燃煤鍋爐煙氣治理技術及應用

楊韋

【摘? 要】燃煤電廠需要密切關注生產過程中對各類環境污染物的治理，并采取有效的控制措施以減低大氣污染物的排放。本文將對燃煤鍋爐煙氣治理技術及應用進行詳細分析，以供參考。

【關鍵詞】燃煤鍋爐;煙氣危害;治理技術

引言

煤的燃燒過程釋放出大量的煙氣，其中含有的硫、氮、重金屬等污染物質會嚴重破壞生態環境，是霧霾、酸雨、光化學煙霧等重點環境污染的源頭，對人類健康和生存環境造成極大威脅。

1.燃煤電廠煙氣的特點和危害

在煤炭燃燒所排出的煙氣中含有大量的污染物，包括SO2、NOx、煙塵、CO、重金屬、SO3、氯化物、氟化物等，煙氣中的污染物所占有的比例和各種元素在煤炭中的比例直接相關，盡管目前燃煤鍋爐煙氣普遍采取治理措施，排放的污染物濃度較低，但是由于煙氣量較大，排放到空氣中的污染物總量遠多于其他行業。通常燃煤電廠中鍋爐排放的煙氣具有一定的溫度和濕度，而且煙氣通過高煙囪排放出去，加上排煙量較大，煙氣溫度相比周圍環境溫度要高出很多，再受一定風速的影響，煙氣的擴散范圍就會更加廣泛，在風中傳播的過程中就會形成具有連續性的煙流，存留在煙氣中的污染物的沉降和轉化過程較為緩慢，促使這些污染物能夠傳播到幾百公里甚至幾千公里之外。煙氣中含有的SO2等酸性物質會形成酸雨，腐蝕金屬材料及建筑物;煙氣中NOx作為重要的前體物，在陽光中紫外線的影響下會發生光化學反應，形成臭氧，當濃度達到一定范圍時，會影響人體呼吸道和心血管系統;煙氣中的粉塵含有重金屬等物質，通過自然沉降進入自然界中影響動植物的正常生長、污染水源。燃煤電廠煙氣具有污染物種類多、總量大、傳播距離廣等特點，對自然環境造成嚴重的危害，還會影響人類健康。因此，在現有的燃煤電廠大氣污染控制措施的基礎上，對煙氣污染物進行深度治理很有必要。

2.煙氣治理分系統說明

2.1臭氧脫硝系統

在鍋爐出口和脫硫洗滌塔的前面有臭氧脫硝技術。根據氣相混合的動態原理，臭氧輸入裝置將臭氧均勻地噴入煙氣適應點的煙道中，以確保注入臭氧和煙氣中的氮氧化物緊密接觸混合，氧化劑在煙道氣中迅速分解，并與煙道氣中的NOx反應生成NO2，N2O3，O2，但通常不與煙道氣中的二氧化硫相互作用。再通過調節脫硫吸收塔中吸收液的噴霧量和濃度，一氧化氮被吸收劑同時吸收并除去。

臭氧反硝化技術具有以下優點：建立臭氧反硝化系統是一次性的投資，在反硝化過程中不使用催化劑，臭氧脫硝系統的安裝面積小，在煙道中進行了臭氧脫硝過程的全氧化過程，不需要額外的反應器;臭氧脫硝過程簡單，施工時間短;臭氧脫硝技術不需要改變鍋爐燃燒設備和加熱表面。

2.2濕法除塵器

濕式除塵器使煙道氣與水緊密接觸，不僅可以凈化煙道氣中的固體顆粒污染物，還可以去除氣態污染物并同時起到冷卻作用。濕式除塵器的下部是噴霧除塵區，上部是脫水區，下部裝有氣柵。除塵水以液態霧的形式從頂部噴到底部，并與從底部到頂部進入塔的煙道氣接觸，氣流和除塵水完全混合并相互接觸。在重力的影響下，含水煙霧和灰塵沉淀在塔的底部。除塵區的高度對于確保除塵后的煙道氣水含量低以及集塵器的除塵效率為95%以上是必要的。預除塵器和除塵器位于脫硫塔的前后，使濕式電除塵器進口處的粉塵濃度小于50mg/Nm3，系統的最終煙塵排放濃度小于5mg/Nm3。

2.3濕法脫硫系統

系統運行時，脫硫循環泵將堿性脫硫漿液從循環池輸送到脫硫塔頂部噴淋區，通過多個錐形噴嘴噴出液霧形式的漿液向下噴，與從底部到頂部進入塔的煙氣反向接觸，煙氣穿過塔的棒狀柵欄的水膜層，以3-5m/s的速度向上旋轉，與噴灑的漿液充分接觸并與吸收煙氣中的SO2反應以產生亞硫酸鹽，硫酸鹽等，實現脫硫。凈化后的煙道氣進入濕式靜電除霧器，然后從煙囪中排出，脫硫副產物石膏可綜合利用。

