燃煤鍋爐煙氣治理技術(shù)及應(yīng)用分析

高雙伍

摘 要：煤炭在燃燒的過程中會產(chǎn)生大量的煙氣，煙氣中的二氧化硫、氮氧化物、粉塵等直接影響大氣環(huán)境，造成嚴(yán)重的空氣污染及酸雨等。 本文對燃煤鍋爐煙氣治理過程中的脫硫、脫硝、除塵技術(shù)進(jìn)行了研究。最后，對燃煤鍋爐煙氣治理的有效措施進(jìn)行了分析研究。本文的研究對我國燃煤鍋爐煙氣治理方法及脫硫、脫硝、除塵技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展具有顯著的推動作用。

關(guān)鍵詞：環(huán)境污染；二氧化硫；氮氧化物；粉塵；節(jié)能減排

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程中的污染問題，卻是十分嚴(yán)重的。近年來，由于環(huán)境問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，人們越來越關(guān)注環(huán)境保護(hù)問題，因此必須盡快對已被破壞的環(huán)境進(jìn)行治理，并且對以前產(chǎn)生污染的設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。

2 燃煤鍋爐煙氣脫硫技術(shù)

2. 1 干法

干法脫硫又稱直接脫硫法。隨著技術(shù)的更新發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了利用電子束照射或者脈沖電暈形成煙氣等離子體，激發(fā)水分子發(fā)生電離，產(chǎn)生 H+和 OH-，而活化二氧化硫、氮氧化物分子與H+和OH-結(jié)合生成濃硫酸和氨，而濃硫酸和氨反應(yīng)生成硫酸氨，實(shí)現(xiàn)脫硫目的，且不產(chǎn)生污染物，得到硫酸氨是 1 種工業(yè)原材料，也可以當(dāng)作氮肥使用。除此之外，荷電干式噴射脫硫法也是一種新型的干法脫硫技術(shù)，這種干法脫硫技術(shù)的原理是向煙氣中噴射能夠循環(huán)利用的吸收劑或吸附劑材料，且這類吸收劑或吸附劑是帶有靜電荷的，可以增強(qiáng)粉塵中的二氧化硫、氮氧化物分子的活性，促進(jìn)催化反應(yīng)發(fā)生，提高脫硫效率及效果。

2. 2 半干法

先用蒸發(fā)法除去水分，剩余的含硫物質(zhì)就變成了干粉狀態(tài)，再利用袋式除塵器除塵，含硫物質(zhì)以干粉顆粒形式一并被除去，以此來達(dá)到有效的脫硫目的。傳統(tǒng)除塵技術(shù)是在爐內(nèi)噴鈣，進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)后，爐內(nèi)噴鈣的同時可以噴一些增濕活化劑，形成活化反應(yīng)器，也可以直接噴水增濕，這樣有利于提高除塵效率，同時，還可以促進(jìn)一些脫硫反應(yīng)進(jìn)行，達(dá)到煙氣除塵脫硫目的。

2. 3 濕法

濕法是直接用可與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)的鹽或堿溶液進(jìn)行脫硫。把煙氣通入含鹽或堿溶液的反應(yīng)池里，氣體二氧化硫在反應(yīng)池里發(fā)生反應(yīng)，速率快、脫硫效率也高。現(xiàn)有技術(shù)條件下，選取石灰石做脫硫劑時，在鈣與硫含量差不多的條件下，脫硫率可以達(dá)到 90%以上，一般大型燃煤電站都是采用這種方法進(jìn)行煙氣脫硫。

3 燃煤鍋爐煙氣脫硝技術(shù)

3.1低氮燃燒技術(shù)

