燃煤鍋爐煙氣治理方法及脫硫脫硝技術(shù)研究

周寶楠 陳曉藝 李發(fā)強(qiáng)

摘 要：近些年，我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，促進(jìn)了越來(lái)越多的燃煤鍋爐正在被使用，近幾年來(lái)，由于溫室效應(yīng)帶來(lái)的影響越來(lái)越顯著，而煤在燃燒時(shí)產(chǎn)生的硫和硝，也進(jìn)一步加劇了溫室效應(yīng)，因此必須要更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目刂迫济哄仩t產(chǎn)生的硫和硝，以此來(lái)保護(hù)我們賴以生存的環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。但燃煤鍋爐在脫硫脫硝中，也必須要保證其正常的效率，不能因?yàn)榄h(huán)保要求而加大運(yùn)行成本，這也是未來(lái)需要解決的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐；煙氣治理；脫硫；脫硝

引言

隨著全球氣候的變化，我國(guó)北部地區(qū)異常寒冷，為了取暖而燃燒了大量的煤炭，這給地區(qū)環(huán)境帶來(lái)了極大的破壞。據(jù)環(huán)保部門的檢測(cè)，我國(guó)北方大部分地區(qū)的冬天經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)污染嚴(yán)重、空氣指標(biāo)不合格的現(xiàn)象。環(huán)境的惡化不僅給人們的生活和身體健康帶來(lái)不好的影響，還給環(huán)境的后續(xù)治理提出了很大的挑戰(zhàn)。北方地區(qū)冬季環(huán)境的污染與該地區(qū)鍋爐房排放的大氣污染物有關(guān)，據(jù)調(diào)查，大部分燃煤鍋爐房設(shè)施都不合乎規(guī)范，普遍存在環(huán)保設(shè)備落后、大氣排放污染物嚴(yán)重等現(xiàn)象。具有分布廣、噸位小、環(huán)保設(shè)備滯后、污染物排放超標(biāo)等共同的特點(diǎn)。為了改進(jìn)我國(guó)環(huán)境的污染情況，我國(guó)于2014年7月1日起正式開始執(zhí)行《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。該文件重點(diǎn)對(duì)煤炭鍋爐燃燒污染物排放指標(biāo)進(jìn)行了嚴(yán)格的限制。在新政策的要求下，大部分大氣污染物排放不合要求的鍋爐房為達(dá)到GB13271—2014的標(biāo)準(zhǔn)必須對(duì)排放物實(shí)例設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)。我國(guó)環(huán)保部門主要對(duì)鍋爐排放物中的煙塵、NOX和SO2等氣體含量進(jìn)行嚴(yán)格的限制。實(shí)際中，我國(guó)北方地區(qū)的規(guī)模較小的燃煤鍋爐房往往只安裝了陶瓷多管除塵器和雙堿法脫硫裝置，這些設(shè)備對(duì)大氣污染物的處理效果通常達(dá)不到國(guó)家的規(guī)定。為了改善燃煤鍋爐房對(duì)大氣污染處理效率低、排放超標(biāo)等現(xiàn)象，必須對(duì)現(xiàn)有處理設(shè)施進(jìn)行改造。

1 加強(qiáng)燃煤鍋爐煙氣治理的必要性和技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1.1加強(qiáng)燃煤鍋爐煙氣治理的必要性

工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，需要大量使用燃煤鍋爐，而燃煤鍋爐在使用過(guò)程中的污染問(wèn)題，卻是十分嚴(yán)重的。近年來(lái)，由于環(huán)境問(wèn)題正在變得十分惡化，甚至已經(jīng)威脅到了人們的生存情況，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，因此必須盡快對(duì)已被破壞的環(huán)境進(jìn)行治理，并且對(duì)以前產(chǎn)生污染的設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。在燃煤鍋爐中主要產(chǎn)生污染成分的是沒(méi)有進(jìn)行充分燃燒的煤，煤在沒(méi)有充分燃燒的情況下會(huì)產(chǎn)生出一氧化碳，二氧化硫等等有毒氣體，這些氣體被排放到空氣中，會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大的破壞，因此我們需要完善燃煤鍋爐的使用工藝，對(duì)爐氣進(jìn)行充分的脫硫和脫硝治理，以防其排到空氣中，造成溫室效應(yīng)和霧霾。

1.2技術(shù)優(yōu)勢(shì)

