工業燃煤鍋爐煙氣聯合脫硫脫氮技術研究與應用

于洪海（沈陽市環境技術評估中心，遼寧沈陽 110014）

工業燃煤鍋爐煙氣聯合脫硫脫氮技術研究與應用

于洪海
（沈陽市環境技術評估中心，遼寧沈陽 110014）

對工業鍋爐煙氣聯合脫硫脫氮技術進行了研究，在企業中實際應用，結果表明：SO2平均出口濃度為194.56mg／Nm3，平均去除率為85.30％；NOx平均出口濃度為196.72mg／Nm3，平均去除率為62.61％。SO2和NOx的排放濃度達到《GB13271-2014鍋爐大氣污染物排放標準》表3限值的要求。聯合裝置相比單一的脫硫技術，節省了NaOH溶解池及加藥泵、CaO（MgO）溶解池乳液泵和曝氣風機三項主要裝置，并且循環水池、水泵的選擇也較雙堿法和氧化鎂法規模小。今后應將提高該技術的處理效率作為研究重點。

燃煤鍋爐；煙氣治理；聯合脫硫脫氮

0 引言

《大氣污染防治行動計劃》的發布與實施，為今后一段時期內我國大氣污染防治工作提出了明確的目標。工業燃煤鍋爐產生的煙氣是影響環境空氣質量的重要大氣污染物，燃煤鍋爐煙氣中的主要污染物為煙塵、SO2、NOx等。單一的脫硫、脫硝煙氣脫硫技術開發較早，目前已有較成熟的脫硫工藝，如濕式石灰／石灰石石膏法、雙堿法脫硫、氨法脫硫等；脫氮工藝主要有選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原法（SNCR）、催化分解法和吸附法等。目前，開發廉價、高效且可同時脫硫脫氮的新技術、新設備，是國內外煙氣凈化技術研究的總趨勢。據美國電力研究所統計，現在聯合脫硫脫氮技術有60多種，大體可以分為2類：一是爐內燃燒過程中聯合脫硫脫氮技術；二是燃燒后煙氣的聯合脫硫脫氮技術［1］。目前，國內外對燃燒后的煙氣聯合脫硫脫氮技術進行了大量的研究。德國Bergbau-Forschung公司開發了活性炭法［2］，該方法用活性炭吸附SO2，并在氨還原NOx過程中起催化作用，實現同時脫硫脫氮；Ekkehard Richter等［3］用強度較高的活性焦炭，經活化、浸漬Na2CO3處理后用于煙氣的脫硫脫氮；德國LurgiGmbH公司［4］研究開發了煙氣循環流化床（CFB）脫硫脫氮技術；趙毅等［5］正在研究開發粉煤灰脫硫脫氮技術，該技術是將熟石灰、活性物質和粉煤灰加水在一定條件下消化，制成高活性吸收劑，放入具有獨特內、外循環結構的煙氣循環流化床中進行脫硫脫氮。本文主要研究的聯合煙氣脫硫脫氮技術是燃燒后煙氣的聯合脫硫脫氮技術，以氧化分解理論為基礎，利用自制的聯合脫硫脫氮裝置對某制藥企業燃煤產生的煙氣進行處理，處理后煙氣中的SO2和NOx排放濃度均滿足相關標準要求，并具有較好的經濟性。

1 技術原理

本技術以化學分析中的氧化分解理論為基礎，利用鍋爐燃煤產生的灰渣和飛灰作為“介質”，使灰渣或飛灰中含有的金屬離子與SO2、NOx發生反應，轉化為可溶于酸的堿性金屬離子和過度金屬離子。根據系統運行中所發生的固、氣、液系列物理—化學變化，不外加藥劑，脫除煙氣中的SO2、NOx等有害物質。

2 實驗

2.1 實驗裝置

本文采用自制的聯合脫硫脫氮裝置進行實驗，實驗裝置示意圖見圖1。

圖1 聯合脫硫脫氨裝置示意圖

2.2 實驗對象

本文選擇沈陽某中藥廠的2臺用于生產和取暖的蒸汽鍋爐作為實驗對象，2臺鍋爐均為6t／h，鍋爐型號為DZL6-1.25-AⅡ，生產日期為1998年。

2.3 工藝流程

鍋爐產生的煙塵經煙氣預處理裝置處理后進入填料塔下部，并與由噴液裝置噴出的透過填料層的洗滌液接觸，使煙塵中的大顆粒物質沉降進入洗滌液中，煙塵中的有害物質與洗滌液接觸氧化絡合被吸收，凈化后的煙氣穿過脫水層脫水，從填料塔上端排出。

2.4 監測方法與排放標準

SO2監測方法采用《HJ629固定污染源廢氣二氧化硫的測定非分散紅外吸收法》，NOx監測方法采用《HJ／T43固定污染源廢氣中的氮氧化物測定鹽酸萘乙二胺分光光度法》。

