摘要：随着各地雾霾天气频发，大气污染问题逐渐成为社会关注的焦点，而工业锅炉产业的较快增长是导致这一问题的重要因素之一。截止2015年，我国工业锅炉数量已达60余万台。为实现可持续发展，达到经济效益和环境效益双赢，我国采取了一系列措施开展节能降耗工作，比如，使用脱硫、脱氮技术处理烟气，通过工艺更新降低污染物排放；改造锅炉燃烧及控制系统，通过设备改造降低锅炉燃煤消耗，提高燃烧效率，达到节能降耗的目的等。
关键词：工业锅炉；大气污染物；控制技术
Abstract: with the frequent occurrence of fog and haze all over the country, air pollution has gradually become the focus of social attention, and the rapid growth of industrial boiler industry is one of the important factors leading to this problem. By the end of 2015, the number of industrial boilers in China had reached more than 60. In order to realize the sustainable development, to achieve a win-win economic and environmental benefits, our country has taken a series of measures to carry out energy-saving work, for example, the use of desulfurization and denitrification technology of flue gas treatment, reduce pollutant emissions through technological transformation and renewal; boiler combustion control system, reduce boiler coal consumption through equipment modification, improve combustion efficiency and achieve energy saving the purpose of consumption and etc.
Key words: industrial boilers; air pollutants; control technology
1工业锅炉大气污染治理现状
1.1氮氧化物
在第十二个五年规划纲要中明确将氮氧化物列为污染物排放总量控制指标之一，然而，目前实施的排放标准并没有对燃煤工业锅炉氮氧化物的排放提出相关限值要求。从全国范围分析，针对氮氧化物的控制才刚刚起步，通过分析锅炉氮氧化物控制工作得知，实施环境保护规划有利于控制锅炉氮氧化物排放量。相关调查数据显示，截至2008年年底，全国燃煤工业锅炉排放的氮氧化物总量仅次于火电厂和机动车，可以说是造成城市出现灰霾和能见度降低的主要因素。
1.2二氧化硫
按照治理燃煤锅炉二氧化硫过程，可将其分为3种形态，即燃烧前、燃烧中和燃烧后。其中，燃烧前的脱硫技术应用较为普遍，有效净化煤炭污染能达到1.5×109t/年；燃烧中的脱硫技术有炉内喷钙+尾部增湿活化脱硫技术，可节约煤炭15%～27%，减少烟尘排放量60%；燃烧后运用的脱硫技术则为处理锅炉尾部烟气和净化烟气的技术。当前世界上已广泛且大规模应用脱硫技术，未来还会有更多技术被应用于二氧化硫污染治理当中。
1.3烟尘
早在20世纪70年代，我国已经开始治理燃煤工业锅炉烟尘污染，使用最为广泛的除尘器为旋风除尘器和惯性除尘器。其中，旋风除尘器造价低、结构简单，能有效处理高浓度和大流量的液体、固体和气体，唯一的缺点即除尘效率不高。近年来，随着环境保护要求逐渐严格，相继发展了多种类型的湿式除尘器，能直接捕集细粒子，使除尘效率达到70%～95%.当前，国内10t/h的工业锅炉都运用湿式除尘器，10t/h以上的煤粉炉、抛煤机锅炉、沸腾炉都运用旋风除尘器。近年来，受排放标准制约，很多新建集中供热和热电联产等锅炉都相应配备了袋式除尘器和静电除尘器，且发展速度较快。
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2脱硫脱硝、除尘技术
2.1工业锅炉烟气脱硫技术
我国烟气脱硫脱硝以及除尘技术已相当成熟，如石灰石/石膏法、钠碱法、双碱法、氧化镁法、氨碱法等湿法脱硫技术，低氮燃烧技术、选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）等脱硝技术以及旋风除尘、电除尘等烟尘控制设备。但城市、企业为满足日益严格的排放标准，节约排污费用，相继对目前减排效果不到位、效率低下的工业锅炉大气污染物控制技术进行改造，以实现减排效果和经济效益最大化。因此分析各控制技术的优缺点、运行效果及成本对技术的推广和改造具有重要意义。
