我国燃煤工业锅炉大气污染物治理技术探讨

    我国是世界上使用工业锅炉最多的国家。相关调查研究结果显示，截至2014年，我国燃煤工业锅炉排放烟尘已达到2.355×10⁴ t。虽然我国环保部相继出台了污染物排放规定限值，但大多数工业锅炉安装的排放设备都存在积灰、低温腐蚀、严重浪费循环水、废水难处理以及设备成本高等问题，所以研究工艺简单、排放效率高且投资低的污染物协同一体化排放设备是有效控制污染物排放和提高工业锅炉热效率的重中之重。

1  燃煤工业锅炉大气污染治理现状

1.1  氮氧化物

    在第十二个五年规划纲要中明确将氮氧化物列为污染物排放总量控制指标之一，然而，目前实施的排放标准并没有对燃煤工业锅炉氮氧化物的排放提出相关限值要求。从全国范围分析，针对氮氧化物的控制才刚刚起步，通过分析锅炉氮氧化物控制工作得知，实施环境保护规划有利于控制锅炉氮氧化物排放量。相关调查数据显示，截至2008年年底，全国燃煤工业锅炉排放的氮氧化物总量仅次于火电厂和机动车，可以说是造成城市出现灰霾和能见度降低的主要因素。

1.2  二氧化硫

    按照治理燃煤锅炉二氧化硫过程，可将其分为3种形态，即燃烧前、燃烧中和燃烧后。其中，燃烧前的脱硫技术应用较为普遍，有效净化煤炭污染能达到1.5×10⁹ t/年；燃烧中的脱硫技术有炉内喷钙＋尾部增湿活化脱硫技术，可节约煤炭15%～27%，减少烟尘排放量60%；燃烧后运用的脱硫技术则为处理锅炉尾部烟气和净化烟气的技术。当前世界上已广泛且大规模应用脱硫技术，未来还会有更多技术被应用于二氧化硫污染治理当中。

1.3  烟尘

    早在20世纪70年代，我国已经开始治理燃煤工业锅炉烟尘污染，使用最为广泛的除尘器为旋风除尘器和惯性除尘器。其中，旋风除尘器造价低、结构简单，能有效处理高浓度和大流量的液体、固体和气体，唯一的缺点即除尘效率不高。近年来，随着环境保护要求逐渐严格，相继发展了多种类型的湿式除尘器，能直接捕集细粒子，使除尘效率达到70%～95%.当前，国内10 t/h的工业锅炉都运用湿式除尘器，10 t/h以上的煤粉炉、抛煤机锅炉、沸腾炉都运用旋风除尘器。近年来，受排放标准制约，很多新建集中供热和热电联产等锅炉都相应配备了袋式除尘器和静电除尘器，且发展速度较快。

2  燃煤工业锅炉大气污染治理技术

2.1  氮氧化物治理技术

    在用燃煤锅炉氮氧化物排放浓度限值为400 mg/m³，重点地区燃煤锅炉排放浓度限值为200 mg/m³。燃煤工业锅炉采用低氮燃烧技术很难达到排放标准，适用于燃煤工业锅炉的烟气脱硝方法主要为选择性非催化还原法（SNCR）和选择性催化还原法（SCR）。其中，选择性非催化还原法在不采用催化剂的条件下，将还原剂喷入800～1 100 ℃的烟气高温区，从而还原烟气中的氮氧化物，减少烟气排放中氮氧化物的排放。SNCR还原NO_x的反应对温度条件较为敏感，一般炉膛内喷氨点位的温度选择在800～1 100 ℃。该技术工艺简单，操作便捷，不需要催化剂床层，因而初始投资相较于SCR工艺要低得多，但脱硝效率较低，一般为25%～40%.目前，该工艺应用的主要瓶颈为温度对SNCR的还原反应影响较大。

