燃氣鍋爐尾氣綜合處理裝置研發

郭美晨　宋　杰　林真國　周士棋

（1重慶大學重慶4000452新疆天格信息科技有限公司新疆烏魯木齊830000）

燃氣鍋爐尾氣綜合處理裝置研發

郭美晨1宋杰1林真國1周士棋2

（1重慶大學重慶4000452新疆天格信息科技有限公司新疆烏魯木齊830000）

為了減少燃氣鍋爐尾氣對環境的污染，本文提出了針對性的處理方案。結合理論分析和實際應用經驗，提出了燃氣鍋爐尾氣綜合處理裝置的設計方案，且通過分析實際項目中該裝置的應用效果，驗證了該裝置在實際鍋爐尾氣污染物凈化過程中具有較好效果。

燃氣鍋爐；尾氣處理；凈化裝置

1　概述

近年，“霧霾”等大氣污染現象愈演愈烈［1］，成了熱議的民生問題，而燃氣鍋爐以其“經濟性”和“環保性”倍受青睞，各地政府推廣、鼓勵使用燃氣鍋爐代替原有的燃煤和燃油鍋爐。與此同時，燃氣鍋爐尾氣中的大氣污染物對環境的破壞也日益突出［2］。其中的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物、水蒸氣和固體顆粒物等物質會造成酸雨、溫室效應及霧霾等環境污染問題，因此對燃氣鍋爐尾氣的治理很有必要。

2　處理裝置凈化機理的確定

2.1凈化鍋爐尾氣污染物

本裝置所需凈化的鍋爐尾氣污染物成分可分為三類：（1）氣體污染物（硫化物和氮氧化合物）；（2）固體顆粒［5］；（3）水蒸氣［3］（增加空氣的相對濕度，為“霧霾［4］”現象中氣溶膠的形成提供了濕度環境）。

2.2裝置的三種凈化機理

2.2.1碰撞。針對鍋爐尾氣中的固體顆粒最簡單的方法就是碰撞，通過尾氣和物體碰撞，達到煙氣中固體顆粒沉降的作用，從而達到降低固體顆粒物濃度的作用。

2.2.2吸附。吸附作用也是對煙氣處理常用的一種凈化方式。分為物理吸附和化學吸附，這里考慮到鍋爐尾氣溫度較高，采用化學吸附方式難度較大，且會加大該裝置的初投資，所以這里采用簡單有效的物理吸附方式，通過該方式降低煙氣中小的固體顆粒、硫化物和氮氧化合物。

2.2.3冷凝。針對大型燃煤鍋爐煙氣中的氮氧化合物和二氧化硫等酸性污染物，通常采用一定的物理化學化學藥劑進行處理。但考慮到燃氣鍋爐尾氣中上述三種物質的濃度范圍，該裝置計劃采用冬季外部低溫條件，對煙氣進行降溫，從而使尾氣中的水蒸氣液化。在液化的同時，上述三種污染物也達到了凈化的效果。

3　燃氣鍋爐尾氣處理裝置設計

燃氣鍋爐尾氣在該裝置中被處理流程：

3.1通過管道將鍋爐的排煙口和該裝置的進煙口相連接，讓鍋爐尾氣通過該裝置；該部分尾氣流動動力靠煙氣自身的熱壓。

3.2鍋爐尾氣進入該裝置后，經過以下幾項凈化處理：

（1）鍋爐尾氣和擋板碰撞，以除去固體顆粒物。（2）在該裝置的擋板上固定了具有吸附效果的材質，來吸附煙氣中的固體顆粒。（3）通過該裝置的低溫外表面傳熱和裝置內部的送冷風風道高溫煙氣溫度降低到其露點溫度時，煙氣中含有的水分將會析出，最終達到煙氣除濕的效果。（4）析出的水分在下落過程中會對煙氣中的固體顆粒物、硫化物、氮氧化合物等污染物有吸收作用，從而進一步達到煙氣凈化的效果。

3.3在熱壓和送風壓力的共同作用下，煙氣通過該裝置頂部四周的排煙口排出。

圖1　燃氣鍋爐尾氣處理裝置結構示意圖

4　燃氣鍋爐尾氣處理裝置處理效果分析

通過新疆烏魯木齊市的實際項目進行試用，對上述燃氣鍋爐尾氣處理裝置的凈化效果進行驗證。

4.1干燥效果

該燃氣鍋爐尾氣凈化處理裝置對煙氣具有很好的干燥效果。通過煙氣濕度測試儀得出的實驗數據分析計算發現，該項目燃氣鍋爐煙氣中水蒸氣的產量為204.05kg/h，占煙氣總質量的11.25%。燃氣鍋爐尾氣在裝置經過凈化處理后，每小時會產生106.36kg的冷凝水，占煙氣未處理前水蒸氣質量的52.1%。

4.2氣體污染物吸收效果

燃氣鍋爐尾氣中含酸性氣體，正常凝結水應為中性；通過對裝置內冷凝水收集及測試知，冷凝水的pH值為5.3（偏酸性），該值直觀的反應了尾氣在降溫過程中產生的冷凝水對尾氣中的酸性氣體具有吸收性，部分尾氣中的污染氣體被吸收到了凝結水中成為酸性液體，只要集中收集并進行集中處理，該裝置對鍋爐尾氣的酸性氣體污染物即能起到較好的凈化效果。

4.3固體顆粒物凈化效果

使用PM2.5粉塵檢測儀對煙氣中固體顆粒物的凈化效果可以通過對實驗監測的進煙口和排煙口的數據分析對比得到，進煙口固體顆粒物的濃度為44.83g/h，排煙口為26.76g/h，其除塵率為40.3%。

5　結語

燃氣鍋爐尾氣造成的環境污染不可忽視。本文針對燃氣鍋爐尾氣可能造成的環境污染問題設計研發的綜合處理裝置能對燃氣鍋爐尾氣起到較好的干燥、吸收氣體污染物、凈化固體顆粒物的作用，其中該裝置的干燥率達到52.1%；除塵率達到40.3%；該裝置對燃氣鍋爐尾氣中的酸性氣體也具有較好的凈化效果，最終能達到減小和緩解燃氣鍋爐尾氣對大氣環境造成危害的目的。

［1］裴軍.城市環境污染的現狀、原因及對策建議.中國科技論壇，2009（02）：98-102.

［2］譚延年，燃氣鍋爐煙氣有害成分的防治.北方環境，2002（01）：67-68.

［3］李云博，等.火電廠煙氣污染物處理方法概述.能源與節能，2013（11）：8-10+27.

［4］王雨田，李衛東.城市中霧霾的形成機理及其對策研究.合作經濟與科技，2015（03）：30-32.

重慶市科委重點項目cstc2014yykfB90004；烏魯木齊市科學技術計劃項目H 141015001）。