摘要：锅炉是一种能量转换设备，常见的锅炉是通过燃烧燃料输出热能，产生的热水或蒸汽，实现工质循环，锅炉广泛应用于火电站、船舶、机车以及人民生活取暖等领域。锅炉采用往复炉排的方式，将燃料由输料机送入炉顶料仓，产生高温烟气。锅炉的燃烧效率一般都在80%，但锅炉在生产使用中，仍然会产生大量的污染物质，如二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫以及残渣，这些残留物质给环境带来了严重污染，为了实现节能减排，在发展绿色新能源锅炉的同时，需要进行超低减排控制，通过锅炉节能减排的控制模型，构建模糊控制规则，实现锅炉的温度控制、输出控制、节能控制和排放过程控制，研究锅炉排放的控制方法具有较大的社会意义和现实意义。
关键词：燃煤锅炉；超低排放；提高效率
引言
燃煤锅炉污染物治理，目前还未有成熟可靠的脱硫脱硝除尘成套技术和装备，其大气排放标准远低于电站锅炉排放标准。
1我国燃煤锅炉对环境的影响
近几年来，根据我国有关部门对我国大部分地区燃煤锅炉及其周围环境的。调差，大致来说，我国的燃煤锅炉在我国的锅炉总量中占有了绝大多数，而且锅炉燃煤占全国燃煤量中很大的比重，这很鲜明的表明了锅炉燃煤非常浪费资源，然而更严重的是占有大量资源的燃煤锅炉却占有全国二氧化硫排放量的百分之二十左右，而每年排放氮氧化物甚至达到了250万吨左右，已经是全国第三的位置了。而我国的燃煤锅炉的燃烧效率非常低。低效率的燃煤致使可吸入颗粒物被大量排放，我国现在的很多城市深受雾霾的笼罩，身心健康备受毒害，尤其是人们的呼吸道更是受到多种疾病的危害，同时硫化物的排放，致使酸雨大量生成，酸雨危害是多方面的，包括对人体健康、生态系统和建筑设施都有直接和潜在的危害。酸雨还可使儿童免疫功能下降，慢性咽炎、支气管哮喘发病率增加，同时可使老人眼部、呼吸道患病率增加。酸雨还可使农作物大幅度减产，酸雨对森林和其他植物危害也较大，常使森林和其他植物叶子枯黄、病虫害加重，最终造成大面积死亡。由此可见，燃煤锅炉污染物的排放的危害有多大。
2协同治理与超低排放
2.1干湿法协同治理工艺技术
2.1.1满足超低排放要求
根据国家和地区对燃煤锅炉超低排放的要求，干湿法协同治理将采用创新型的工艺技术路线：SNCR+高效袋式除尘+塔式湿法脱硫脱硝+高效除雾，如图1所示。锅炉超低排放要求颗粒物排放浓度≤10mg/m3、SO2排放浓度≤35mg/m3、NOx排放浓度≤50mg/m3。
超低排放工艺流程：锅炉烟气经炉内SNCR脱硝处理后，进入高效袋式除尘器将粉尘颗粒物净化到10mg/m3以下，由风机增压后送入湿法脱硫脱硝塔进行高效脱硫脱硝，并经高效除雾器除雾后实现超低排放。
2.1.2因地制宜满足特别排放限值要求
通常对中小型燃煤锅炉企业来说，因其规模小、产值低，要实施大力度、大投入的环保改造非常困难。若该地区未强调超低排放要求，可结合企业已有的如水膜除尘器等进行改造，采用创新的短流程工艺技术路线协同治理即可满足特别排放限值要求，即：炉内喷高活性氨脱硝剂+半干法脱硫（选项）+袋式除尘器+湿法脱硫（水膜除尘器改造），通过市场应用加以优化完善，以实现颗粒物排放浓度≤20mg/m3、SO2排放浓度≤200mg/m3、NOx排放浓度≤200mg/m3的排放限值。
2.2全干法协同治理工艺技术
新型全干法协同治理工艺技术路线为SNCR+SCR+炉内喷钙脱硫+半干法脱硫+高效离心袋式除尘，见图2。
根据燃煤锅炉的炉膛温度和结构条件，尤其是面广量大的层燃型链条炉，其炉内烟气温度和出口含尘浓度相对低于其他型燃煤锅炉。故脱硝采用中温SNCR耦合SCR脱硝，脱硫采用炉内喷钙结合半干法脱硫并与离心高效袋式除尘器形成一体化装置，以满足颗粒物排放浓度≤10mg/m3、SO2排放浓度≤35mg/m3、NOx排放浓度≤50mg/m3的超低排放要求。