2.2  二氧化硫达标技术

    在用燃煤锅炉二氧化硫排放浓度限值为400 mg/m³，重点地区燃煤锅炉排放浓度限值为200 mg/m³。为使烟气二氧化硫达标，且使锅炉连续稳定运行，二氧化硫达标排放治理也必须选用高效的湿法脱硫技术，主要有石灰/石灰石-石膏法、氨法、氧化镁法等工艺。

    氨法脱硫是采用氨水作为脱硫吸收剂，与进入吸收塔的烟气接触混合，烟气中SO₂与氨水反应，生成亚硫酸铵，经与鼓入的强制氧化空气进行氧化反应，生成硫酸铵溶液；经结晶、离心机脱水、干燥器干燥后即制得化肥硫酸铵。氨法也是一种技术成熟的脱硫工艺，其主要技术优点是系统不结垢、不堵塞、SO₂吸收效率高、投资低。

    氧化镁法脱硫是指含SO₂的烟气进入吸收塔后与循环吸收液逆流接触，气体中的SO₂被脱除，净化后的气体经除雾器除湿后排放。由于MgSO₄的溶解度近似为CaSO₄的百倍，因此工艺系统运行稳定，不易发生堵塞现象。近几年，北京大龙供热中心新建了15台45.5 MW的燃煤热水采暖锅炉，全部装配了镁法脱硫装置。脱硫系统自投运以来运行稳定，脱硫效率在95%以上，二氧化硫排放浓度可控制在20 mg/Nm³以内。

2.3  烟尘治理技术

    在用燃煤锅炉烟尘（颗粒物）排放浓度限值为80 mg/m³，重点地区燃煤锅炉排放浓度限值为30 mg/m³。所以应优先运用袋式除尘器或电除尘器，保证燃煤锅炉稳定运行，污染物达标排放。

    电除尘器主要利用高压电场促使颗粒荷电并在库仑力作用下分离气流与颗粒的装置，可以捕捉一切雾状液滴和细微粉尘，其捕捉的粉尘粒径大于0.2 μm，粒径范围为0.01～100 μm，最重要的是，烟尘排放浓度低于30 mg/m³，除尘效率达到90%以上。此除尘器具有低能耗、高效率、使用简单及无二次污染等特点，可有效处理高压和高温的含尘气流。该除尘器的主要缺点为设备庞大，占地面积大，一次性投资费用较高。

    袋式除尘器，即利用纤维编织物制作袋式过滤原件对含尘气体中的固体颗粒物进行捕捉。常见的袋式除尘器由滤袋、过滤室、卸灰装置、净气室组成，可脱除重金属等有害有毒物质，除尘率高达99.5%以上。但其也有一定的缺点，比如对湿度和烟温适应性较差，需要高温保护。

3  结束语

    总之，面对我国日益严峻的环境污染形势和不断增加的能源消耗，实施节能减排已成为燃煤工业锅炉改造的关键。只有寻找到安全、有效的治理技术，才不会大幅增加二次改造和运行成本，不会造成能源转移和多次污染。本文运用的污染治理技术能有效改善环境，达到除污效果，更重要的是能实现多污物联合脱除，降低治理投入成本，进一步促进我国节能减排的实施和可持续发展，并为建设环境友好型社会和资源节约型社会作出奉献。

参考文献

［1］左朋莱，张锋，陈文龙，等.我国燃煤工业锅炉大气污染物治理技术探讨［J］.中国环保产业，2015（11）：28-32.

［2］刘春江，刘建斌.燃煤工业锅炉大气污染物控制方案的构建［J］.科学与财富，2015（22）：359.

［3］赵钦新，杨文君，孙一睿，等.燃煤工业锅炉污染物协同治理关键技术［J］.工业锅炉，2015（6）：1-9.

［4］秦斌.对燃煤锅炉大气污染治理对策的几点探讨［J］.科技创新与应用，2016（30）：161.

［5］天津市环境保护科学研究院，中国环境科学研究院.GB 13271—2014 锅炉大气污染物排放标准［S］.北京：中国环境出版社，2014.

〔编辑：刘晓芳〕