐排

實(shí)踐表明，鍋爐蒸發(fā)量小于l t/h時(shí)，或者鍋爐供熱量小于0.7 MW，要提高燃燒效率，消除鍋爐的煙氣，需要采用雙層爐排的燃燒方式。反之，要采用機(jī)械化爐排的燃燒方式，如鏈條爐排方式和往復(fù)爐排方式等。

4.1.2 采用分層燃燒和汽化燃燒方式

分層燃燒方式是指根據(jù)煤的顆粒尺寸給不同層進(jìn)行分煤，煤層顯得較為疏松，且通風(fēng)阻力較小，從而提高煤的燃燒效率，達(dá)到鍋爐消煙的目的。汽化燃燒方式是指采用汽化的方式對(duì)爐膛的煤進(jìn)行燃燒，但要確保鍋爐的蒸發(fā)量在l t/h以上。

4.1.3 不斷提高鍋爐運(yùn)行操作水平

在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，如果采用相同的煤和同樣的燃燒方式，在不影響鍋爐的運(yùn)行效率的情況下，人們需要掌握正確的操作方法，以減少煙塵排放濃度。由此可見(jiàn)，不斷提高鍋爐運(yùn)行操作水平，可以有效控制煙塵的產(chǎn)生量。

4.2 二氧化硫的控制

在鍋爐燃燒過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)二氧化硫控制，根據(jù)脫硫工藝所在位置的不同，人們將脫硫工藝分為燃燒前脫硫工藝、燃燒中脫硫工藝和燃燒后脫硫工藝。

4.2.1 燃燒前脫硫工藝

在鍋爐燃燒前，需要對(duì)煤進(jìn)行氣化和液化。在煤氣化和液化過(guò)程中，需要脫去硫分，將煤轉(zhuǎn)化成二次燃料，實(shí)現(xiàn)脫硫效果，這種脫硫工藝雖然效果較好，但經(jīng)濟(jì)性較差。

4.2.2 燃燒中脫硫工藝

在鍋爐燃燒過(guò)程中，可以采用流化床燃燒技術(shù)，在煤中加入適量的固硫劑，燃燒時(shí)它就會(huì)與二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，從而生成一種固態(tài)硫化物，隨著灰渣排出。在流化床燃燒過(guò)程中，其脫硫率高達(dá)90%。

4.2.3 燃燒后脫硫工藝

在鍋爐燃燒后期，人們主要采用煙氣脫硫方式，這是目前廣泛應(yīng)用的一種方式。煙氣脫硫技術(shù)眾多，主要有氣體懸浮吸脫硫技術(shù)、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法、海水煙氣脫硫工藝、電子束照射加噴氨煙氣脫硫工藝等。

4.3 一氧化碳控制

在工業(yè)鍋爐中，一氧化碳的控制主要采用煙氣再循環(huán)、分級(jí)燃燒、低一氧化碳燃燒等方式。在各種降低一氧化碳排放的技術(shù)中，低一氧化碳燃燒技術(shù)由于具有操作方便、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用等優(yōu)勢(shì)，得到廣泛的應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō)，使用此技術(shù)可減少30%～70%的一氧化碳。在實(shí)際生產(chǎn)中，人們可以采取以下方法，控制鍋爐燃燒中產(chǎn)生的一氧化碳。一是不斷改進(jìn)燃燒過(guò)程；二是不斷提高鍋爐運(yùn)行效率；三是引進(jìn)脫硫脫硝一體化技術(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，工業(yè)化程度不斷加深，人們物質(zhì)生活得到顯著改善，但這也給人們生存的生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。近年來(lái)，隨著大氣污染物含量的增多，我國(guó)不少城市出現(xiàn)霧霾天氣，這嚴(yán)重影響人們的身體健康。而工業(yè)鍋爐排放的廢氣是大氣的重要污染源，因此，人們要采用有效的措施對(duì)工業(yè)鍋爐廢氣進(jìn)行治理，如合理選擇工業(yè)鍋爐脫硫除塵設(shè)備和鍋爐燃料，盡可能地降低工業(yè)鍋爐廢氣對(duì)環(huán)境和人體的危害，促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 馬培根“.氣煤混燒”技術(shù)在工業(yè)鍋爐上的應(yīng)用[J].區(qū)域供熱，2010，（6）：69-70.

2 孟海辛.工業(yè)鍋爐排煙污染問(wèn)題淺析及對(duì)策研究[J].中國(guó)科技信息，2014，（8）：87.

3 王 華.論工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)考慮的必然因素[J].科技風(fēng)，2013，（16）：56-58.