我國燃煤工業鍋爐大氣污染物治理技術探討

劉平　汪濤

摘 要：大氣污染一直是我國環保部門研究的熱門課題，燃煤工業是我國的產業之一，雖然已制定污染物排放標準，但很多燃煤工業的排放物都無法達到要求。再加上溫度過高的工業鍋爐對能源的浪費，因此就需要運用可靠且效率高的污染物治理技術。從大氣污染治理現狀入手，探討了氮氧化物治理技術、二氧化硫達標技術和煙塵治理技術。

關鍵詞：燃煤工業；鍋爐；大氣污染物；治理技術

中圖分類號：X77 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.051

我國是世界上使用工業鍋爐最多的國家。相關調查研究結果顯示，截至2014年，我國燃煤工業鍋爐排放煙塵已達到2.355×104 t。雖然我國環保部相繼出臺了污染物排放規定限值，但大多數工業鍋爐安裝的排放設備都存在積灰、低溫腐蝕、嚴重浪費循環水、廢水難處理以及設備成本高等問題，所以研究工藝簡單、排放效率高且投資低的污染物協同一體化排放設備是有效控制污染物排放和提高工業鍋爐熱效率的重中之重。

1 燃煤工業鍋爐大氣污染治理現狀

1.1 氮氧化物

在第十二個五年規劃綱要中明確將氮氧化物列為污染物排放總量控制指標之一，然而，目前實施的排放標準并沒有對燃煤工業鍋爐氮氧化物的排放提出相關限值要求。從全國范圍分析，針對氮氧化物的控制才剛剛起步，通過分析鍋爐氮氧化物控制工作得知，實施環境保護規劃有利于控制鍋爐氮氧化物排放量。相關調查數據顯示，截至2008年年底，全國燃煤工業鍋爐排放的氮氧化物總量僅次于火電廠和機動車，可以說是造成城市出現灰霾和能見度降低的主要因素。

1.2 二氧化硫

按照治理燃煤鍋爐二氧化硫過程，可將其分為3種形態，即燃燒前、燃燒中和燃燒后。其中，燃燒前的脫硫技術應用較為普遍，有效凈化煤炭污染能達到1.5×109 t/年；燃燒中的脫硫技術有爐內噴鈣+尾部增濕活化脫硫技術，可節約煤炭15%～27%，減少煙塵排放量60%；燃燒后運用的脫硫技術則為處理鍋爐尾部煙氣和凈化煙氣的技術。當前世界上已廣泛且大規模應用脫硫技術，未來還會有更多技術被應用于二氧化硫污染治理當中。

1.3 煙塵

早在20世紀70年代，我國已經開始治理燃煤工業鍋爐煙塵污染，使用最為廣泛的除塵器為旋風除塵器和慣性除塵器。其中，旋風除塵器造價低、結構簡單，能有效處理高濃度和大流量的液體、固體和氣體，唯一的缺點即除塵效率不高。近年來，隨著環境保護要求逐漸嚴格，相繼發展了多種類型的濕式除塵器，能直接捕集細粒子，使除塵效率達到70%～95%.當前，國內10 t/h的工業鍋爐都運用濕式除塵器，10 t/h以上的煤粉爐、拋煤機鍋爐、沸騰爐都運用旋風除塵器。近年來，受排放標準制約，很多新建集中供熱和熱電聯產等鍋爐都相應配備了袋式除塵器和靜電除塵器，且發展速度較快。

