燃煤鍋爐煙氣治理技術及應用分析

高雙伍

摘 要：煤炭在燃燒的過程中會產生大量的煙氣，煙氣中的二氧化硫、氮氧化物、粉塵等直接影響大氣環境，造成嚴重的空氣污染及酸雨等。 本文對燃煤鍋爐煙氣治理過程中的脫硫、脫硝、除塵技術進行了研究。最后，對燃煤鍋爐煙氣治理的有效措施進行了分析研究。本文的研究對我國燃煤鍋爐煙氣治理方法及脫硫、脫硝、除塵技術的進一步發展具有顯著的推動作用。

關鍵詞：環境污染；二氧化硫；氮氧化物；粉塵；節能減排

1加強燃煤鍋爐煙氣治理的必要性

工業化進程的推進，需要大量使用燃煤鍋爐，而燃煤鍋爐在使用過程中的污染問題，卻是十分嚴重的。近年來，由于環境問題正在變得十分惡化，甚至已經威脅到了人們的生存情況，人們越來越關注環境保護問題，因此必須盡快對已被破壞的環境進行治理，并且對以前產生污染的設備進行改進。

2 燃煤鍋爐煙氣脫硫技術

2. 1 干法

干法脫硫又稱直接脫硫法。隨著技術的更新發展，現在已經出現了利用電子束照射或者脈沖電暈形成煙氣等離子體，激發水分子發生電離，產生 H+和 OH-，而活化二氧化硫、氮氧化物分子與H+和OH-結合生成濃硫酸和氨，而濃硫酸和氨反應生成硫酸氨，實現脫硫目的，且不產生污染物，得到硫酸氨是 1 種工業原材料，也可以當作氮肥使用。除此之外，荷電干式噴射脫硫法也是一種新型的干法脫硫技術，這種干法脫硫技術的原理是向煙氣中噴射能夠循環利用的吸收劑或吸附劑材料，且這類吸收劑或吸附劑是帶有靜電荷的，可以增強粉塵中的二氧化硫、氮氧化物分子的活性，促進催化反應發生，提高脫硫效率及效果。

2. 2 半干法

先用蒸發法除去水分，剩余的含硫物質就變成了干粉狀態，再利用袋式除塵器除塵，含硫物質以干粉顆粒形式一并被除去，以此來達到有效的脫硫目的。傳統除塵技術是在爐內噴鈣，進行技術改進后，爐內噴鈣的同時可以噴一些增濕活化劑，形成活化反應器，也可以直接噴水增濕，這樣有利于提高除塵效率，同時，還可以促進一些脫硫反應進行，達到煙氣除塵脫硫目的。

2. 3 濕法

濕法是直接用可與煙氣中的二氧化硫反應的鹽或堿溶液進行脫硫。把煙氣通入含鹽或堿溶液的反應池里，氣體二氧化硫在反應池里發生反應，速率快、脫硫效率也高。現有技術條件下，選取石灰石做脫硫劑時，在鈣與硫含量差不多的條件下，脫硫率可以達到 90%以上，一般大型燃煤電站都是采用這種方法進行煙氣脫硫。

3 燃煤鍋爐煙氣脫硝技術

3.1低氮燃燒技術

低氮燃燒技術是根據氮氧化物生成機理，主要通過采用空氣分級燃燒、燃料分級燃燒、煙氣再循環和低氮燃燒器等方法降低煤粉燃燒過程中氮氧化物的生成技術，這種技術目前已經技術成熟且成本較低，非常適合我國電力企業的應用，尤其在煤粉爐和循環流化床鍋爐，加之該技術相對簡單，投資和運營費用低，在目前燃煤機組超低排放改造中具有一定的優勢。

3.2 SNCR技術

根據爐型不同，一般有30%～75%的NOx脫除率，所用的還原劑一般為氨、氨水和尿素等。由于尿素比氨具有更好的鍋爐內分布性能，且尿素是一般化學藥品，運輸存儲簡單安全、貨源易得，而氨屬于危險化學藥品，SNCR一般采用尿素作為還原劑。選擇性非催化還原（SNCR）脫除NOx技術是把含有NHx基的還原劑，噴入爐膛，該還原劑迅速熱分解成NH3選擇性地與煙氣中的NOx反應生成N2、CO2、H2O等無害氣體。SNCR脫硝工藝流程：將滿足要求的尿素固體顆粒卸至尿素儲料倉，由計量給料裝置進入配液池，在加熱的條件下，用工藝水將尿素固體顆粒配制成尿素溶液，經配料輸送泵送至溶液儲罐，儲罐中的尿素溶液通過加壓泵和輸送管道送到爐前噴射系統，經布置在鍋爐四周的霧化噴嘴噴入爐膛900～1100℃的溫度區域。儲罐輸出的尿素溶液，可和工藝水混合配制成不同濃度的尿素溶液以滿足鍋爐不同負荷的要求；噴嘴可布置多層以滿足不同溫度區域的要求。

