燃煤鍋爐煙氣治理方法及脫硫脫硝技術的應用

劉遠園 萬小強 楊敏

（陜西渭河煤化工集團有限責任公司，陜西 渭南 714000）

長期以來，燃煤鍋爐在火力發電、化工以及鋼鐵制造領域中都有著一定的應用，燃煤鍋爐的應用的確支持了國家建設和社會發展，滿足了很多行業生產對于能源的需求。然而與此同時，燃煤鍋爐在生產應用中也產生了大量的煙塵，引發了酸雨、溫室效應等大氣污染性危害，給生態環境帶來了非常大的威脅。近些年，隨著我國經濟形勢的不斷改變，環境保護壓力越來越大，為控制及緩解大氣污染現狀,不斷優化及推廣煙氣脫硫脫硝技術勢必會成為各生產領域發展方向，因此對于燃煤鍋爐煙氣治理工作就提出了更高的要求。

一、燃煤鍋爐煙氣多污染物排放特征分析

煤炭燃燒過程會持續釋放的SO2 氣體，且氣體的排放量和占比隨煤炭燃燒溫度、時間、助燃空氣氧含量和燃料顆粒尺寸等因素而變化。燃煤鍋爐煙氣中的SO2 的排放具有自持性規律，該規律認為當煤炭燃燒過程中燃料用量，煤炭燃燒原料水分、含硫量以及煤炭燃燒礦酸堿度在正常范圍內無論如何變動時，在接近燃煤鍋爐煙氣溫度峰值即煤炭燃燒終點前，煙氣中SO2 濃度都會出現明顯峰值。

燃煤鍋爐煙氣中釋放的NOx，其中有95%左右的NOx 為NO。在煤炭燃燒過程中，燃煤鍋爐各風箱煙氣中NO 的濃度比較均衡，且數值均較高。為降低NO 排放濃度，可采取提高煤炭燃燒礦堿度或者加厚煤炭燃燒料層厚度的方法，從而實現催化CO 還原NOx的效果，減少煙氣中NOx 的排放。

二、燃煤鍋爐煙氣治理方法

企業燃煤鍋爐運行中煙氣污染物主要有三種治理思路：減少源頭污染物產生量、減少過程釋放量和減少末端排放量。其中，減少末端排放量是最為常見的思路。

（一）減少源頭污染物產生量

為了從源頭減少污染，我司的高壓鍋爐，其中1#、2#選用煤粉爐3#、4#、5#選用循環流化床鍋爐，鍋爐排放的煙氣主要污染物是顆粒物、氮氧化物、二氧化硫。1#、2#煤粉鍋爐煙氣首先經過低氮燃燒工藝和SCR 脫硝工藝脫除氮氧化物，再經半干法脫硫除塵一體化工藝脫硫除塵后排放；脫硝系統通過噴入氨與煙氣中氮氧化物反應生成無害的氮氣和水，半干法脫硫工藝是在脫硫吸收塔內加入粉狀的消石灰Ca（OH）2 與煙氣中的二氧化硫充分混合反應生成硫酸鈣從而達到脫硫SO2 的目的。3、4、5 號循環流化床鍋爐煙氣首先經過SNCR 脫硝工藝脫除氮氧化物，然后通過半干法脫硫除塵一體工藝后排放；脫硝系統通過噴入氨水與煙氣中氮氧化物反應生成無害的氮氣和水，半干法脫硫工藝是在脫硫吸收塔內加入粉狀的消石灰Ca（OH）2 與煙氣中的二氧化硫充分混合反應生成硫酸鈣從而達到脫硫SO2 的目的。公司通過投入大量資金增加或升級了鍋爐煙氣除塵、脫硫、脫硝環保設施，目前三項排放指標現已達到國家及地方現行標準要求。

（二）減少過程釋放量

1.煤炭燃燒料面噴吹蒸汽技術

該技術利用蒸汽引射空氣，實現以下益處：增加煤炭燃燒料面進風量，強化煤炭燃燒過程，使燃燒充分，減少一氧化碳的產生；改變煤炭燃燒料層中含氯產物形態，減少二噁英的產生；改善煤炭燃燒過程，提高產量和質量。

2.選擇性燃煤鍋爐煙氣循環技術

由于燃煤鍋爐各風箱煙氣溫度、壓力、流量及污染物排放不同，因此，可優選并匯總若干風箱煙氣返回到燃煤鍋爐料面，用于熱風煤炭燃燒等。循環煙氣由燃煤鍋爐風箱引出，經除塵系統、循環主抽風機、煙氣混合器后通過密封罩，返回到燃煤鍋爐料面，在負壓作用下，進入煤炭燃燒料層。經過一系列的物理、化學過程，包括高溫循環煙氣與煤炭燃燒料層的熱交換、CO 的二次燃燒放熱、二噁英的高溫分解以及NOx 的催化還原，實現減少污染物排放、釋放煙氣熱量，減少燃料使用量，改善煤炭燃燒過程，提高煤炭燃燒礦料層溫度均勻性和破碎強度等理化指標，實現節能、減排、提產多功能耦合。

