淺談環境保護與鍋爐煙氣脫硫除塵技術

王 鵬

(煤炭工業太原設計研究院，山西 太原 030001)

由于我國燃料結構以煤為主的特點，致使目前大氣污染仍以煤煙型污染為主。其中塵和酸雨危害最大，且污染程度還在加劇。因此，控制燃煤煙塵和SO2，對改善大氣污染狀況至關重要［1］。

1 煙氣脫硫方法簡介

通過對國內外脫硫技術以及國內電力行業引進脫硫工藝試點廠情況的分析研究，目前脫硫方法一般可劃分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫等3類。

其中燃燒后脫硫，又稱煙氣脫硫(Flue gas desulfurization，簡稱FGD)，在FGD技術中，按脫硫劑的種類劃分，可分為以下五種方法：以CaCO3(石灰石)為基礎的鈣法，以MgO為基礎的鎂法，以Na2SO3為基礎的鈉法，以NH3為基礎的氨法，以有機堿為基礎的有機堿法。世界上普遍使用的商業化技術是鈣法，所占比例在90%以上。按吸收劑及脫硫產物在脫硫過程中的干濕狀態又可將脫硫技術分為濕法、干法和半干(半濕)法。濕法FGD技術是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態下脫硫和處理脫硫產物，該法具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優點，但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題。干法FGD技術的脫硫吸收和產物處理均在干狀態下進行，該法具有無污水廢酸排出、設備腐蝕程度較輕，煙氣在凈化過程中無明顯降溫、凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴散、二次污染少等優點，但存在脫硫效率低，反應速度較慢、設備龐大等問題。半干法FGD技術是指脫硫劑在干燥狀態下脫硫、在濕狀態下再生(如水洗活性炭再生流程)，或者在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物(如噴霧干燥法)的煙氣脫硫技術。特別是在濕狀態下脫硫、在干狀態下處理脫硫產物的半干法，以其既有濕法脫硫反應速度快、脫硫效率高的優點，又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產物易于處理的優勢而受到人們廣泛的關注。按脫硫產物的用途，可分為拋棄法和回收法兩種［2］。其中煙氣脫硫(FGD)被認為是控制SO2最行之有效的途徑。

2 煙氣脫硫的基本原理

煙氣中的SO2實質上是酸性的，可以通過與適當的堿性物質反應從煙氣中脫除SO2。

所用的堿性物質與煙道中的SO2發生反應，產生了一種亞硫酸鹽和硫酸鹽的混合物(根據所用的堿性物質不同，這些鹽可能是鈣鹽、鈉鹽、鎂鹽或銨鹽)。亞硫酸鹽和硫酸鹽間的比率取決于工藝條件，在某些工藝中，所有亞硫酸鹽都轉化成硫酸鹽。

3 煙氣脫硫的化學機理

濕法煙氣脫硫有石灰石/石灰—石膏法煙氣脫硫工藝、雙堿法煙氣脫硫技術等。

石灰石/石灰—石膏法主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)等漿液作洗滌劑，在反應塔中對煙氣進行洗滌，從而除去煙氣中的SO2。其主要優點是能廣泛地進行商品化開發，且其吸收劑的資源豐富，成本低廉，廢渣既可拋棄，也可作為商品石膏回收。

雙堿法煙氣脫硫技術是利用氫氧化鈉溶液作為啟動脫硫劑，配制好的氫氧化鈉溶液直接打入脫硫塔洗滌脫除煙氣中SO2來達到煙氣脫硫的目的，然后脫硫產物經脫硫劑再生池還原成氫氧化鈉再打回脫硫塔內循環使用。脫硫工藝主要包括5個部分：①吸收劑制備與補充;②吸收劑漿液噴淋;③塔內霧滴與煙氣接觸混合;④再生池漿液還原鈉基堿;⑤石膏脫水處理［3］。

