燃煤鍋爐煙氣治理方法及脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用

劉遠(yuǎn)園 萬小強 楊敏

（陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 渭南 714000）

長期以來，燃煤鍋爐在火力發(fā)電、化工以及鋼鐵制造領(lǐng)域中都有著一定的應(yīng)用，燃煤鍋爐的應(yīng)用的確支持了國家建設(shè)和社會發(fā)展，滿足了很多行業(yè)生產(chǎn)對于能源的需求。然而與此同時，燃煤鍋爐在生產(chǎn)應(yīng)用中也產(chǎn)生了大量的煙塵，引發(fā)了酸雨、溫室效應(yīng)等大氣污染性危害，給生態(tài)環(huán)境帶來了非常大的威脅。近些年，隨著我國經(jīng)濟(jì)形勢的不斷改變，環(huán)境保護(hù)壓力越來越大，為控制及緩解大氣污染現(xiàn)狀,不斷優(yōu)化及推廣煙氣脫硫脫硝技術(shù)勢必會成為各生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)展方向，因此對于燃煤鍋爐煙氣治理工作就提出了更高的要求。

一、燃煤鍋爐煙氣多污染物排放特征分析

煤炭燃燒過程會持續(xù)釋放的SO2 氣體，且氣體的排放量和占比隨煤炭燃燒溫度、時間、助燃空氣氧含量和燃料顆粒尺寸等因素而變化。燃煤鍋爐煙氣中的SO2 的排放具有自持性規(guī)律，該規(guī)律認(rèn)為當(dāng)煤炭燃燒過程中燃料用量，煤炭燃燒原料水分、含硫量以及煤炭燃燒礦酸堿度在正常范圍內(nèi)無論如何變動時，在接近燃煤鍋爐煙氣溫度峰值即煤炭燃燒終點前，煙氣中SO2 濃度都會出現(xiàn)明顯峰值。

燃煤鍋爐煙氣中釋放的NOx，其中有95%左右的NOx 為NO。在煤炭燃燒過程中，燃煤鍋爐各風(fēng)箱煙氣中NO 的濃度比較均衡，且數(shù)值均較高。為降低NO 排放濃度，可采取提高煤炭燃燒礦堿度或者加厚煤炭燃燒料層厚度的方法，從而實現(xiàn)催化CO 還原NOx的效果，減少煙氣中NOx 的排放。

二、燃煤鍋爐煙氣治理方法

企業(yè)燃煤鍋爐運行中煙氣污染物主要有三種治理思路：減少源頭污染物產(chǎn)生量、減少過程釋放量和減少末端排放量。其中，減少末端排放量是最為常見的思路。

（一）減少源頭污染物產(chǎn)生量

為了從源頭減少污染，我司的高壓鍋爐，其中1#、2#選用煤粉爐3#、4#、5#選用循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐排放的煙氣主要污染物是顆粒物、氮氧化物、二氧化硫。1#、2#煤粉鍋爐煙氣首先經(jīng)過低氮燃燒工藝和SCR 脫硝工藝脫除氮氧化物，再經(jīng)半干法脫硫除塵一體化工藝脫硫除塵后排放；脫硝系統(tǒng)通過噴入氨與煙氣中氮氧化物反應(yīng)生成無害的氮氣和水，半干法脫硫工藝是在脫硫吸收塔內(nèi)加入粉狀的消石灰Ca（OH）2 與煙氣中的二氧化硫充分混合反應(yīng)生成硫酸鈣從而達(dá)到脫硫SO2 的目的。3、4、5 號循環(huán)流化床鍋爐煙氣首先經(jīng)過SNCR 脫硝工藝脫除氮氧化物，然后通過半干法脫硫除塵一體工藝后排放；脫硝系統(tǒng)通過噴入氨水與煙氣中氮氧化物反應(yīng)生成無害的氮氣和水，半干法脫硫工藝是在脫硫吸收塔內(nèi)加入粉狀的消石灰Ca（OH）2 與煙氣中的二氧化硫充分混合反應(yīng)生成硫酸鈣從而達(dá)到脫硫SO2 的目的。公司通過投入大量資金增加或升級了鍋爐煙氣除塵、脫硫、脫硝環(huán)保設(shè)施，目前三項排放指標(biāo)現(xiàn)已達(dá)到國家及地方現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求。