三、脫硫脫硝技術分析

（一）脫硫脫硝技術應用現狀

煙氣脫硫脫硝技術可以高質量地處理燃煤鍋爐煙氣中包含的氮氧化物、硫氧化物，目前，燃煤鍋爐煙氣處理中應用較多的煙氣脫硫脫硝技術主要包括活性炭纖維法煙氣脫硫技術、軟錳礦法煙氣脫硫資源化技術、電子束輻射法煙氣脫硫脫硝技術、WSA-SNOx法以及催化氧化法煙氣脫硫技術、濕法煙氣脫硫（Flue Gas Desulfurization，FGD）添加金屬螯合劑技術、氯酸氧化法等。煙氣脫硫脫硝技術在燃煤鍋爐煙氣處理中不僅具有較高的凈化率，同時還具備成本低、操作便捷等優勢，因此，煙氣脫硫脫硝技術在我國各地區均有較高的應用比例。

目前，很多企業主要通過脫硫、除塵和脫硝技術來減少末端排放量。然而隨著我國環保部門要求發電、化工、鋼鐵行業實施超低排放后，傳統除塵技術難以滿足排放要求。目前主要采用濕法脫硫配置濕式電除塵工藝，或者半干/干法脫硫配布袋式除塵器以滿足粉塵超低排放。

脫硫技術有濕法、干法和半干法等。濕法脫硫技術成熟，投資和運維成本低，但廢水和白煙問題嚴重；干法/半干法技術可脫除多種非常規污染物，但副產物處理困難；活性炭法可同時脫除多種污染物，但對企業資金壓力較大。因此，燃煤鍋爐煙氣處理建議選擇干法/半干法技術。目前常見的燃煤鍋爐煙氣脫硝工藝路線主要有低溫氧化-吸收法、低溫SCR 還原法和活性焦脫硫脫硝一體化法。

臭氧低溫氧化吸收法裝置占地面積小、建設成本低、但是運行成本相對較高。并且由于臭氧氧化反應最適宜在90℃～130℃發生，低于燃煤鍋爐煙氣普遍溫度120℃～180℃，因此會導致部分臭氧自動分解為氧氣，從而降低臭氧濃度，減弱臭氧氧化效果。

活性焦脫硫脫硝一體化法，利用活性焦的變溫吸附能力，在低溫時通過物理和化學吸附作用，吸附煙氣中的NOx，然后催化NH3 與NOx 發生氧化還原反應，生成無害物質，并且實現脫除污染物的目的，但是該方法投資高，運行費用較大。

（二）干法脫硫脫硝優勢

隨著我國科學技術水平不斷提升，相關先進技術在燃煤鍋爐煙氣處理中呈現出較好的效果，干法脫硫脫硝技術就是其中之一。干法脫硫脫硝技術包括固相吸附再生技術、高能電子氧化法、有機鈣鹽脫硫脫硝技術、煙氣循環流化床同時脫硫脫硝技術。固相吸附再生技術中又包括活性焦吸附法、NH3/V2Ox—TiO2 法以及NOXSO 法；高能電子氧化法包括電子束法、脈沖電暈等離子體技術、流光放電等離子體同時脫硫脫硝技術和電催化氧化法。這些方法對于煙氣中包含的硫化物和氮化物均具有較好的處理效果，能夠使處理后的煙氣滿足排放標準。

四、布袋式除塵器的應用

在燃煤鍋爐煙氣中顆粒粉塵性物質的治理過程中，與濕式除塵器相對應的是布袋式除塵器，應用布袋式除塵器進行煙氣處理主要應用了干式濾塵處理理念，能夠對煙氣中的含塵氣體進行有效過濾，滿足煙氣凈化要求。目前，燃煤鍋爐煙氣治理中應用的布袋式除塵器主要由卸灰閥、支架、灰斗、箱體、濾袋、袋籠、電磁脈沖閥、儲氣罐、噴管、清潔室、頂蓋、環隙引射器、凈化氣體出口和含塵氣體入口構成。含塵煙氣由含塵氣體入口進入灰斗、箱體，在除灰裝置的作用下，煙氣中包含的含塵物質得到沉降，并通過清灰裝置進行進一步處理，實現煙塵過濾，凈化后的煙氣經由凈化氣體出口排出。布袋式除塵器具有較為復雜的結構形式，其運行狀態將直接影響煙氣的凈化效果，因此，相關人員應該定期對布袋式除塵器進行維護和檢修，并開展部分性能實驗，將實驗數據與正常運行數據對比，實現布袋式除塵器故障和隱患的定位，全面滿足煙氣處理要求。

五、結語

總而言之，當前我國正處于社會發展和國家建設的關鍵時期，以總書記“綠水青山就是金山銀山”生態理念為基礎，因此，燃煤鍋爐管理相關工作人員應該不斷地優化生產方式，積極采用先進的煙氣治理與脫硫脫硝技術，降低燃煤鍋爐對于環境的污染，在實現煤炭經濟價值的同時滿足環保要求。