工業鍋爐廢氣治理的必要性及相關工藝探討

盧藝剛

（廣州市環境監測中心站，廣州 510030）

統計結果顯示，我國每年有將近10億t的煤炭作為燃料直接用于燃燒，主要用于燃煤電廠的燃燒、工業鍋爐的燃燒、生活供暖三個方向，其中工業鍋爐的耗煤量是最大的，約為3.7億t/a，占我國直接燃煤量的37%，而工業鍋爐的煤炭利用效率較低，廢氣向大氣中直接排放造成的環境污染問題也十分突出。

根據大氣污染物的檢測結果，筆者發現，大氣中大部分的污染物為二氧化硫和煙塵，而根據二氧化硫和煙塵等污染物含量出現超標的原因分析，大部分來源于工業鍋爐廢氣的排放[1]。在使用鍋爐時，鍋爐中的煙煤經過燃燒所產生的煙塵和二氧化硫直接排向大氣，造成大氣污染，這對人們的生活與工作帶來嚴重的影響[2]。因此，為了解決工業鍋爐廢氣污染問題，人們需要加強工業鍋爐廢氣治理，以降低工業鍋爐廢氣的排放量，降低環境危害，共建美麗中國。

1 工業鍋爐的使用現狀

1.1 工業鍋爐除塵器

工業鍋爐一般配備兩種除塵器，一種是旋風式除塵器，另一種是多管式除塵器。其中，旋風式除塵器殼體磨損以后，容易發生鎖氣裝置失靈問題，從而大大降低除塵效率，造成嚴重的煙塵污染，目前已被淘汰。多管式除塵器具有較好的除塵效果，但也存在脫硫方面的缺陷。

1.2 鍋爐燃料

據不完全統計，我國大部分煤炭用作燃料，其在燃煤電廠中應用較多，特別適用于電廠生活供暖和工業鍋爐的燃燒，工業鍋爐的耗煤量占我國直接燃煤量的37%左右，而工業鍋爐煤炭使用率較低，工業鍋爐廢氣排放所引起的環境污染問題較為突出。工業鍋爐廢氣主要分為二氧化硫和煙塵兩種，這兩種污染物的年平均排放量分別為630萬t和380萬t，僅次于電站鍋爐的排放量，這會嚴重造成大氣環境污染，與我國可持續發展戰略相違背。

2 工業鍋爐廢氣的危害及治理的必要性

工業鍋爐廢氣污染物主要包括煙塵、二氧化硫以及一氧化碳等。這幾種污染物來源于鍋爐燃煤，其被排放到大氣中，會對人體造成嚴重的危害。如果煙塵長時間在空氣中懸浮，人通過鼻粘膜、呼吸道將其吸入肺部，使得鼻子和呼吸道受到嚴重污染，會引起鼻腔疾病或者呼吸道疾病。另外，二氧化硫懸浮在大氣層下部，很容易生成酸性煙霧，對人的呼吸系統產生刺激。如果空氣中混雜二氧化硫，人通過鼻粘膜將其吸入肺部，會引起人體機制出現混亂，甚至導致人不能正常呼吸。除此之外，如果空氣中出現大量二氧化硫，容易形成酸雨，酸雨一旦降落，將會導致莊稼死亡，降低建筑壽命。如果一氧化碳含量超標，很容易使人出現消化不良、貧血等現象，甚至使人智力降低，引起視覺、聽覺下降。因此，人們要采取科學的措施，及時對工業鍋爐廢氣污染進行治理，以構建一個安全、穩定、和諧的社會[3]。

3 工業鍋爐脫硫除塵工藝

3.1 工業鍋爐脫硫除塵設備的選擇

3.1.1 設備選擇

在選擇工業鍋爐脫硫除塵設備時，人們應根據鍋爐在額定功率運行時所測得的煙氣指標進行確定。同時，人們可以通過這種方式對工業鍋爐脫硫除塵設備的性能進行確定，以提升此設備的脫硫除塵效果，將工業鍋爐所產生的污染物（如煙塵和二氧化硫）的排放量控制在規定的范圍內，以達到相關標準規定的限值。

3.1.2 設備體積選擇

在確保工業鍋爐房結構一致的條件下，應合理地選擇工業鍋爐脫硫除塵設備體積。考慮設備體積受到鍋爐房面積的制約，鍋爐房面積是固定的，若增大鍋爐脫硫除塵設備的體積，對充分發揮輔助車間功能造成一定的影響，同時也會影響不同輔助設備的穩定運行，給風道布置增加不少難度，給風道煙氣流動增加阻力。因此，人們要合理選擇工業鍋爐脫硫除塵設備體積，確保除塵設備體積不能過大或過小。

3.1.3 設備型式選擇

工業鍋爐廢氣除塵工藝和工業鍋爐廢氣脫硫工藝截然不同，其工藝流程也存在較大的差異。因此，要想使工業鍋爐廢氣得到最大凈化，降低工業鍋爐廢氣對環境和人體的傷害，人們需要將除塵設備和脫硫設備分開進行設置。同時，人們應選擇除塵效果最佳的除塵設備。目前，除塵設備分為兩種，一種是過濾式除塵設備，另一種是離心式旋風除塵設備，這兩種除塵設備各具有自身的特點及優勢。其中，過濾式除塵設備具有較高的除塵效率及過濾功能，其除塵效率高達99%，這種除塵設備安裝簡單，操作方便，但存在設備體積較大、占地面積等不足，同時不能對水、油及黏連性較強的煙塵顆粒進行過濾。相對于過濾式除塵設備，離心式旋風除塵設備具有較低的除塵效率，其一般在80%左右，但離心式旋風除塵設備主要采用水膜除塵器，從而大大提升了除塵效果，但存在占地面積較大、設備耗水量較大、操作煩鎖、運行維護不便等不足，另外還存在設備材料易掉落、耐磨性差等問題。在工業鍋爐廢氣脫硫工藝中，需要采用水浴式脫硫裝置，此裝置脫硫效果最佳，具備除塵和脫硫兩種功能，適用于鍋爐廠房面積較小的工廠。