本文作者介紹的除塵脫硫脫硝治理技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)。它是一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括脫硫?qū)?、汽水分離層、除塵層和脫硝層共同構(gòu)成脫硫脫硝體系與除塵一體的塔狀結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)方式既可以充分利用空間，還可以保護(hù)環(huán)境，將廢氣充分燃燒，保證燃煤供暖鍋爐行業(yè)能夠達(dá)到廢氣凈化指標(biāo)要求。對(duì)于這樣的一體化塔狀結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，凈化廢氣是從上到下的，凈化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)液體在流動(dòng)，減少了內(nèi)部堵塞的可能性，使系統(tǒng)良好運(yùn)行從而提高系統(tǒng)工作效率。該廢氣處理系統(tǒng)不僅具有除塵和脫硝脫硫的作用，而且塔狀結(jié)構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)獨(dú)立的區(qū)域脫硝層和脫硫?qū)?，得到的凈化物可發(fā)生灰乳液反應(yīng)，使廢氣凈化率大大提高，特別是可以降低凈化物中存在的硝酸物質(zhì)對(duì)凈化效率的影響。塔狀結(jié)構(gòu)的凈化體系是由多層脫硫?qū)雍兔撓鯇訕?gòu)成，其目的是提高凈化層的利用率，加快物質(zhì)的反應(yīng)效率。在凈化結(jié)構(gòu)內(nèi)部，為了避免反應(yīng)結(jié)構(gòu)中液體的偏流現(xiàn)象，為了提高各物質(zhì)的反應(yīng)效率，需要在板式結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，要學(xué)會(huì)創(chuàng)新在多層結(jié)構(gòu)中加入泡罩泡沫反應(yīng)。對(duì)于燃煤供暖鍋爐內(nèi)部經(jīng)常有很多腐蝕性物質(zhì)的這個(gè)問(wèn)題來(lái)說(shuō)，需要在反應(yīng)結(jié)構(gòu)中使用具有防腐性能的內(nèi)壁，這樣才可以使這些具有腐蝕性的物質(zhì)不會(huì)腐蝕鍋爐，不會(huì)降低反應(yīng)效率。降低腐蝕物的危害不僅可以延長(zhǎng)凈化系統(tǒng)的使用壽命，而且還可以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。為了達(dá)到反應(yīng)氣體高凈化率的目的，為了使資源能夠充分利用，通過(guò)回收液處理加工裝置對(duì)剩余物質(zhì)再次處理，可以得到有用的物質(zhì)用于其他方面。這樣不僅可以降低企業(yè)運(yùn)行成本，還可以提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。

2 燃煤鍋爐煙氣除塵的現(xiàn)代技術(shù)

2.1機(jī)械式除塵器

在燃煤鍋爐的污染物中，粉塵占主要部分，所以要想降低燃煤鍋爐的污染物，需要對(duì)其進(jìn)行除塵處理。常用的除塵方式是機(jī)械式除塵，它的原理是依靠顆粒的重力、慣性等來(lái)操作微塵。對(duì)于不同的使用目的，具體需要的機(jī)械式除塵方式不一樣，在常用的幾種方式中，旋風(fēng)除塵器由于其易于操作、價(jià)格便宜而被廣泛應(yīng)用，旋風(fēng)除塵器是利用較大的風(fēng)力將微粒吸進(jìn)雜質(zhì)框，它可以在溫度較高，壓力較強(qiáng)的情況下正常工作，而且有很高的效率，但是旋風(fēng)除塵器也有一個(gè)弊端，由于機(jī)器本身的限制，致使其不能吸收5um以下的微粒，這也是其需要改進(jìn)的地方。

2.2絡(luò)合吸收技術(shù)

絡(luò)合吸收技術(shù)常作為水脫硫脫硝技術(shù)的附屬技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，但其應(yīng)用效果十分良好。在水中，NO2不易溶解，所以傳統(tǒng)的水脫硫脫硝技術(shù)的效果表現(xiàn)不佳，但通過(guò)絡(luò)合吸收技術(shù)，其將Fe2+加入至堿性溶液內(nèi)，進(jìn)而得到Fe（NTA）等氨基羥酸亞鐵鰲合物，之后將氨基羥酸亞鐵鰲合物與NO融合，即可得到亞硝酸亞鐵螯合物，再將O2、SO2與NO融合得到N-S化合物，最終通過(guò)反應(yīng)液即可有效的硫、硝污染物質(zhì)在煙氣當(dāng)中去除。此外，雖然絡(luò)合吸收技術(shù)效果良好，但在上述分析上來(lái)看，其工藝流程較為繁瑣，并且成本上也會(huì)相對(duì)提高。

2.3過(guò)濾式除塵器

過(guò)濾除塵器一般根據(jù)其使用情況分為袋式除塵器、空氣除塵器和顆粒層除塵器。過(guò)濾是將顆粒直徑不同的粉塵進(jìn)行分離的操作，過(guò)濾除塵利用的就是這個(gè)原理，它將收集到的粉塵通過(guò)專門的過(guò)濾材料進(jìn)行分離，從而將一些難以通過(guò)過(guò)濾材料的大顆粒物質(zhì)留下來(lái)。工業(yè)中常用的是顆粒層除塵器，它采用的一種新型的除塵方法，除塵效率可達(dá)80%。

