煙氣聯合除塵脫硫脫硝技術在燃煤供暖鍋爐煙氣治理中的應用研究

張大慶

（桓仁滿族自治縣環境保護局遼寧桓仁117200）

煙氣聯合除塵脫硫脫硝技術在燃煤供暖鍋爐煙氣治理中的應用研究

張大慶

（桓仁滿族自治縣環境保護局遼寧桓仁117200）

當前，對于北方地區燃煤供暖鍋爐大氣污染物排放控制，已經成為冬季大氣污染治理的關鍵，文章根據北方地區燃煤供暖鍋爐的實際特點，研制出一種煙氣聯合除塵脫硫脫硝技術及一體化裝置，并進行了實際應用試驗，得到了相對良好的效果，各污染物排放濃度滿足《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271-2014）相關排放濃度限值要求。

北方地區；燃煤供暖鍋爐；煙氣；聯合除塵脫硫脫硝技術

2015年冬季供暖期期間，我國北方地區連續出現重污染天氣，環境空氣質量極其惡化，PM2.5、PM10、NOX、SO2等污染因子嚴重超標，給社會和人民的生活、工作和學習帶來了嚴重的影響。該情況的出現與北方冬季供暖期間，部分鍋爐房排放的大氣污染物有著密不可分關系，這些燃煤鍋爐房具有分布廣、噸位小、環保設施滯后、污染物排放超標等共同的特點。2014年7月1日起《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271-2014）正式開始實施，該標準對鍋爐大氣污染物排放限值有了更嚴格的要求。為達到GB13271-2014的相關排放濃度限值要求，大部分的燃煤供暖鍋爐將面臨著污染治理設施升級改造。目前，各級環境保護行政主管部門對鍋爐主要控制的大氣污染物排放因子主要為煙塵、NOX和SO2，而北方地區的燃煤供暖鍋爐房，尤其是20t/h以下的鍋爐，只配置了陶瓷多管除塵器和雙堿法脫硫設施，這些設施的處理效率低，且運行不規范，排放的大氣污染物嚴重超標，大氣污染設施升級改造迫在眉睫。目前單一的除塵、脫硝和脫硫技術基本上比較成熟，已經在熱電聯產機組和大型集中供暖鍋爐成功的應用，但根據部分20t/h及以下的鍋爐房實際情況來看，全面實施除塵、脫硝和脫硫改造收到經濟、技術、場地等多方面條件的限制。從實際情況角度出發，經濟性、高性能且可同時除塵、脫硝、脫硫的聯合煙氣治理技術和設備，是解決我國20t/h以下燃煤供暖鍋爐大氣污染物治理的一種可行技術和方案。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［2-5］。本文主要研究的煙氣聯合治理技術主要是燃燒后的煙氣治理技術，通過在北方地區某供暖鍋爐房進行實際應用研究，取得了較好的處理效果，各污染物滿足GB13271-2014中相關污染物排放限值要求，并且具有較好的經濟性和可行性。

1　技術原理

該技術的技術原理主要是利用鍋爐燃燒產生的飛灰中的金屬氧化物作為脫硫劑，利用其金屬離子與煙氣中的SO2和NOX發生固、氣、液系列物理——化學變化反應，達到去除煙氣中SO2、NOX和煙塵的目的。

2　試驗

2.1試驗裝置

本文采用自制的裝置進行試驗，試驗裝置示意圖見圖1

圖1　裝置示意圖

2.2試驗對象

本文選擇桓仁地區的1臺供暖鍋爐作為試驗對象，鍋爐為6t/h的鏈條爐，型號為DZL4.2－0.7/95/70－AⅡ，生產廠家為沈陽清華鍋爐制造有限公司，生產日期為2010年。