煤在炉内燃烧的同时向炉内适当位置喷入脱硫剂，即燃烧中脱硫。目前常用的燃烧中脱硫技术主要有型煤固硫、炉内干法喷钙、循环流化床等技术。型煤固硫和炉内干法喷钙工艺简单，还可同时达到减少烟尘排放的目的，但脱硫率相对较低，且副产物固体硫酸钙等无法利用易发生二次污染。相比之下，循环流化床的钙利用率高投资省，不仅可避免床层局部过热，还可实现煤的高效燃烧和SO2的脱除，效率在80%以上，目前已在国内外广泛应用。国际上循环流化床锅炉技术研究正向超临界参数发展，F.W.公司早期生产的260MW超临界参数循环流化床锅炉已在波兰安装使用，减排效果显著。另外一个趋势就是加强增压循环流化床锅炉的研究。增压循环流化床燃烧技术即在增压条件下，一部分SO2直接氧化生成CaSO4，另有一部分SO2与CaCO3或CaO反应生成CaSO4，从而有效控制SO2的排放量。同时，由于增压循环流化床燃烧温度低，NOx的排放量也大大降低。实验证明，在Ca/S为2.0时，脱硫效率可达98%，NOx排放也可控制在100mg/m3以下。目前，我国已相继投运一批循环流化床机组进行增压改造，以实现经济效益和环境效益的双赢局面。
燃烧后脱硫是应用最广、效率最高的脱硫技术，主要分为干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫。此外，我国还研发了一些新型设备，例如旋流板塔脱硫系统。该系统脱硫率达90%以上，运行稳定，同时可起到除尘的作用，已得到较多应用，广州某热电厂即应用该工艺作为3台65t/h自然循环锅炉烟气脱硫除尘的核心技术。
2.2工业锅炉氮氧化物控制技术
对于氮氧化物的控制主要有燃烧前燃料脱氮处理，低NOX燃烧技术和烟气脱硝技术。其中应用最多的是选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）和低氮燃烧技术。表3[10-12]分别对SCR、SNCR及其组合工艺进行分析，可以看出单一的控制技术脱硝率相对较低，已无法满足日益严格的污染物排放标准，我国应进一步加强组合工艺的应用推广。
此外实践证明，大气污染物控制一体化技术去除效率高，满足目前严格的环保要求。电子束法即属于同时脱硫脱氮的典型方法之一，用电子加速器产生的高能粒子照射烟气，使其中的SO2和NOx氧化生成硫酸和硝酸，再与添加的氨反应生成硫酸氨和硝酸氨，无废物产生。2000年由中国工程物理研究院在四川绵羊投资2000万元建造的一套电子束辐射烟气脱硫脱氮产业试验装置，脱硫脱氮效率分别为90%和70%。但电子束处理法耗电量大，运行费用高，大规模应用受到限制。相比之下，活性炭吸附法投资和运行费用低，目前已有350MW的工业化应用实例。在近常温下可以实现联合脱除SO2，NOx和粉尘，且SO2脱除率可达到98%以上，NOx的脱除率可超过80%，吸收塔出口烟气粉尘含量20mg/m3，减排效果显著。
2.3烟尘控制技术
工业锅炉大气污染物的除尘可通过在锅炉内部加装部件，合理配置二次风等措施来达到。但在实际情况下，设计好的锅炉难以考虑炉内除尘，炉外除尘就具有很大优势，即通过采用洗煤、型煤、水煤浆技术以及不同类型的除尘器来达到减轻烟尘污染的目的。旋风除尘器可捕集数微米的细粒子，而对小至数微米以下的微粒子的去除则采用过滤式或电气除尘的措施。电气除尘在工业锅炉上使用很少，湿式除尘相对较为有利。与同样的干式除尘器相比，捕集性能较为优越，特别是对于捕集1微米左右的粉尘。小型锅炉的除尘,多采用多管旋风除尘器,效率一般在90%~95%，再配合燃用低硫煤，洗选煤等措施，可有效控制烟尘污染。现阶段我国中小型锅炉多使用脱硫除尘一体化技术，其脱硫率可达80%以上，并同时捕集尘粒达到除尘的效果,在大气污染物控制方面具有很大优势。大型锅炉常采用湿式除尘器，其捕集性能优越，应用前景广阔。此外，排烟量是限定除尘设备选用的一个重要因素，含尘浓度低的锅炉可用结构简单，造价低的除尘设备，含尘浓度高的则用结构复杂，效率要求高的除尘设备。
结论
总之，面对我国日益严峻的环境污染形势和不断增加的能源消耗，实施节能减排已成为燃煤工业锅炉改造的关键。只有寻找到安全、有效的治理技术，才不会大幅增加二次改造和运行成本，不会造成能源转移和多次污染。
参考文献
[1]左朋莱，张锋，陈文龙，等.我国燃煤工业锅炉大气污染物治理技术探讨[J].中国环保产业，2015（11）：28-32.
[2]刘春江，刘建斌.燃煤工业锅炉大气污染物控制方案的构建[J].科学与财富，2015（22）：359.
论文作者:黄志祥,孙健
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/11
标签：技术论文; 除尘器论文; 锅炉论文; 烟气论文; 工业锅炉论文; 氧化物论文; 流化床论文; 《基层建设》2018年第13期论文;