燃煤供暖鍋爐煙氣除塵脫硫脫硝技術(shù)分析

孫志勇

摘 要：我國(guó)北方的冬天非常寒冷，很多地區(qū)仍然依靠燃燒煤炭來(lái)取暖。而大量煤炭的燃燒就會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染，這也是冬季治理北方大氣污染物的難點(diǎn)所在。本文從北方燃煤供暖鍋爐使用的實(shí)際情況出發(fā)，自主設(shè)計(jì)并制造出一種用于空氣除塵脫硫脫硝的設(shè)備。此外，為了驗(yàn)證該設(shè)備的使用性能，對(duì)該設(shè)備進(jìn)行了多次的實(shí)地測(cè)驗(yàn)，結(jié)果表明該裝置的除塵脫硫脫硝效果完全符合相應(yīng)的鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：燃煤供暖鍋爐；北方地區(qū)；煙氣；脫硫脫硝技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：X799 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

隨著全球氣候的變化，我國(guó)北部地區(qū)異常寒冷，為了取暖而燃燒了大量的煤炭，這給地區(qū)環(huán)境帶來(lái)了極大的破壞。據(jù)環(huán)保部門(mén)的檢測(cè)，我國(guó)北方大部分地區(qū)的冬天經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)污染嚴(yán)重、空氣指標(biāo)不合格的現(xiàn)象。環(huán)境的惡化不僅給人們的生活和身體健康帶來(lái)不好的影響，還給環(huán)境的后續(xù)治理提出了很大的挑戰(zhàn)。北方地區(qū)冬季環(huán)境的污染與該地區(qū)鍋爐房排放的大氣污染物有關(guān)，據(jù)調(diào)查，大部分燃煤鍋爐房設(shè)施都不合乎規(guī)范，普遍存在環(huán)保設(shè)備落后、大氣排放污染物嚴(yán)重等現(xiàn)象。具有分布廣、噸位小、環(huán)保設(shè)備滯后、污染物排放超標(biāo)等共同的特點(diǎn)。

為了改進(jìn)我國(guó)環(huán)境的污染情況，我國(guó)于2014年7月1日起正式開(kāi)始執(zhí)行《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。該文件重點(diǎn)對(duì)煤炭鍋爐燃燒污染物排放指標(biāo)進(jìn)行了嚴(yán)格的限制。在新政策的要求下，大部分大氣污染物排放不合要求的鍋爐房為達(dá)到GB13271—2014的標(biāo)準(zhǔn)必須對(duì)排放物實(shí)例設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)。我國(guó)環(huán)保部門(mén)主要對(duì)鍋爐排放物中的煙塵、NOX和SO2等氣體含量進(jìn)行嚴(yán)格的限制。實(shí)際中，我國(guó)北方地區(qū)的規(guī)模較小的燃煤鍋爐房往往只安裝了陶瓷多管除塵器和雙堿法脫硫裝置，這些設(shè)備對(duì)大氣污染物的處理效果通常達(dá)不到國(guó)家的規(guī)定。為了改善燃煤鍋爐房對(duì)大氣污染處理效率低、排放超標(biāo)等現(xiàn)象，必須對(duì)現(xiàn)有處理設(shè)施進(jìn)行改造。

1 分析技術(shù)應(yīng)用原理

燃煤供暖鍋爐煙氣治理中煙氣除塵脫硫脫硝技術(shù)的工作原理是利用鍋爐內(nèi)高溫燃燒產(chǎn)生的飛灰作為脫硫劑對(duì)金屬氧化物進(jìn)行脫硫處理。此外，對(duì)煤炭鍋爐內(nèi)的一氧化氮、二氧化硫等有害氣體的處理是利用金屬離子與有害氣體的化學(xué)反應(yīng)生成無(wú)害物質(zhì)，從而達(dá)到去除鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的NOX和SO2等氣體的目的。

2 分析試驗(yàn)情況

2.1 分析試驗(yàn)結(jié)構(gòu)

根據(jù)目前對(duì)燃煤供暖鍋爐內(nèi)有害氣體的治理技術(shù)來(lái)看，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐排放氣體的除塵脫硫脫硝難度非常大。實(shí)際用于鍋爐排放有害氣體處理的儀器結(jié)構(gòu)和原理都比較復(fù)雜，造價(jià)也比較高，不適合廣泛使用。一般而言，對(duì)排放氣體的處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)分為除塵層、脫硫?qū)?、脫硝層和汽水分離層。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐煤炭燃燒氣體和其他物質(zhì)的回收處理，設(shè)備還設(shè)計(jì)有回收槽、回收液處理設(shè)施。除此之外，為了達(dá)到良好的處理效果，設(shè)計(jì)的設(shè)備還安裝有風(fēng)機(jī)、液泵、煙囪、陣列火管式交換器等裝置。

2.2 概述試驗(yàn)對(duì)象

對(duì)鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的有害氣體進(jìn)行除塵脫硫脫硝要滿足一定的使用要求和標(biāo)準(zhǔn)。為了使研發(fā)的處理技術(shù)具有實(shí)際使用意義，本人將北方地帶一個(gè)大型燃煤供暖型鍋爐作為該實(shí)驗(yàn)的研究重點(diǎn)對(duì)象，鍋爐為DZL4.2-0.7/95/70-A，是2013年出廠的。