（二）減少過程釋放量

1.煤炭燃燒料面噴吹蒸汽技術(shù)

該技術(shù)利用蒸汽引射空氣，實現(xiàn)以下益處：增加煤炭燃燒料面進(jìn)風(fēng)量，強化煤炭燃燒過程，使燃燒充分，減少一氧化碳的產(chǎn)生；改變煤炭燃燒料層中含氯產(chǎn)物形態(tài)，減少二噁英的產(chǎn)生；改善煤炭燃燒過程，提高產(chǎn)量和質(zhì)量。

2.選擇性燃煤鍋爐煙氣循環(huán)技術(shù)

由于燃煤鍋爐各風(fēng)箱煙氣溫度、壓力、流量及污染物排放不同，因此，可優(yōu)選并匯總?cè)舾娠L(fēng)箱煙氣返回到燃煤鍋爐料面，用于熱風(fēng)煤炭燃燒等。循環(huán)煙氣由燃煤鍋爐風(fēng)箱引出，經(jīng)除塵系統(tǒng)、循環(huán)主抽風(fēng)機、煙氣混合器后通過密封罩，返回到燃煤鍋爐料面，在負(fù)壓作用下，進(jìn)入煤炭燃燒料層。經(jīng)過一系列的物理、化學(xué)過程，包括高溫循環(huán)煙氣與煤炭燃燒料層的熱交換、CO 的二次燃燒放熱、二噁英的高溫分解以及NOx 的催化還原，實現(xiàn)減少污染物排放、釋放煙氣熱量，減少燃料使用量，改善煤炭燃燒過程，提高煤炭燃燒礦料層溫度均勻性和破碎強度等理化指標(biāo)，實現(xiàn)節(jié)能、減排、提產(chǎn)多功能耦合。

三、脫硫脫硝技術(shù)分析

（一）脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

煙氣脫硫脫硝技術(shù)可以高質(zhì)量地處理燃煤鍋爐煙氣中包含的氮氧化物、硫氧化物，目前，燃煤鍋爐煙氣處理中應(yīng)用較多的煙氣脫硫脫硝技術(shù)主要包括活性炭纖維法煙氣脫硫技術(shù)、軟錳礦法煙氣脫硫資源化技術(shù)、電子束輻射法煙氣脫硫脫硝技術(shù)、WSA-SNOx法以及催化氧化法煙氣脫硫技術(shù)、濕法煙氣脫硫（Flue Gas Desulfurization，F(xiàn)GD）添加金屬螯合劑技術(shù)、氯酸氧化法等。煙氣脫硫脫硝技術(shù)在燃煤鍋爐煙氣處理中不僅具有較高的凈化率，同時還具備成本低、操作便捷等優(yōu)勢，因此，煙氣脫硫脫硝技術(shù)在我國各地區(qū)均有較高的應(yīng)用比例。

目前，很多企業(yè)主要通過脫硫、除塵和脫硝技術(shù)來減少末端排放量。然而隨著我國環(huán)保部門要求發(fā)電、化工、鋼鐵行業(yè)實施超低排放后，傳統(tǒng)除塵技術(shù)難以滿足排放要求。目前主要采用濕法脫硫配置濕式電除塵工藝，或者半干/干法脫硫配布袋式除塵器以滿足粉塵超低排放。

脫硫技術(shù)有濕法、干法和半干法等。濕法脫硫技術(shù)成熟，投資和運維成本低，但廢水和白煙問題嚴(yán)重；干法/半干法技術(shù)可脫除多種非常規(guī)污染物，但副產(chǎn)物處理困難；活性炭法可同時脫除多種污染物，但對企業(yè)資金壓力較大。因此，燃煤鍋爐煙氣處理建議選擇干法/半干法技術(shù)。目前常見的燃煤鍋爐煙氣脫硝工藝路線主要有低溫氧化-吸收法、低溫SCR 還原法和活性焦脫硫脫硝一體化法。

