張大慶

（桓仁滿族自治縣環(huán)境保護(hù)局遼寧桓仁117200）

煙氣聯(lián)合除塵脫硫脫硝技術(shù)在燃煤供暖鍋爐煙氣治理中的應(yīng)用研究

張大慶

（桓仁滿族自治縣環(huán)境保護(hù)局遼寧桓仁117200）

當(dāng)前，對(duì)于北方地區(qū)燃煤供暖鍋爐大氣污染物排放控制，已經(jīng)成為冬季大氣污染治理的關(guān)鍵，文章根據(jù)北方地區(qū)燃煤供暖鍋爐的實(shí)際特點(diǎn)，研制出一種煙氣聯(lián)合除塵脫硫脫硝技術(shù)及一體化裝置，并進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)，得到了相對(duì)良好的效果，各污染物排放濃度滿足《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2014）相關(guān)排放濃度限值要求。

北方地區(qū)；燃煤供暖鍋爐；煙氣；聯(lián)合除塵脫硫脫硝技術(shù)

2015年冬季供暖期期間，我國(guó)北方地區(qū)連續(xù)出現(xiàn)重污染天氣，環(huán)境空氣質(zhì)量極其惡化，PM2.5、PM10、NOX、SO2等污染因子嚴(yán)重超標(biāo)，給社會(huì)和人民的生活、工作和學(xué)習(xí)帶來(lái)了嚴(yán)重的影響。該情況的出現(xiàn)與北方冬季供暖期間，部分鍋爐房排放的大氣污染物有著密不可分關(guān)系，這些燃煤鍋爐房具有分布廣、噸位小、環(huán)保設(shè)施滯后、污染物排放超標(biāo)等共同的特點(diǎn)。2014年7月1日起《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2014）正式開(kāi)始實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鍋爐大氣污染物排放限值有了更嚴(yán)格的要求。為達(dá)到GB13271-2014的相關(guān)排放濃度限值要求，大部分的燃煤供暖鍋爐將面臨著污染治理設(shè)施升級(jí)改造。目前，各級(jí)環(huán)境保護(hù)行政主管部門(mén)對(duì)鍋爐主要控制的大氣污染物排放因子主要為煙塵、NOX和SO2，而北方地區(qū)的燃煤供暖鍋爐房，尤其是20t/h以下的鍋爐，只配置了陶瓷多管除塵器和雙堿法脫硫設(shè)施，這些設(shè)施的處理效率低，且運(yùn)行不規(guī)范，排放的大氣污染物嚴(yán)重超標(biāo)，大氣污染設(shè)施升級(jí)改造迫在眉睫。目前單一的除塵、脫硝和脫硫技術(shù)基本上比較成熟，已經(jīng)在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和大型集中供暖鍋爐成功的應(yīng)用，但根據(jù)部分20t/h及以下的鍋爐房實(shí)際情況來(lái)看，全面實(shí)施除塵、脫硝和脫硫改造收到經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、場(chǎng)地等多方面條件的限制。從實(shí)際情況角度出發(fā)，經(jīng)濟(jì)性、高性能且可同時(shí)除塵、脫硝、脫硫的聯(lián)合煙氣治理技術(shù)和設(shè)備，是解決我國(guó)20t/h以下燃煤供暖鍋爐大氣污染物治理的一種可行技術(shù)和方案。據(jù)美國(guó)電力研究所統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)有60多種，大體可以分為2類：一是爐內(nèi)燃燒過(guò)程中聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)；二是燃燒后煙氣的聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)［1］。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)燃燒后的煙氣聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)進(jìn)行了大量的研究［2-5］。本文主要研究的煙氣聯(lián)合治理技術(shù)主要是燃燒后的煙氣治理技術(shù)，通過(guò)在北方地區(qū)某供暖鍋爐房進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用研究，取得了較好的處理效果，各污染物滿足GB13271-2014中相關(guān)污染物排放限值要求，并且具有較好的經(jīng)濟(jì)性和可行性。

1　技術(shù)原理

該技術(shù)的技術(shù)原理主要是利用鍋爐燃燒產(chǎn)生的飛灰中的金屬氧化物作為脫硫劑，利用其金屬離子與煙氣中的SO2和NOX發(fā)生固、氣、液系列物理——化學(xué)變化反應(yīng)，達(dá)到去除煙氣中SO2、NOX和煙塵的目的。

2　試驗(yàn)

2.1試驗(yàn)裝置

本文采用自制的裝置進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)裝置示意圖見(jiàn)圖1

圖1　裝置示意圖

2.2試驗(yàn)對(duì)象

本文選擇桓仁地區(qū)的1臺(tái)供暖鍋爐作為試驗(yàn)對(duì)象，鍋爐為6t/h的鏈條爐，型號(hào)為DZL4.2－0.7/95/70－AⅡ，生產(chǎn)廠家為沈陽(yáng)清華鍋爐制造有限公司，生產(chǎn)日期為2010年。

2.3工藝流程

首先廢氣進(jìn)入除塵層內(nèi)，粉塵沿集塵極板下沉到灰塵收集錐形槽中定期排放出去；廢氣繼續(xù)上升與脫硝液噴淋裝置噴出的脫硝液接觸，氣體中的NOX與石灰石漿液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成物隨脫硝液流入下部脫硝液儲(chǔ)放槽中，并被回收液處理加工裝置進(jìn)行處理；氣體繼續(xù)上升與脫硫液噴淋裝置噴出的脫硫液接觸，氣體中的SO2與脫硫液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成物隨脫硫液流入下部脫硫液儲(chǔ)放槽中；氣體然后進(jìn)入汽液分離器，氣體中的液滴在這里被攔截下來(lái)；接著氣體進(jìn)入活性炭吸收器，氣體中所夾雜的物質(zhì)和液滴在這里被攔截吸附下來(lái)，至此廢氣被處理成潔凈的氣體，然后經(jīng)過(guò)陣列火管換熱器的降溫處理，即可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