2.3工藝流程

首先廢氣進入除塵層內，粉塵沿集塵極板下沉到灰塵收集錐形槽中定期排放出去；廢氣繼續上升與脫硝液噴淋裝置噴出的脫硝液接觸，氣體中的NOX與石灰石漿液發生化學反應，反應生成物隨脫硝液流入下部脫硝液儲放槽中，并被回收液處理加工裝置進行處理；氣體繼續上升與脫硫液噴淋裝置噴出的脫硫液接觸，氣體中的SO2與脫硫液發生化學反應，反應生成物隨脫硫液流入下部脫硫液儲放槽中；氣體然后進入汽液分離器，氣體中的液滴在這里被攔截下來；接著氣體進入活性炭吸收器，氣體中所夾雜的物質和液滴在這里被攔截吸附下來，至此廢氣被處理成潔凈的氣體，然后經過陣列火管換熱器的降溫處理，即可實現達標排放。

2.4監測方法與排放標準

煙塵測試方法采用《鍋爐煙塵測試方法》（GB 5468-91），SO2監測方法采用《固定污染源廢氣二氧化硫的測定非分散紅外吸收法》（HJ629-2011），NOX監測方法采用《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》（HJ/T 43-1999）。

排放標準采用《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB 13271-2014）表1中相關大氣污染物排放限值。

3　結果與分析

3.1試驗結果

本文對鍋爐煙氣中的煙塵、SO2和NOx在裝置入口及出口的濃度分別進行了連續8天監測，監測結果如表1。

表1　煙氣中煙塵的監測結果

根據表1的監測結果可知，各監測結果均達標，平均出口濃度為25.83mg/Nm3，平均去除率為99.85%。

表2　煙氣中二氧化硫的監測結果

根據表2的監測結果可知，各監測結果均達標，平均出口濃度為194.08mg/Nm3，平均去除率為85.35%。

表3　煙氣中氮氧化物的監測結果

根據表3的監測結果可知，各監測結果均達標，平均出口濃度為194.99mg/Nm3，平均去除率為63.04%。

綜上，由以上的監測結果可知，鍋爐煙氣經聯合煙塵脫硫脫硝處理后，煙塵、SO2和NOX的排放濃度達到GB13271-2014表1限值的要求，甚至可以滿足GB13271-2014表3要求，去除率分別為99.85%、85.35%和63.04%。

3.2技術特點

本文燃煤供暖鍋爐煙氣治理技術為濕式脫硫脫硝及除塵組合一體化裝置為由除塵層、脫硝層、脫硫層和汽水分離層等組成的塔狀結構，其一體化設計，不僅結構簡單而且節省了空間；整個系統從上而下，都會有液體流動，形成旋液工作體系，從而能夠使得整個系統不易發生堵塞等問題。本裝置中脫硝層在下，脫硫層在上的結構可將脫硝的產物與脫硫中的灰乳液反應，防止硝酸釋放至大氣中。脫硫層和脫硝層中的反應主體采用多層板式結構，增加了煙氣與脫硝層或脫硫層中液體的反應面積，提高了反應效果，將泡罩泡沫反應結合起來，既防止偏流，又提高反應效率。脫硫脫硝裝置設置防腐內壁，其避免因除塵脫硫脫硝一體化塔中的液體腐蝕內壁，提高了裝置使用壽命。回收液處理加工裝置將處理煙氣后遺留下來的廢液進行處理，一部分用于繼續參加反應，降低了生產原料成本，另一部分用于出售，增加了公司效益。

4　結語

通過本試驗研究可以看出，本技術相比單一的脫硫、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，這些技術特點均適用于我國北方地區中小鍋爐房自身的特點，并且該技術對處理鍋爐煙氣中的煙塵、SO2和NOX均得到了良好的效果，煙塵、SO2和NOX的出口濃度均滿足GB13271-2014相關限值要求。但本技術SO2和NOX的反應效率與單一脫硫、脫硝技術相比較低，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］Ekkehard Richter，Wolf gang Wunnenberg.Experiences with active coke processes for sim ultaneous rem oval of SOx and NOx［J］.US PB Rep，1989，（4）：229-246.

［3］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.

［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］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.

張大慶（1969—），男，遼寧省本溪市桓仁縣，大學，高級職稱，主要研究方向：環境監測。