排放標準采用《GB13271-2014鍋爐大氣污染物排放標準》表3規定的大氣污染物排放限值。

3 結果與分析

3.1 實驗結果

本文對鍋爐煙氣中的SO2和NOx在裝置入口及出口的濃度分別進行了連續8d的監測，監測結果見表1、表2。

表1 煙氣中SO2監測結果mg／Nm3

表2 煙氣中NOx監測結果mg／Nm3

由表1、表2的監測結果可知，鍋爐煙氣經聯合脫硫脫氮處理后，SO2平均出口濃度為194.56mg／Nm3，平均去除率為85.30％；NOx平均出口濃度為196.72mg／Nm3，平均去除率為62.61％。SO2和NOx的排放濃度達到《GB13271 -2014鍋爐大氣污染物排放標準》表3限值的要求。

3.2 聯合裝置的技術特點

（1）無加藥裝置。

（2）與同類設備系統比較，在特定控制要求和pH值控制范圍內運行，液、氣中和反應速度快，液／氣比明顯少于其它濕法脫硫方式，循環系統運行功耗少。

（3）沉降池容積要求低。

（4）輔助設備少，日常運行無藥劑補充、添加系統，系統實際運行功耗少。

（5）循環液采用閉路循環運行，汽水分離系統的定期清洗用水可以滿足系統補水量需求；循環使用的液體具有沉渣沉降速度快，灰水分離容易等優點。

（6）特定的循環液體不會產生過飽和現象，灰渣瀝水性好。

（7）與其它濕法脫硫技術相比較，因無需外加諸如石灰等，廢渣排放量明顯減少。

（8）由于沉渣中Al2O3等的溶出，其它雜質少，因此殘渣可用作水泥廠生產高標號水泥原料，增加了廢渣利用價值。

（9）系統控制點少，循環液化學性質穩定，容易實現控制。

（10）各項監測數據完全可以滿足國家和地方環保部門相關測試指標要求。

3.3 聯合裝置經濟效益分析

與目前使用最普遍的雙堿法（石灰／石膏法）脫硫系統、氧化鎂法脫硫系統相比較，本技術與其他技術各項指標對比見表3。

根據表3顯示的結果可知，采取聯合裝置相比單一的脫硫技術，節省了NaOH溶解池及加藥泵、CaO（MgO）溶解池乳液泵和曝氣風機三項主要裝置，并且循環水池、水泵的選擇也較雙堿法和 氧化鎂法規模小。

表3 本技術與雙堿法、氧化鎂法部分技術指標對比情況

4 結論

通過本實驗研究可以看出，本技術不用外加脫硫、脫氮的處理藥劑，與單一的脫硫、脫氮技術相比具有設備輔機數量少、運行費用低、管理簡單等諸多特點，并且該技術處理鍋爐煙氣中的SO2和NOx均得到了良好的效果，SO2和NOx的出口濃度均滿足 《GB13271-2014鍋爐大氣污染物排放標準》相關限值要求。但本技術脫硫、脫氮的處理率與單一的脫硫、脫氮技術的處理率相比較低，在日后的研究中，應將提高本技術的處理效率作為研究重點。

［1］許佩瑤，張艷，趙毅，等.鍋爐煙氣聯合脫硫脫氮技術［J］.環境污染治理技術與設備，2004，4（5）：50-54.

［2］鐘秦，燃煤煙氣脫硫脫硝技術及工程實例［M］.北京：化學工業出版社，2002.

［3］EkkehardRichter，WolfgangWunnenberg.Experienceswithactive cokeprocessesforsimultaneousremovalofSOxandNOx［J］.US PBRep，1989（4）：229-246.

［4］單志峰，黃友明.國外煙氣同步脫硫脫氮技術現狀［J］.冶金環境保護，1999（4）：40-45.

［5］趙毅，馬雙忱，李燕中，等.利用粉煤灰吸收劑對煙氣脫硫脫氮的實驗研究［J］.中國電機工程學報，2002，22（3）：108 -112.

ApplicationofCombinedDeviceforSulfurandNitrogen RemovalofFumefromtheCoal-burningBoiler

YUHong-hai
（ShenyangAppraisalCenterforEnvironmentalEngineering，ChengyangLiaoning110014，China）

Theapplicationofcombineddeviceforsulfurandnitrogenremovaloffumefromthecoal-burningboiler wasstudied.TheaverageconcentrationofSO2attheoutletwas194.56mg／Nm3withtheaverageremovalrateof 85.30％.TheaverageconcentrationofNOxattheoutletwas196.72mg／Nm3withtheaverageremovalrateof 62.61％.TheoutletconcentrationsofSO2andNOxreachedthenationalemissionstandardofairpollutionsforcoal -burningoil-burninggas-firedboiler（GB13271-2014）.ThecombineddevicehadnopartsoftheNaOH addingpump，theCaO（MgO）pump，andtheaerationfanastheregularsingledevices.Inthemeantime，the choicesofrecyclingwaterpondandwaterpumpforthecombineddevicesweremoreflexiblethanthoseofthesingle devices.Thetreatmentefficiencyofthecombineddevicescouldbeakeyresearchinthenearfuture.

coal-burningboiler；fumetreatment；combineddeviceofsulfurandnitrogenremoval

X701

A

1673-9655（2015）03-0078-03

2014-11-03