臭氧低溫氧化吸收法裝置占地面積小、建設(shè)成本低、但是運行成本相對較高。并且由于臭氧氧化反應(yīng)最適宜在90℃～130℃發(fā)生，低于燃煤鍋爐煙氣普遍溫度120℃～180℃，因此會導(dǎo)致部分臭氧自動分解為氧氣，從而降低臭氧濃度，減弱臭氧氧化效果。

活性焦脫硫脫硝一體化法，利用活性焦的變溫吸附能力，在低溫時通過物理和化學(xué)吸附作用，吸附煙氣中的NOx，然后催化NH3 與NOx 發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成無害物質(zhì)，并且實現(xiàn)脫除污染物的目的，但是該方法投資高，運行費用較大。

（二）干法脫硫脫硝優(yōu)勢

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，相關(guān)先進(jìn)技術(shù)在燃煤鍋爐煙氣處理中呈現(xiàn)出較好的效果，干法脫硫脫硝技術(shù)就是其中之一。干法脫硫脫硝技術(shù)包括固相吸附再生技術(shù)、高能電子氧化法、有機鈣鹽脫硫脫硝技術(shù)、煙氣循環(huán)流化床同時脫硫脫硝技術(shù)。固相吸附再生技術(shù)中又包括活性焦吸附法、NH3/V2Ox—TiO2 法以及NOXSO 法；高能電子氧化法包括電子束法、脈沖電暈等離子體技術(shù)、流光放電等離子體同時脫硫脫硝技術(shù)和電催化氧化法。這些方法對于煙氣中包含的硫化物和氮化物均具有較好的處理效果，能夠使處理后的煙氣滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。

四、布袋式除塵器的應(yīng)用

在燃煤鍋爐煙氣中顆粒粉塵性物質(zhì)的治理過程中，與濕式除塵器相對應(yīng)的是布袋式除塵器，應(yīng)用布袋式除塵器進(jìn)行煙氣處理主要應(yīng)用了干式濾塵處理理念，能夠?qū)煔庵械暮瑝m氣體進(jìn)行有效過濾，滿足煙氣凈化要求。目前，燃煤鍋爐煙氣治理中應(yīng)用的布袋式除塵器主要由卸灰閥、支架、灰斗、箱體、濾袋、袋籠、電磁脈沖閥、儲氣罐、噴管、清潔室、頂蓋、環(huán)隙引射器、凈化氣體出口和含塵氣體入口構(gòu)成。含塵煙氣由含塵氣體入口進(jìn)入灰斗、箱體，在除灰裝置的作用下，煙氣中包含的含塵物質(zhì)得到沉降，并通過清灰裝置進(jìn)行進(jìn)一步處理，實現(xiàn)煙塵過濾，凈化后的煙氣經(jīng)由凈化氣體出口排出。布袋式除塵器具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式，其運行狀態(tài)將直接影響煙氣的凈化效果，因此，相關(guān)人員應(yīng)該定期對布袋式除塵器進(jìn)行維護(hù)和檢修，并開展部分性能實驗，將實驗數(shù)據(jù)與正常運行數(shù)據(jù)對比，實現(xiàn)布袋式除塵器故障和隱患的定位，全面滿足煙氣處理要求。

五、結(jié)語

總而言之，當(dāng)前我國正處于社會發(fā)展和國家建設(shè)的關(guān)鍵時期，以總書記“綠水青山就是金山銀山”生態(tài)理念為基礎(chǔ)，因此，燃煤鍋爐管理相關(guān)工作人員應(yīng)該不斷地優(yōu)化生產(chǎn)方式，積極采用先進(jìn)的煙氣治理與脫硫脫硝技術(shù)，降低燃煤鍋爐對于環(huán)境的污染，在實現(xiàn)煤炭經(jīng)濟(jì)價值的同時滿足環(huán)保要求。