低氮燃燒技術(shù)是根據(jù)氮氧化物生成機(jī)理，主要通過采用空氣分級燃燒、燃料分級燃燒、煙氣再循環(huán)和低氮燃燒器等方法降低煤粉燃燒過程中氮氧化物的生成技術(shù)，這種技術(shù)目前已經(jīng)技術(shù)成熟且成本較低，非常適合我國電力企業(yè)的應(yīng)用，尤其在煤粉爐和循環(huán)流化床鍋爐，加之該技術(shù)相對簡單，投資和運(yùn)營費(fèi)用低，在目前燃煤機(jī)組超低排放改造中具有一定的優(yōu)勢。

3.2 SNCR技術(shù)

根據(jù)爐型不同，一般有30%～75%的NOx脫除率，所用的還原劑一般為氨、氨水和尿素等。由于尿素比氨具有更好的鍋爐內(nèi)分布性能，且尿素是一般化學(xué)藥品，運(yùn)輸存儲簡單安全、貨源易得，而氨屬于危險化學(xué)藥品，SNCR一般采用尿素作為還原劑。選擇性非催化還原（SNCR）脫除NOx技術(shù)是把含有NHx基的還原劑，噴入爐膛，該還原劑迅速熱分解成NH3選擇性地與煙氣中的NOx反應(yīng)生成N2、CO2、H2O等無害氣體。SNCR脫硝工藝流程：將滿足要求的尿素固體顆粒卸至尿素儲料倉，由計量給料裝置進(jìn)入配液池，在加熱的條件下，用工藝水將尿素固體顆粒配制成尿素溶液，經(jīng)配料輸送泵送至溶液儲罐，儲罐中的尿素溶液通過加壓泵和輸送管道送到爐前噴射系統(tǒng)，經(jīng)布置在鍋爐四周的霧化噴嘴噴入爐膛900～1100℃的溫度區(qū)域。儲罐輸出的尿素溶液，可和工藝水混合配制成不同濃度的尿素溶液以滿足鍋爐不同負(fù)荷的要求；噴嘴可布置多層以滿足不同溫度區(qū)域的要求。

3.3 SCR技術(shù)

選擇性非催化還原法是一種不使用催化劑，在 850～1100℃溫度范圍內(nèi)還原NOx的方法。最常使用的藥品為氨和尿素。氨氣作為脫硝劑被噴入高溫?zé)煔饷撓跹b置中，在催化劑的作用下將煙氣中NOx 分解成為N2和H2O，其反應(yīng)公式如下：4NO + 4NH3 +O2 →4N2 + 6H2O ； NO +NO2 + 2NH3 →2N2 + 3H2O ；一般通過使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎鲜龇磻?yīng)可以在200 ℃～450 ℃的溫度范圍內(nèi)有效進(jìn)行， 在NH3 /NO = 1的情況下，可以達(dá)到80～90%的脫硝效率。 煙氣中的NOx 濃度通常是低的，但是煙氣的體積相對很大，因此用在SCR裝置的催化劑一定 是高性能。因此用在這種條件下的催化劑一定滿足燃煤鍋爐高可靠性運(yùn)行的要求。一般來說，SNCR脫硝效率對大型燃煤機(jī)組可達(dá) 25%～40% ，對小型機(jī)組可達(dá) 80%。由于該法受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響很大，多用作低氮燃燒技術(shù)的補(bǔ)充處理手段。其工程造價低、布置簡易、占地面積小，適合老廠改造，新廠可以根據(jù)鍋爐設(shè)計配合使用。

3.4 SNCR+SCR

SNCR+SCR組合脫硝工藝，是目前行業(yè)中改造項(xiàng)目中應(yīng)用較多的技術(shù)路線，針對于煤粉爐和循環(huán)流化床鍋爐具有較明顯優(yōu)勢，SNCR作為預(yù)處理，降低了單獨(dú)使用SCR技術(shù)的投資成本，較少了催化劑的使用，且還原劑可以使用氨水或尿素，避免了使用液氨，提高了安全性。整體投資成本也比較低，在當(dāng)前燃煤機(jī)組超低排放項(xiàng)目的改造上，這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用較廣。

4 燃煤鍋爐煙氣除塵技術(shù)

