燃煤鍋爐煙氣治理技術(shù)及應(yīng)用

楊韋

【摘? 要】燃煤電廠需要密切關(guān)注生產(chǎn)過程中對各類環(huán)境污染物的治理，并采取有效的控制措施以減低大氣污染物的排放。本文將對燃煤鍋爐煙氣治理技術(shù)及應(yīng)用進行詳細分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】燃煤鍋爐;煙氣危害;治理技術(shù)

引言

煤的燃燒過程釋放出大量的煙氣，其中含有的硫、氮、重金屬等污染物質(zhì)會嚴重破壞生態(tài)環(huán)境，是霧霾、酸雨、光化學(xué)煙霧等重點環(huán)境污染的源頭，對人類健康和生存環(huán)境造成極大威脅。

1.燃煤電廠煙氣的特點和危害

在煤炭燃燒所排出的煙氣中含有大量的污染物，包括SO2、NOx、煙塵、CO、重金屬、SO3、氯化物、氟化物等，煙氣中的污染物所占有的比例和各種元素在煤炭中的比例直接相關(guān)，盡管目前燃煤鍋爐煙氣普遍采取治理措施，排放的污染物濃度較低，但是由于煙氣量較大，排放到空氣中的污染物總量遠多于其他行業(yè)。通常燃煤電廠中鍋爐排放的煙氣具有一定的溫度和濕度，而且煙氣通過高煙囪排放出去，加上排煙量較大，煙氣溫度相比周圍環(huán)境溫度要高出很多，再受一定風(fēng)速的影響，煙氣的擴散范圍就會更加廣泛，在風(fēng)中傳播的過程中就會形成具有連續(xù)性的煙流，存留在煙氣中的污染物的沉降和轉(zhuǎn)化過程較為緩慢，促使這些污染物能夠傳播到幾百公里甚至幾千公里之外。煙氣中含有的SO2等酸性物質(zhì)會形成酸雨，腐蝕金屬材料及建筑物;煙氣中NOx作為重要的前體物，在陽光中紫外線的影響下會發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，形成臭氧，當濃度達到一定范圍時，會影響人體呼吸道和心血管系統(tǒng);煙氣中的粉塵含有重金屬等物質(zhì)，通過自然沉降進入自然界中影響動植物的正常生長、污染水源。燃煤電廠煙氣具有污染物種類多、總量大、傳播距離廣等特點，對自然環(huán)境造成嚴重的危害，還會影響人類健康。因此，在現(xiàn)有的燃煤電廠大氣污染控制措施的基礎(chǔ)上，對煙氣污染物進行深度治理很有必要。

2.煙氣治理分系統(tǒng)說明

2.1臭氧脫硝系統(tǒng)

在鍋爐出口和脫硫洗滌塔的前面有臭氧脫硝技術(shù)。根據(jù)氣相混合的動態(tài)原理，臭氧輸入裝置將臭氧均勻地噴入煙氣適應(yīng)點的煙道中，以確保注入臭氧和煙氣中的氮氧化物緊密接觸混合，氧化劑在煙道氣中迅速分解，并與煙道氣中的NOx反應(yīng)生成NO2，N2O3，O2，但通常不與煙道氣中的二氧化硫相互作用。再通過調(diào)節(jié)脫硫吸收塔中吸收液的噴霧量和濃度，一氧化氮被吸收劑同時吸收并除去。

臭氧反硝化技術(shù)具有以下優(yōu)點：建立臭氧反硝化系統(tǒng)是一次性的投資，在反硝化過程中不使用催化劑，臭氧脫硝系統(tǒng)的安裝面積小，在煙道中進行了臭氧脫硝過程的全氧化過程，不需要額外的反應(yīng)器;臭氧脫硝過程簡單，施工時間短;臭氧脫硝技術(shù)不需要改變鍋爐燃燒設(shè)備和加熱表面。

2.2濕法除塵器

濕式除塵器使煙道氣與水緊密接觸，不僅可以凈化煙道氣中的固體顆粒污染物，還可以去除氣態(tài)污染物并同時起到冷卻作用。濕式除塵器的下部是噴霧除塵區(qū)，上部是脫水區(qū)，下部裝有氣柵。除塵水以液態(tài)霧的形式從頂部噴到底部，并與從底部到頂部進入塔的煙道氣接觸，氣流和除塵水完全混合并相互接觸。在重力的影響下，含水煙霧和灰塵沉淀在塔的底部。除塵區(qū)的高度對于確保除塵后的煙道氣水含量低以及集塵器的除塵效率為95%以上是必要的。預(yù)除塵器和除塵器位于脫硫塔的前后，使?jié)袷诫姵龎m器進口處的粉塵濃度小于50mg/Nm3，系統(tǒng)的最終煙塵排放濃度小于5mg/Nm3。

2.3濕法脫硫系統(tǒng)

系統(tǒng)運行時，脫硫循環(huán)泵將堿性脫硫漿液從循環(huán)池輸送到脫硫塔頂部噴淋區(qū)，通過多個錐形噴嘴噴出液霧形式的漿液向下噴，與從底部到頂部進入塔的煙氣反向接觸，煙氣穿過塔的棒狀柵欄的水膜層，以3-5m/s的速度向上旋轉(zhuǎn)，與噴灑的漿液充分接觸并與吸收煙氣中的SO2反應(yīng)以產(chǎn)生亞硫酸鹽，硫酸鹽等，實現(xiàn)脫硫。凈化后的煙道氣進入濕式靜電除霧器，然后從煙囪中排出，脫硫副產(chǎn)物石膏可綜合利用。