3.2 工業鍋爐脫硫除塵設備的運行與維護

在工業鍋爐脫硫除塵工藝應用過程中，人們不僅要合理選用脫硫除塵設備，而且要做好工業鍋爐脫硫除塵設備的日常維護工作，確保除塵設備的穩定運行，提升設備的使用壽命。目前，水浴式脫硫除塵設備在化工廠應用較多，其工作原理如下：當鍋爐產生一定廢氣時，廢氣會以一定速度與水面發生沖擊，在力的壓力作用下，水滴就會向周邊散開，廢氣中的灰分就會沉入水底。當煙氣中的二氧化硫氣體與水滴結合時，就會發生反應，使亞硫酸在水中溶解，從而達到除塵、脫硫的目的。

在工業鍋爐脫硫除塵設備的使用和維護過程中，應注意以下幾點：一要在工業鍋爐脫硫除塵過程中加入堿性藥品和亞硫酸，以降低煙塵和二氧化硫的腐蝕性；二要定時將水底的煙塵清除干凈，避免除塵器堵塞；三要保持水位高度適宜，避免水位過高而導致排煙管口被淹沒，同時避免水位過低影響設備的正常運行。

4 工業鍋爐廢氣污染物的控制

4.1 鍋爐的消煙

由于鍋爐煙氣中炭黑、可燃氣體含量越高，因此鍋爐消煙工作需要降低煙氣黑度，具體有以下幾種方法。

4.1.1 合理選擇燃燒爐排

實踐表明，鍋爐蒸發量小于l t/h時，或者鍋爐供熱量小于0.7 MW，要提高燃燒效率，消除鍋爐的煙氣，需要采用雙層爐排的燃燒方式。反之，要采用機械化爐排的燃燒方式，如鏈條爐排方式和往復爐排方式等。

4.1.2 采用分層燃燒和汽化燃燒方式

分層燃燒方式是指根據煤的顆粒尺寸給不同層進行分煤，煤層顯得較為疏松，且通風阻力較小，從而提高煤的燃燒效率，達到鍋爐消煙的目的。汽化燃燒方式是指采用汽化的方式對爐膛的煤進行燃燒，但要確保鍋爐的蒸發量在l t/h以上。

4.1.3 不斷提高鍋爐運行操作水平

在鍋爐運行過程中，如果采用相同的煤和同樣的燃燒方式，在不影響鍋爐的運行效率的情況下，人們需要掌握正確的操作方法，以減少煙塵排放濃度。由此可見，不斷提高鍋爐運行操作水平，可以有效控制煙塵的產生量。

4.2 二氧化硫的控制

在鍋爐燃燒過程中，為了實現二氧化硫控制，根據脫硫工藝所在位置的不同，人們將脫硫工藝分為燃燒前脫硫工藝、燃燒中脫硫工藝和燃燒后脫硫工藝。

4.2.1 燃燒前脫硫工藝

在鍋爐燃燒前，需要對煤進行氣化和液化。在煤氣化和液化過程中，需要脫去硫分，將煤轉化成二次燃料，實現脫硫效果，這種脫硫工藝雖然效果較好，但經濟性較差。

4.2.2 燃燒中脫硫工藝

在鍋爐燃燒過程中，可以采用流化床燃燒技術，在煤中加入適量的固硫劑，燃燒時它就會與二氧化硫發生反應，從而生成一種固態硫化物，隨著灰渣排出。在流化床燃燒過程中，其脫硫率高達90%。

4.2.3 燃燒后脫硫工藝

在鍋爐燃燒后期，人們主要采用煙氣脫硫方式，這是目前廣泛應用的一種方式。煙氣脫硫技術眾多，主要有氣體懸浮吸脫硫技術、旋轉噴霧干燥法、海水煙氣脫硫工藝、電子束照射加噴氨煙氣脫硫工藝等。

4.3 一氧化碳控制

在工業鍋爐中，一氧化碳的控制主要采用煙氣再循環、分級燃燒、低一氧化碳燃燒等方式。在各種降低一氧化碳排放的技術中，低一氧化碳燃燒技術由于具有操作方便、經濟、實用等優勢，得到廣泛的應用。一般來說，使用此技術可減少30%～70%的一氧化碳。在實際生產中，人們可以采取以下方法，控制鍋爐燃燒中產生的一氧化碳。一是不斷改進燃燒過程；二是不斷提高鍋爐運行效率；三是引進脫硫脫硝一體化技術。

5 結語

隨著我國經濟社會的不斷發展，工業化程度不斷加深，人們物質生活得到顯著改善，但這也給人們生存的生態環境造成嚴重破壞。近年來，隨著大氣污染物含量的增多，我國不少城市出現霧霾天氣，這嚴重影響人們的身體健康。而工業鍋爐排放的廢氣是大氣的重要污染源，因此，人們要采用有效的措施對工業鍋爐廢氣進行治理，如合理選擇工業鍋爐脫硫除塵設備和鍋爐燃料，盡可能地降低工業鍋爐廢氣對環境和人體的危害，促進社會的可持續發展。

1 馬培根“.氣煤混燒”技術在工業鍋爐上的應用[J].區域供熱，2010，（6）：69-70.

2 孟海辛.工業鍋爐排煙污染問題淺析及對策研究[J].中國科技信息，2014，（8）：87.

3 王 華.論工業鍋爐設計考慮的必然因素[J].科技風，2013，（16）：56-58.