2.3 分析技術(shù)應(yīng)用流程

設(shè)計(jì)的除塵脫硫脫硝技術(shù)的處理過(guò)程大概分為以下幾步：第一，將鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的有害氣體排入除塵層，并對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。第二，等到灰塵收集槽內(nèi)粉塵沿集沉級(jí)板開(kāi)始下沉?xí)r，將除塵層內(nèi)的氣體釋放。第三，氣體從除塵層排出后沿儀器內(nèi)壁上升至與脫硫液完全接觸，這時(shí)石灰液與NOX充分反應(yīng)。第四，上述反應(yīng)中產(chǎn)生的物質(zhì)將會(huì)進(jìn)入回收裝置中待處理。最后，其他氣體在上升時(shí)與廢氣中的二氧化硫完全反應(yīng)后進(jìn)入到收集槽內(nèi)。通過(guò)上述步驟可以實(shí)現(xiàn)排放物中的氣液分離，使得排放后的氣體符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 試驗(yàn)監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)

要想在鍋爐廢棄物除塵過(guò)程中實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝的目標(biāo)，必須要制定有效的具有可行性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行判定和約束，這樣就可以保證實(shí)驗(yàn)的有效性、準(zhǔn)確性、科學(xué)性以及合理性。一般而言，我國(guó)常用的廢物含量測(cè)試方法為《鍋爐煙塵測(cè)試方法》（GB5468—91），但是如果要對(duì)非分散紅外和二氧化硫的含量進(jìn)行測(cè)定和監(jiān)管就應(yīng)該以HJ629—2011的檢測(cè)手段為標(biāo)準(zhǔn)。此外，對(duì)NOX進(jìn)行檢測(cè)則以《固定污染源廢氣中的氮氧化物測(cè)定以及鹽酸萘乙二胺分光光度法》中的方法為標(biāo)準(zhǔn)。

3 分析結(jié)果

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)采用自行開(kāi)發(fā)的除塵脫硫脫硝治理技術(shù)對(duì)供暖鍋爐排放物的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)持續(xù)一周的時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出：鍋爐產(chǎn)生的廢氣尤其是二氧化硫、一氧化氮從進(jìn)入裝置到排出裝置其濃度逐漸減少。通過(guò)幾次實(shí)驗(yàn)比較發(fā)現(xiàn)，這種處理結(jié)果有一定的穩(wěn)定性，且通過(guò)統(tǒng)計(jì)得出該裝置的有害氣體消除率高達(dá)63.04%。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，利用本人所設(shè)計(jì)的煙氣除煙除塵脫硫脫硝技術(shù)可使有毒有害物質(zhì)的排放符合《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求，特別是對(duì)一氧化氮以及二氧化硫這樣的有害氣體處理結(jié)果非常好。

3.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

本文作者介紹的除塵脫硫脫硝治理技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)。它是一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括脫硫?qū)?、汽水分離層、除塵層和脫硝層共同構(gòu)成脫硫脫硝體系與除塵一體的塔狀結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)方式既可以充分利用空間，還可以保護(hù)環(huán)境，將廢氣充分燃燒，保證燃煤供暖鍋爐行業(yè)能夠達(dá)到廢氣凈化指標(biāo)要求。對(duì)于這樣的一體化塔狀結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，凈化廢氣是從上到下的，凈化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)液體在流動(dòng)，減少了內(nèi)部堵塞的可能性，使系統(tǒng)良好運(yùn)行從而提高系統(tǒng)工作效率。該廢氣處理系統(tǒng)不僅具有除塵和脫硝脫硫的作用，而且塔狀結(jié)構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)獨(dú)立的區(qū)域脫硝層和脫硫?qū)樱玫降膬艋锟砂l(fā)生灰乳液反應(yīng)，使廢氣凈化率大大提高，特別是可以降低凈化物中存在的硝酸物質(zhì)對(duì)凈化效率的影響。塔狀結(jié)構(gòu)的凈化體系是由多層脫硫?qū)雍兔撓鯇訕?gòu)成，其目的是提高凈化層的利用率，加快物質(zhì)的反應(yīng)效率。在凈化結(jié)構(gòu)內(nèi)部，為了避免反應(yīng)結(jié)構(gòu)中液體的偏流現(xiàn)象，為了提高各物質(zhì)的反應(yīng)效率，需要在板式結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，要學(xué)會(huì)創(chuàng)新在多層結(jié)構(gòu)中加入泡罩泡沫反應(yīng)。對(duì)于燃煤供暖鍋爐內(nèi)部經(jīng)常有很多腐蝕性物質(zhì)的這個(gè)問(wèn)題來(lái)說(shuō)，需要在反應(yīng)結(jié)構(gòu)中使用具有防腐性能的內(nèi)壁，這樣才可以使這些具有腐蝕性的物質(zhì)不會(huì)腐蝕鍋爐，不會(huì)降低反應(yīng)效率。降低腐蝕物的危害不僅可以延長(zhǎng)凈化系統(tǒng)的使用壽命，而且還可以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。為了達(dá)到反應(yīng)氣體高凈化率的目的，為了使資源能夠充分利用，通過(guò)回收液處理加工裝置對(duì)剩余物質(zhì)再次處理，可以得到有用的物質(zhì)用于其他方面。這樣不僅可以降低企業(yè)運(yùn)行成本，還可以提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)我國(guó)北方某鍋爐房煙氣處理實(shí)驗(yàn)的實(shí)例中可以發(fā)現(xiàn)，采用設(shè)計(jì)的鍋爐煙氣除塵脫硫脫硝技術(shù)不但可以有效地改善供暖鍋爐煙氣排放的污染問(wèn)題，還可以為企業(yè)節(jié)省成本，帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益。采用設(shè)計(jì)的脫硫脫硝處理技術(shù)符合節(jié)能減排的政策，還有利于實(shí)現(xiàn)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，是一項(xiàng)值得深入研究的技術(shù)。除此之外，該技術(shù)還可以與現(xiàn)代的排污處理高新技術(shù)、高新設(shè)備相結(jié)合，使煤炭燃燒給環(huán)境帶來(lái)的污染程度降到最低。

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