3.燃煤電廠煙氣深度治理的措施

3.1脫硫技術(shù)措施

脫硫技術(shù)措施的使用主要分為三種情況，分別為煤炭燃燒前、中、后脫硫。針對燃燒前脫硫情況，主要是將煤炭中含有的硫成分采用物理方式進行去除，結(jié)合煤炭中硫成分含有磁性的特點，減少煤炭中的硫含量。針對燃燒中脫硫的情況，主要是在鍋爐內(nèi)的煤炭高溫狀態(tài)下進行燃燒時，添加碳酸鹽類物質(zhì)，與燃燒過程產(chǎn)生的硫化物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在高溫條件下形成固體硫酸鹽，和鍋爐中的灰渣一同排出。針對燃燒后脫硫的情況，又稱為末端治理技術(shù)，包括三種脫硫技術(shù)路線，分別為濕法、半干法和干法。濕法脫硫是利用氫氧化鈉、氫氧化鈣、石灰石等堿性吸收劑，與煙氣中的SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成硫酸鹽類物質(zhì)，這種方式在燃煤電廠中應(yīng)用較為廣泛，技術(shù)成熟，脫硫效率高，但是會產(chǎn)生廢水。半干法脫硫是在高溫?zé)煔庵袊娙朐鰸竦南业葔A性吸收劑，在煙氣熱量的作用下吸收劑顆粒含有的水分蒸發(fā)，同時發(fā)生離子化反應(yīng)脫除煙氣中的SO2，半干法脫硫設(shè)備簡單占地小，但脫硫效率較低，不適用于SO2濃度很高的煙氣。干法脫硫是在煙氣中直接噴入消石灰、小蘇打等堿性吸收劑，通過氣固相直接反應(yīng)脫除SO2，干法脫硫的效率比前兩種工藝都要低，一般用于對SO2濃度極高的煙氣進行預(yù)脫除，降低后續(xù)脫硫工藝的負荷，在燃煤電廠應(yīng)用較少。

3.2漿液冷卻技術(shù)措施

針對目前燃煤電廠主流的濕法脫硫工藝，采用漿液冷卻技術(shù)措施，在吸收塔最頂端噴淋層對應(yīng)的漿液循環(huán)泵出口處增加漿液冷卻器，當煙氣進入吸收塔后與噴淋漿液接觸，經(jīng)過常溫蒸發(fā)、低溫冷凝、相變凝聚等過程，深度脫除煙氣中的污染物。低溫冷凝環(huán)節(jié)主要發(fā)生在漿液冷凝器的噴淋層，是在常溫蒸發(fā)區(qū)域中存在飽和狀態(tài)的煙氣噴入低溫漿液，煙氣中存在的一些水蒸氣就會冷凝為液態(tài)，從而也將煙氣的濕度降低。相變凝聚環(huán)節(jié)主要是引導(dǎo)經(jīng)過低溫冷凝后的煙氣通過相變和碰撞產(chǎn)生凝聚情況，再加上除霧器的利用，使得灰塵和霧滴逐漸凝聚增大，其慣性和離心力也會越大，更加易于脫除。經(jīng)過吸收塔排放的煙氣依舊處于飽和狀態(tài)，但是溫度和濕度比之前會降低，這種狀態(tài)下的煙氣被排放出去，由于溫差減少，凝結(jié)效果會削弱，煙羽現(xiàn)象就不會那么明顯。根據(jù)計算，假如煙氣的溫度下降在5℃，冬季和夏季煙囪出口煙氣凝結(jié)水量相近，煙羽現(xiàn)象削弱會更加明顯。

3.3脫硝技術(shù)措施

脫硝技術(shù)措施的使用主要是為了減少煙氣中存在的氮氧化物，并減少氮氧化物對自然環(huán)境造成的危害。該技術(shù)的使用主要應(yīng)用在鍋爐燃燒中和燃燒后過程，采用非催化還原、催化還原、活性炭吸附等方式。非催化還原是在合適的鍋爐溫度區(qū)間噴入還原劑，利用還原劑與氮氧化物中氮元素化合價不同，將具有毒害性的氮氧化物還原生成氮氣。催化還原則是在催化劑的幫助下，在較低的溫度下實現(xiàn)氮氧化物還原?；钚蕴课绞抢没钚蕴康奈⒖捉Y(jié)構(gòu)和較大的比表面積吸附煙氣中的氮氧化物，再通過解析制酸，實現(xiàn)了資源化利用。目前燃煤電廠主流的脫硝工藝還是以非催化還原和催化還原為主，因此脫硝效果和還原劑的濃度、反應(yīng)溫度條件等有很大關(guān)系，還原劑用量越大，煙氣中的氮氧化物脫除效率就越高，但是會造成還原劑利用率低，產(chǎn)生氨逃逸現(xiàn)象。此外，由于脫硝還原反應(yīng)對于溫度區(qū)間要求較為嚴格，為保證一定脫硝效率，勢必要影響鍋爐的運行工況。

4.結(jié)束語

總之，燃煤鍋爐煙氣治理要引起我們足夠重視，并通過有效的煙氣治理方法降低煙氣的污染性，盡可能降低煙氣排放對大氣的危害。

參考文獻

[1]蔣文舉，趙君科.煙氣脫硫脫硝技術(shù)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2018

[2]周立新，諸毅，陳朝東.工業(yè)脫硫脫硝技術(shù)問答[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2019