3 燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝技術(shù)分析

3.1脫硝技術(shù)研究現(xiàn)狀

我國(guó)大多數(shù)現(xiàn)代火電廠，已經(jīng)開始應(yīng)用脫硝技術(shù)來(lái)降低鍋爐煙氣中硝的含量，常見的脫硝技術(shù)有：SCR煙氣脫硝技術(shù)、低炭燃燒技術(shù)。此兩項(xiàng)脫硝技術(shù)在功能上表現(xiàn)相似，并且功效上也有良好的表現(xiàn)，在應(yīng)用之下可使鍋爐煤炭燃燒更加充分，并增加鍋爐的內(nèi)部壓力，實(shí)現(xiàn)良好的脫硝應(yīng)用，但在技術(shù)架構(gòu)上，兩者則存在差異，即SCR煙氣脫硝技術(shù)主要采用催化劑來(lái)實(shí)現(xiàn)脫硝，而低炭燃燒技術(shù)則依賴于先進(jìn)的燃燒設(shè)備，所以兩者在成本、便捷性上各有優(yōu)劣，在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要重點(diǎn)考慮技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益以及功效水平。

3.2我國(guó)脫硫脫硝技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向

在21世紀(jì)的今天，全世界都在廣泛的關(guān)注環(huán)境以及生態(tài)問(wèn)題，鍋爐燃煤所產(chǎn)生大量煙氣和脫硫脫硝問(wèn)題廣受關(guān)注。我國(guó)目前對(duì)工業(yè)污染所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題十分重視，對(duì)產(chǎn)生生態(tài)破壞環(huán)境污染的企業(yè)零容忍，堅(jiān)持走生態(tài)發(fā)展道路，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展，所以近年來(lái)工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的煙氣污染問(wèn)題，我國(guó)也是在加大力度整治，是我國(guó)的重要監(jiān)督內(nèi)容，目前經(jīng)過(guò)“十一五”、“十二五”這十年來(lái)的處理，我國(guó)目前的燃煤煙氣脫硫脫硝處理已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)。但與此同時(shí)，我國(guó)的煙氣脫硫脫硝技術(shù)還不夠完善，在制度方面，我國(guó)燃煤鍋爐的相關(guān)管理制度需要進(jìn)一步完善；在技術(shù)方面，我們國(guó)家目前的燃煤處理趨于低污染，高效能方面的處理，但是我們國(guó)家的脫硫脫硝技術(shù)還需要從國(guó)外引進(jìn)，自主創(chuàng)新的能力不夠高。對(duì)于這兩方面的問(wèn)題，我們要著重解決，一方面我們需要加大依法治國(guó)的力度，對(duì)不符合規(guī)定，不達(dá)標(biāo)的企業(yè)依法處理，同時(shí)加大管理的方面，訂立更多的科學(xué)的指標(biāo)；再者加強(qiáng)管理的范圍，保證污染企業(yè)無(wú)處生存，從根本上解決這些企業(yè)。同時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)加大科研投資力度，積極引進(jìn)人才，堅(jiān)持自主創(chuàng)新，提升技術(shù)能力。

4 燃煤鍋爐煙氣治理的有效措施研究

4.1進(jìn)一步推廣除塵技術(shù)及除塵設(shè)備

對(duì)于燃煤鍋爐煙氣治理必須結(jié)合科學(xué)技術(shù)進(jìn)行治理，應(yīng)用科學(xué)手段將煙氣中的有害物質(zhì)進(jìn)行有效的清除。進(jìn)一步改進(jìn)除塵技術(shù)手段，推廣除塵設(shè)備，推廣除塵設(shè)備也是煙氣治理中最為有效、最直接的方式。

4.2不斷研究開發(fā)脫硫脫硝新技術(shù)

燃煤鍋爐在進(jìn)行煙氣排放的過(guò)程中，主要的污染物就是含有硫、碳及氮化合物。因此，在對(duì)煙氣治理的過(guò)程中，對(duì)其排放到大氣前的步驟進(jìn)行有效的治理。應(yīng)用現(xiàn)代科技不斷創(chuàng)新脫硫脫硝的新技術(shù)，達(dá)到綜合治理的目的。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中燃煤鍋爐所燃燒的大量的煤炭所產(chǎn)生的大量煙氣進(jìn)行處理，采取有效的治理技術(shù)，進(jìn)一步的改進(jìn)現(xiàn)在的煙氣處理技術(shù)，對(duì)燃煤所產(chǎn)生的煙氣從脫硫和除塵兩部分著手處理，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞以及對(duì)人體的健康危害。對(duì)燃煤鍋爐所產(chǎn)生的煙氣的創(chuàng)新處理方式符合環(huán)境保護(hù)的需要，符合工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展；良好的燃煤煙氣處理可以創(chuàng)造更高的環(huán)境效益以及經(jīng)濟(jì)效益。

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