2 燃煤工業鍋爐大氣污染治理技術

2.1 氮氧化物治理技術

在用燃煤鍋爐氮氧化物排放濃度限值為400 mg/m3，重點地區燃煤鍋爐排放濃度限值為200 mg/m3。燃煤工業鍋爐采用低氮燃燒技術很難達到排放標準，適用于燃煤工業鍋爐的煙氣脫硝方法主要為選擇性非催化還原法（SNCR）和選擇性催化還原法（SCR）。其中，選擇性非催化還原法在不采用催化劑的條件下，將還原劑噴入800～1 100 ℃的煙氣高溫區，從而還原煙氣中的氮氧化物，減少煙氣排放中氮氧化物的排放。SNCR還原NOx的反應對溫度條件較為敏感，一般爐膛內噴氨點位的溫度選擇在800～1 100 ℃。該技術工藝簡單，操作便捷，不需要催化劑床層，因而初始投資相較于SCR工藝要低得多，但脫硝效率較低，一般為25%～40%.目前，該工藝應用的主要瓶頸為溫度對SNCR的還原反應影響較大。

2.2 二氧化硫達標技術

在用燃煤鍋爐二氧化硫排放濃度限值為400 mg/m3，重點地區燃煤鍋爐排放濃度限值為200 mg/m3。為使煙氣二氧化硫達標，且使鍋爐連續穩定運行，二氧化硫達標排放治理也必須選用高效的濕法脫硫技術，主要有石灰/石灰石-石膏法、氨法、氧化鎂法等工藝。

氨法脫硫是采用氨水作為脫硫吸收劑，與進入吸收塔的煙氣接觸混合，煙氣中SO2與氨水反應，生成亞硫酸銨，經與鼓入的強制氧化空氣進行氧化反應，生成硫酸銨溶液；經結晶、離心機脫水、干燥器干燥后即制得化肥硫酸銨。氨法也是一種技術成熟的脫硫工藝，其主要技術優點是系統不結垢、不堵塞、SO2吸收效率高、投資低。

氧化鎂法脫硫是指含SO2的煙氣進入吸收塔后與循環吸收液逆流接觸，氣體中的SO2被脫除，凈化后的氣體經除霧器除濕后排放。由于MgSO4的溶解度近似為CaSO4的百倍，因此工藝系統運行穩定，不易發生堵塞現象。近幾年，北京大龍供熱中心新建了15臺45.5 MW的燃煤熱水采暖鍋爐，全部裝配了鎂法脫硫裝置。脫硫系統自投運以來運行穩定，脫硫效率在95%以上，二氧化硫排放濃度可控制在20 mg/Nm3以內。

2.3 煙塵治理技術

在用燃煤鍋爐煙塵（顆粒物）排放濃度限值為80 mg/m3，重點地區燃煤鍋爐排放濃度限值為30 mg/m3。所以應優先運用袋式除塵器或電除塵器，保證燃煤鍋爐穩定運行，污染物達標排放。

電除塵器主要利用高壓電場促使顆粒荷電并在庫侖力作用下分離氣流與顆粒的裝置，可以捕捉一切霧狀液滴和細微粉塵，其捕捉的粉塵粒徑大于0.2 μm，粒徑范圍為0.01～100 μm，最重要的是，煙塵排放濃度低于30 mg/m3，除塵效率達到90%以上。此除塵器具有低能耗、高效率、使用簡單及無二次污染等特點，可有效處理高壓和高溫的含塵氣流。該除塵器的主要缺點為設備龐大，占地面積大，一次性投資費用較高。

袋式除塵器，即利用纖維編織物制作袋式過濾原件對含塵氣體中的固體顆粒物進行捕捉。常見的袋式除塵器由濾袋、過濾室、卸灰裝置、凈氣室組成，可脫除重金屬等有害有毒物質，除塵率高達99.5%以上。但其也有一定的缺點，比如對濕度和煙溫適應性較差，需要高溫保護。

3 結束語

總之，面對我國日益嚴峻的環境污染形勢和不斷增加的能源消耗，實施節能減排已成為燃煤工業鍋爐改造的關鍵。只有尋找到安全、有效的治理技術，才不會大幅增加二次改造和運行成本，不會造成能源轉移和多次污染。本文運用的污染治理技術能有效改善環境，達到除污效果，更重要的是能實現多污物聯合脫除，降低治理投入成本，進一步促進我國節能減排的實施和可持續發展，并為建設環境友好型社會和資源節約型社會作出奉獻。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