3.3 SCR技術

選擇性非催化還原法是一種不使用催化劑，在 850～1100℃溫度范圍內還原NOx的方法。最常使用的藥品為氨和尿素。氨氣作為脫硝劑被噴入高溫煙氣脫硝裝置中，在催化劑的作用下將煙氣中NOx 分解成為N2和H2O，其反應公式如下：4NO + 4NH3 +O2 →4N2 + 6H2O ； NO +NO2 + 2NH3 →2N2 + 3H2O ；一般通過使用適當的催化劑，上述反應可以在200 ℃～450 ℃的溫度范圍內有效進行， 在NH3 /NO = 1的情況下，可以達到80～90%的脫硝效率。 煙氣中的NOx 濃度通常是低的，但是煙氣的體積相對很大，因此用在SCR裝置的催化劑一定 是高性能。因此用在這種條件下的催化劑一定滿足燃煤鍋爐高可靠性運行的要求。一般來說，SNCR脫硝效率對大型燃煤機組可達 25%～40% ，對小型機組可達 80%。由于該法受鍋爐結構尺寸影響很大，多用作低氮燃燒技術的補充處理手段。其工程造價低、布置簡易、占地面積小，適合老廠改造，新廠可以根據鍋爐設計配合使用。

3.4 SNCR+SCR

SNCR+SCR組合脫硝工藝，是目前行業中改造項目中應用較多的技術路線，針對于煤粉爐和循環流化床鍋爐具有較明顯優勢，SNCR作為預處理，降低了單獨使用SCR技術的投資成本，較少了催化劑的使用，且還原劑可以使用氨水或尿素，避免了使用液氨，提高了安全性。整體投資成本也比較低，在當前燃煤機組超低排放項目的改造上，這項技術應用較廣。

4 燃煤鍋爐煙氣除塵技術

4. 1 機械式

機械式除塵的基本原理是根據是粉塵顆粒的質量及體積不同來設計的一種機械達到除塵目的。其中旋風除塵器是使用最廣泛的除塵機械，在所有的除塵機械器中，它的優點在于性價比相對較高，操作也很簡單，對環境要求不高，耐腐蝕性能好，除塵效率高。缺點是它只能作用于大顆粒粉塵（直徑>5μm），對小顆粒的粉塵無效；所以旋風除塵器的使用還是有一定的局限性。

4. 2 過濾式

另一種常用的除塵器為過濾式除塵器，它的原理是用過濾網阻擋煙氣中的粉塵進入大氣，達到除塵目的。根據污染情況不同，可以選擇的過濾式除塵包括空氣過濾、袋式除塵以及顆粒層除塵 3 種辦法。其中，除塵效率最高的是袋式除塵器。雖然袋式除塵器屬于傳統除塵器，但隨著新技術、新工藝的發展，其結構型式也有所創新，濾料和清灰方式也在不斷改進，除塵性能得到提升，適用的范圍不斷擴大，發揮的作用也越來越大。

4. 3 電除塵

處理大量煙氣時，一般都采用電除塵方式，相對而言電除塵效率很高，其原理是利用粉塵顆粒自帶靜電力來實現除塵目的。由于其直接作用于粉塵顆粒，氣流阻力相對較小，所以效率更高。電除塵的優點是不怕高溫高壓、強酸堿等特殊環境；且除塵效率高；缺點是設備昂貴且龐大，即占用大量資金又占據大空間，因此需要就此作出有效的技術改進。

4. 4 濕式除塵

濕式除塵也是較常見的一種除塵方式。其原理是水與煙氣中粉塵顆粒結合，形成直徑超過 10μm的大粉塵顆粒，再將這些大粉塵顆粒除去。通常情況下，濕式除塵的同時也可以實現煙塵脫二氧化硫，所以濕式除塵是目前最高效的辦法，其優點還包括成本低廉、操作簡便、維護容易及適用環境廣泛等；缺點就是會產生大量污水，且濕式除塵器容易被腐蝕，需要改進管道材質。

5 結語

目前，燃煤鍋爐煙氣是在最大的大氣污染源。雖然，我國在燃煤鍋爐煙氣污染治理方面已經采取了一定的措施，也取得了一些效果，但當前我國大氣污染還是比較嚴重，因此，還是應該就燃煤鍋爐煙氣治理技術進行深入研究，對燃煤鍋爐排放的煙氣特別是其中的二氧化硫、氮氧化物、粉塵進行嚴格控制，確保排放煙氣中的污染物含量符合國家標準。只有通過有效的脫硫、脫硝、除塵技術改進，達到燃煤鍋爐煙氣治理效果，才能在增加燃煤鍋爐的運行效益的同時，確保其排放的煙氣不造成大氣環境污染，實現綠色環保低碳的新工業理念。

參考文獻：

[1] 楊亮 . 燃煤供暖鍋爐煙氣除塵脫硫脫硝技術探析 [J]. 企業技術開發 ，2017，36（12）：88-89+103.