3.燃煤電廠煙氣深度治理的措施

3.1脫硫技術措施

脫硫技術措施的使用主要分為三種情況，分別為煤炭燃燒前、中、后脫硫。針對燃燒前脫硫情況，主要是將煤炭中含有的硫成分采用物理方式進行去除，結合煤炭中硫成分含有磁性的特點，減少煤炭中的硫含量。針對燃燒中脫硫的情況，主要是在鍋爐內的煤炭高溫狀態下進行燃燒時，添加碳酸鹽類物質，與燃燒過程產生的硫化物產生化學反應，在高溫條件下形成固體硫酸鹽，和鍋爐中的灰渣一同排出。針對燃燒后脫硫的情況，又稱為末端治理技術，包括三種脫硫技術路線，分別為濕法、半干法和干法。濕法脫硫是利用氫氧化鈉、氫氧化鈣、石灰石等堿性吸收劑，與煙氣中的SO2發生化學反應生成硫酸鹽類物質，這種方式在燃煤電廠中應用較為廣泛，技術成熟，脫硫效率高，但是會產生廢水。半干法脫硫是在高溫煙氣中噴入增濕的消石灰等堿性吸收劑，在煙氣熱量的作用下吸收劑顆粒含有的水分蒸發，同時發生離子化反應脫除煙氣中的SO2，半干法脫硫設備簡單占地小，但脫硫效率較低，不適用于SO2濃度很高的煙氣。干法脫硫是在煙氣中直接噴入消石灰、小蘇打等堿性吸收劑，通過氣固相直接反應脫除SO2，干法脫硫的效率比前兩種工藝都要低，一般用于對SO2濃度極高的煙氣進行預脫除，降低后續脫硫工藝的負荷，在燃煤電廠應用較少。

3.2漿液冷卻技術措施

針對目前燃煤電廠主流的濕法脫硫工藝，采用漿液冷卻技術措施，在吸收塔最頂端噴淋層對應的漿液循環泵出口處增加漿液冷卻器，當煙氣進入吸收塔后與噴淋漿液接觸，經過常溫蒸發、低溫冷凝、相變凝聚等過程，深度脫除煙氣中的污染物。低溫冷凝環節主要發生在漿液冷凝器的噴淋層，是在常溫蒸發區域中存在飽和狀態的煙氣噴入低溫漿液，煙氣中存在的一些水蒸氣就會冷凝為液態，從而也將煙氣的濕度降低。相變凝聚環節主要是引導經過低溫冷凝后的煙氣通過相變和碰撞產生凝聚情況，再加上除霧器的利用，使得灰塵和霧滴逐漸凝聚增大，其慣性和離心力也會越大，更加易于脫除。經過吸收塔排放的煙氣依舊處于飽和狀態，但是溫度和濕度比之前會降低，這種狀態下的煙氣被排放出去，由于溫差減少，凝結效果會削弱，煙羽現象就不會那么明顯。根據計算，假如煙氣的溫度下降在5℃，冬季和夏季煙囪出口煙氣凝結水量相近，煙羽現象削弱會更加明顯。

3.3脫硝技術措施

脫硝技術措施的使用主要是為了減少煙氣中存在的氮氧化物，并減少氮氧化物對自然環境造成的危害。該技術的使用主要應用在鍋爐燃燒中和燃燒后過程，采用非催化還原、催化還原、活性炭吸附等方式。非催化還原是在合適的鍋爐溫度區間噴入還原劑，利用還原劑與氮氧化物中氮元素化合價不同，將具有毒害性的氮氧化物還原生成氮氣。催化還原則是在催化劑的幫助下，在較低的溫度下實現氮氧化物還原?；钚蕴课绞抢没钚蕴康奈⒖捉Y構和較大的比表面積吸附煙氣中的氮氧化物，再通過解析制酸，實現了資源化利用。目前燃煤電廠主流的脫硝工藝還是以非催化還原和催化還原為主，因此脫硝效果和還原劑的濃度、反應溫度條件等有很大關系，還原劑用量越大，煙氣中的氮氧化物脫除效率就越高，但是會造成還原劑利用率低，產生氨逃逸現象。此外，由于脫硝還原反應對于溫度區間要求較為嚴格，為保證一定脫硝效率，勢必要影響鍋爐的運行工況。

4.結束語

總之，燃煤鍋爐煙氣治理要引起我們足夠重視，并通過有效的煙氣治理方法降低煙氣的污染性，盡可能降低煙氣排放對大氣的危害。

參考文獻

[1]蔣文舉，趙君科.煙氣脫硫脫硝技術手冊[M].北京：化學工業出版社，2018

[2]周立新，諸毅，陳朝東.工業脫硫脫硝技術問答[M].北京：化學工業出版社，2019