2.3关键技术装备
2.3.1中温脱硝
通常，中小型燃煤锅炉炉膛烟气温度偏低和不稳定，不宜采用高温SNCR脱硝。需要开发中温SNCR进行有效脱硝，即在传统氨和尿素还原剂的基础上开发肼类复合还原剂，实现500～800℃的中温SNCR脱硝。通过研究不同成分和配比的还原剂和炉膛温度对效率的影响，实现脱硝效率在40%～60%的中温SNCR脱硝。
2.3.2SNCR+SCR耦合脱硝
对于燃烧和负荷稳定的大中型燃煤锅炉，采用高温SNCR+SCR的耦合脱硝技术；对于燃烧和负荷不稳定的中小型燃煤锅炉，宜采用中温SNCR+SCR的耦合脱硝技术。
2.3.3高效离心袋式除尘
开发脱硫专用的高效离心袋式除尘技术，使粉煤灰单独收集利用，脱硫灰可再循环重复使用，以提高脱硫剂的使用效率并降低钙硫比；开发和集成超长袋（8～12m）除尘和功能性滤料技术，采用高效柔性清灰、扩散多元均流进风、精准加工制造、双层密封提升阀等技术，实现对高浓度粉尘和细颗粒物高效过滤和超低排放。
2.3.4塔式脱硫脱硝除雾一体化装置
在脱硫塔脱硫喷淋层中段增加一段氧化（脱硝）喷淋装置和配套的氧化剂制备系统，向塔内合适位置喷入KMnO4、H2O2或NaClO2等氧化剂（并在塔前的烟道上预留臭氧脱硝单元），使难溶于水的部分NO氧化成更容易溶于水的NO2，实现在同一喷淋塔内同时进行高效脱硫脱硝的目的，并在除雾装置前对烟气进行清水喷淋，以降低雾滴中的石膏颗粒含量，实现高效除雾。
2.3.5高效除雾装置
根据超低排放要求，研究开发湿式静电或低温等离子体等高效除雾技术，配合湿法脱硫脱硝，进一步实现污染物（PM2.5、SO3酸雾等）脱除，可使颗粒物排放浓度≤10mg/m3，并协同减少气溶胶的外排。
3短流程治理污染物工艺
目前的各种烟气脱硫脱硝除尘工艺技术路线长、治理设备相对独立、协同处理效果较差，造成整个环保治理装备投资高、占地面积大、运行维护量大、企业负担不断加重。为此，研究开发如下短流程工艺专有技术则显得尤为重要。如滤料涂层增效技术、功能性滤料及多功能除尘器（具有除尘、脱硝、脱重金属和脱二恶英等）、超高温袋式除尘器、气相脱硝和气相脱硫、中低温SCR脱硝技术等，协同脱除其他污染物。短流程工艺技术主要可归纳如下几种：
1）活性氨气相脱硝+半干法脱硫+多功能袋式除尘。
2）气相脱硫+SCR脱硝+喷雾降温+多功能袋式除尘。
3）预除尘+半干法脱硫+袋式除尘+低温SCR脱硝。
4）气相脱硫+超高温袋式除尘+SCR脱硝。
上述工艺技术具有如下优点：全干法、短流程和多功能协同脱除多污染物效率高；先脱硫或先除尘，能有效提高脱硝效率和降低设备运行阻力；系统运行稳定、能耗低、占地面积省、运行维护工作量小、寿命长。
结语
总之，我国现在的锅炉污染物排放非常严重，以燃煤为主要供热方式的锅炉烟尘的治理是一个长期的过程，不可能一蹴而就，并且在治理的过程中要本着源头预防、过程控制和末端治理的原则，也必须要结合本地的实际情况，本地燃煤锅炉的数量，本地的地理以及自然环境，制定科学可行的方案，积极采取各种措施来治理燃煤锅炉的污染，更需要完善环境监督，加大执法力度，一旦发现非法燃煤行为必须严格惩处，每个人都要贡献出自己的力量为实现大气环境质量的根本性改善而努力。
参考文献：
[1]张俊霞.燃煤锅炉烟气除尘方案的选择[J].化肥工业，2014（4）：30-33.
[2]黄进，林翎．烟气脱硝催化剂性能测试方法国家标准研究［J］．中国标准化，2014（4）：1-13．
论文作者:关伟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：锅炉论文; 燃煤论文; 高效论文; 超低论文; 浓度论文; 烟气论文; 除尘器论文; 《电力设备》2017年第30期论文;