4. 1 機(jī)械式

機(jī)械式除塵的基本原理是根據(jù)是粉塵顆粒的質(zhì)量及體積不同來設(shè)計的一種機(jī)械達(dá)到除塵目的。其中旋風(fēng)除塵器是使用最廣泛的除塵機(jī)械，在所有的除塵機(jī)械器中，它的優(yōu)點(diǎn)在于性價比相對較高，操作也很簡單，對環(huán)境要求不高，耐腐蝕性能好，除塵效率高。缺點(diǎn)是它只能作用于大顆粒粉塵（直徑>5μm），對小顆粒的粉塵無效；所以旋風(fēng)除塵器的使用還是有一定的局限性。

4. 2 過濾式

另一種常用的除塵器為過濾式除塵器，它的原理是用過濾網(wǎng)阻擋煙氣中的粉塵進(jìn)入大氣，達(dá)到除塵目的。根據(jù)污染情況不同，可以選擇的過濾式除塵包括空氣過濾、袋式除塵以及顆粒層除塵 3 種辦法。其中，除塵效率最高的是袋式除塵器。雖然袋式除塵器屬于傳統(tǒng)除塵器，但隨著新技術(shù)、新工藝的發(fā)展，其結(jié)構(gòu)型式也有所創(chuàng)新，濾料和清灰方式也在不斷改進(jìn)，除塵性能得到提升，適用的范圍不斷擴(kuò)大，發(fā)揮的作用也越來越大。

4. 3 電除塵

處理大量煙氣時，一般都采用電除塵方式，相對而言電除塵效率很高，其原理是利用粉塵顆粒自帶靜電力來實(shí)現(xiàn)除塵目的。由于其直接作用于粉塵顆粒，氣流阻力相對較小，所以效率更高。電除塵的優(yōu)點(diǎn)是不怕高溫高壓、強(qiáng)酸堿等特殊環(huán)境；且除塵效率高；缺點(diǎn)是設(shè)備昂貴且龐大，即占用大量資金又占據(jù)大空間，因此需要就此作出有效的技術(shù)改進(jìn)。

4. 4 濕式除塵

濕式除塵也是較常見的一種除塵方式。其原理是水與煙氣中粉塵顆粒結(jié)合，形成直徑超過 10μm的大粉塵顆粒，再將這些大粉塵顆粒除去。通常情況下，濕式除塵的同時也可以實(shí)現(xiàn)煙塵脫二氧化硫，所以濕式除塵是目前最高效的辦法，其優(yōu)點(diǎn)還包括成本低廉、操作簡便、維護(hù)容易及適用環(huán)境廣泛等；缺點(diǎn)就是會產(chǎn)生大量污水，且濕式除塵器容易被腐蝕，需要改進(jìn)管道材質(zhì)。

5 結(jié)語

目前，燃煤鍋爐煙氣是在最大的大氣污染源。雖然，我國在燃煤鍋爐煙氣污染治理方面已經(jīng)采取了一定的措施，也取得了一些效果，但當(dāng)前我國大氣污染還是比較嚴(yán)重，因此，還是應(yīng)該就燃煤鍋爐煙氣治理技術(shù)進(jìn)行深入研究，對燃煤鍋爐排放的煙氣特別是其中的二氧化硫、氮氧化物、粉塵進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保排放煙氣中的污染物含量符合國家標(biāo)準(zhǔn)。只有通過有效的脫硫、脫硝、除塵技術(shù)改進(jìn)，達(dá)到燃煤鍋爐煙氣治理效果，才能在增加燃煤鍋爐的運(yùn)行效益的同時，確保其排放的煙氣不造成大氣環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保低碳的新工業(yè)理念。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊亮 . 燃煤供暖鍋爐煙氣除塵脫硫脫硝技術(shù)探析 [J]. 企業(yè)技術(shù)開發(fā) ，2017，36（12）：88-89+103.