雙堿法煙氣脫硫工藝同石灰石/石灰等其他濕法脫硫反應機理類似，主要反應為煙氣中的SO2先溶解于吸收液中，然后離解成H+和HSO－3;使用Na2CO3或NaOH液吸收煙氣中的SO2，生成HS、S與S。

4 玉和泰煤礦鍋爐運行情況

此項目的鍋爐(6臺共計19.5t/h)主要冬季運行，用于采暖。其運行制度為采暖期(132天)運行，每天運行16小時，采用環保設施為SMC高效堿法脫硫水膜除塵器，除塵效率95%，脫硫效率55%。鍋爐燃用該礦2號、3號混煤，灰分：19.23%，硫分：0.42%，發熱值：22448.73KJ/kg。經計算，煙塵排放濃度81mg/m3＜200mg/Nm3，排放量為6.23t/a，SO2排放濃度273mg/m3＜900mg/Nm3，排放量為19.31t/a，滿足《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271－2001)中二類區Ⅱ時段標準要求。

但是，隨著新《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271－2014)頒布，要求“10t/h以上在用蒸汽鍋爐和7MW以上在用熱水鍋爐2015年9月30日前執行GB13271－2001中規定的排放限值，10t/h及以下在用蒸汽鍋爐和7MW及以下在用熱水鍋爐2016年6月30日前執行GB13271－2001中規定的排放限值?！北卷椖康腻仩t屬于“10t/h及以下在用蒸汽鍋爐和7MW及以下在用熱水鍋爐”，現在鍋爐的煙塵排放濃度不能滿足新標準的要求，新舊標準對比見表1。為此，需要對脫硫除塵設施進行改造。

表1 新舊鍋爐大氣污染物排放標準對比(部分內容)

5 鍋爐脫硫除塵裝備改造方案

(1)目前鍋爐脫硫除塵器設施情況

工業場地鍋爐配置SMC高效堿法水膜脫硫除塵器;存在問題是加堿設施不完善，根據《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271－2014)表1中標準要求，煙塵(顆粒物)排放濃度較高，不能滿足新標準要求。

(2)改造方案

針對上述情況，結合現行的環保要求，本次將現有脫硫工藝改造為雙堿法脫硫工藝，增設安裝布袋除塵器，確保滿足排放標準。

2016年7月1日后，執行《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271－2014)表1中標準，根據要求針對目前的脫硫工藝進行整改，增設布袋除塵設施，其除塵效率為97%，脫硫效率為70%，經計算，煙塵排放濃度48mg/m3＜80mg/Nm3，其排放量為3.83t/a，SO2排放濃度181mg/m3＜400mg/Nm3，其排放量為14.44t/a，NOx排放濃度180mg/m3＜400mg/Nm3，滿足《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271－2014)表1中的標準要求。除塵脫硫工藝改造前后污染物排放情況見表2。

表2 除塵脫硫工藝改造前后污染物排放對照表

由表2可知，SO2在改造后比改造前排放濃度降低，排放量減少4.87t/a，煙塵在改造后比改造前排放濃度也降低了，排放量減少2.4t/a。

6 結論

改造具有處理效果好的煙氣脫硫技術是企業及環保工作者的目標和追求。在未改造前，該企業鍋爐配置的SMC高效堿法水膜脫硫除塵器不同程度地存在著下列問題：①除塵效率不太高;②脫硫系統設備不完善。由此該企業鍋爐煙塵排放濃度不能滿足新《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271－2014)要求，本文介紹的改造方案能解決上述問題，達到國家要求的環保排放標準，并且減少了二氧化硫和煙塵的排放。

［1］張楊帆，李定龍，王晉.我國煙氣脫硫技術的發展現狀與趨勢［J］.環境科學與管理，2006，31(04)：124－128.

［2］車雷.煙氣脫硫技術及濕法FGD工藝.高橋石化［J］.2006，(6)：51－51.

［3］劉洪富.鈉鈣雙堿法煙氣脫硫技術及特點［J］.黑龍江科技信息，2009，(25)：41－41.