2.4監(jiān)測(cè)方法與排放標(biāo)準(zhǔn)

煙塵測(cè)試方法采用《鍋爐煙塵測(cè)試方法》（GB 5468-91），SO2監(jiān)測(cè)方法采用《固定污染源廢氣二氧化硫的測(cè)定非分散紅外吸收法》（HJ629-2011），NOX監(jiān)測(cè)方法采用《固定污染源廢氣中的氮氧化物測(cè)定鹽酸萘乙二胺分光光度法》（HJ/T 43-1999）。

排放標(biāo)準(zhǔn)采用《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13271-2014）表1中相關(guān)大氣污染物排放限值。

3　結(jié)果與分析

3.1試驗(yàn)結(jié)果

本文對(duì)鍋爐煙氣中的煙塵、SO2和NOx在裝置入口及出口的濃度分別進(jìn)行了連續(xù)8天監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果如表1。

表1　煙氣中煙塵的監(jiān)測(cè)結(jié)果

根據(jù)表1的監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，各監(jiān)測(cè)結(jié)果均達(dá)標(biāo)，平均出口濃度為25.83mg/Nm3，平均去除率為99.85%。

表2　煙氣中二氧化硫的監(jiān)測(cè)結(jié)果

根據(jù)表2的監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，各監(jiān)測(cè)結(jié)果均達(dá)標(biāo)，平均出口濃度為194.08mg/Nm3，平均去除率為85.35%。

表3　煙氣中氮氧化物的監(jiān)測(cè)結(jié)果

根據(jù)表3的監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，各監(jiān)測(cè)結(jié)果均達(dá)標(biāo)，平均出口濃度為194.99mg/Nm3，平均去除率為63.04%。

綜上，由以上的監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，鍋爐煙氣經(jīng)聯(lián)合煙塵脫硫脫硝處理后，煙塵、SO2和NOX的排放濃度達(dá)到GB13271-2014表1限值的要求，甚至可以滿足GB13271-2014表3要求，去除率分別為99.85%、85.35%和63.04%。

3.2技術(shù)特點(diǎn)

本文燃煤供暖鍋爐煙氣治理技術(shù)為濕式脫硫脫硝及除塵組合一體化裝置為由除塵層、脫硝層、脫硫?qū)雍推蛛x層等組成的塔狀結(jié)構(gòu)，其一體化設(shè)計(jì)，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且節(jié)省了空間；整個(gè)系統(tǒng)從上而下，都會(huì)有液體流動(dòng)，形成旋液工作體系，從而能夠使得整個(gè)系統(tǒng)不易發(fā)生堵塞等問(wèn)題。本裝置中脫硝層在下，脫硫?qū)釉谏系慕Y(jié)構(gòu)可將脫硝的產(chǎn)物與脫硫中的灰乳液反應(yīng)，防止硝酸釋放至大氣中。脫硫?qū)雍兔撓鯇又械姆磻?yīng)主體采用多層板式結(jié)構(gòu)，增加了煙氣與脫硝層或脫硫?qū)又幸后w的反應(yīng)面積，提高了反應(yīng)效果，將泡罩泡沫反應(yīng)結(jié)合起來(lái)，既防止偏流，又提高反應(yīng)效率。脫硫脫硝裝置設(shè)置防腐內(nèi)壁，其避免因除塵脫硫脫硝一體化塔中的液體腐蝕內(nèi)壁，提高了裝置使用壽命?；厥找禾幚砑庸ぱb置將處理煙氣后遺留下來(lái)的廢液進(jìn)行處理，一部分用于繼續(xù)參加反應(yīng)，降低了生產(chǎn)原料成本，另一部分用于出售，增加了公司效益。

4　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本試驗(yàn)研究可以看出，本技術(shù)相比單一的脫硫、脫氮技術(shù)相比具有設(shè)備輔機(jī)數(shù)量少、運(yùn)行費(fèi)用低、管理簡(jiǎn)單等諸多特點(diǎn)，這些技術(shù)特點(diǎn)均適用于我國(guó)北方地區(qū)中小鍋爐房自身的特點(diǎn)，并且該技術(shù)對(duì)處理鍋爐煙氣中的煙塵、SO2和NOX均得到了良好的效果，煙塵、SO2和NOX的出口濃度均滿足GB13271-2014相關(guān)限值要求。但本技術(shù)SO2和NOX的反應(yīng)效率與單一脫硫、脫硝技術(shù)相比較低，在日后的研究中，應(yīng)將提高本技術(shù)的處理效率作為研究重點(diǎn)。

［1］許佩瑤，張艷，趙毅，等.鍋爐煙氣聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)［J］.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2004，4（5）50-54.

［2］Ekkehard Richter，Wolf gang Wunnenberg.Experiences with active coke processes for sim ultaneous rem oval of SOx and NOx［J］.US PB Rep，1989，（4）：229-246.

［3］趙毅，馬雙忱，李燕中，等.利用粉煤灰吸收劑對(duì)煙氣脫硫脫氮的實(shí)驗(yàn)研究［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2002，22（3）：108-112.

［4］單志峰，黃友明.國(guó)外煙氣同步脫硫脫氮技術(shù)現(xiàn)狀［J］.冶金環(huán)境保護(hù)，1999，（4）：40-45.

［5］鐘秦.燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)及工程實(shí)例［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

張大慶（1969—），男，遼寧省本溪市桓仁縣，大學(xué)，高級(jí)職稱，主要研究方向：環(huán)境監(jiān)測(cè)。