摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，我国大气污染十分严重，大气污染一直是我国环保部门研究的热门课题，燃煤工业是我国的产业之一，虽然已制定污染物排放标准，但很多燃煤工业的排放物都无法达到要求。再加上温度过高的工业锅炉对能源的浪费，因此就需要运用可靠且效率高的污染物治理技术。从大气污染治理现状入手，探讨了氮氧化物治理技术、二氧化硫达标技术和烟尘治理技术。
关键词：燃煤工业；锅炉；大气污染物；治理技术
引言
随着我国北方地区对冬季供热供暖的需求日益增加，燃煤工业锅炉在冬季供暖中发挥着越来越重要的作用。但由于城市及其周边地区燃煤工业锅炉的热效率较低，加之煤种与设计煤种存在差异，使城市空气质量不断恶化。近年来，虽然工业锅炉的总数量没有多大变化，但总蒸发量和单位平均蒸发量却迅速增加，单位面积的总蒸发量和平均蒸发量都远远高于单位数量的增加。根据计算，大约有48万台燃煤锅炉在中国。这些燃煤工业锅炉大多分布在城市及其周边地区，低烟囱排放，热效率普遍低，这对城市空气质量影响重要，特别是在加热炉的加热时间投入运行，与其他的季节相比，冬季城市污染指数比较高。
1我国燃煤工业锅炉大气污染治理现状
1.1烟尘
我国燃煤工业锅炉烟尘的治理始于20世纪70年代，最初广泛使用的是机械式除尘器，包括惯性除尘器、旋风除尘器等，其中以旋风除尘器为主，特点是结构简单、造价低，能处理大流量、高浓度的含颗粒（固体和液体）气体，缺点是除尘效率不高，该类除尘器作为一级预除尘现在锅炉烟气治理中仍有应用。随着环境保护要求的不断严格，又发展了湿式除尘器。湿式除尘器对细粒子的捕集很有效，除尘效率可达70%～95%。目前，国内大于10t/h的工业锅炉基本上都是采用湿式除尘器，对10t/h以上的抛煤机锅炉、煤粉炉或沸腾炉，在原锅炉配套的干式旋风除尘器后部再加一级麻石离心水膜除尘器。近年来，由于受到严格的地方排放标准的约束，新建的小型热电联产、集中供热等用途的锅炉，配置了静电除尘器或袋式除尘器，或者将原有的机械式除尘或湿法除尘改造为静电或布袋除尘，且高效除尘器的发展很快。
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氮氧化物
在“十二五”规划中，将氨氮和氮氧化物（NOx）纳入总量控制指标体系。但是在目前的国家排放标准中，还没有明确规定NOx的排放限值。目前，在全国的范围内，由于净化处理技术的不断发展，对工业燃煤锅炉NOx已经实现了有效控制。近些年来，通过对当前空气污染状况进行分析，我国研制出低氨燃烧技术和烟气脱硝技术，并广泛运用在北京、上海、武汉、哈尔滨等地。目前我国相关行业采用的NOx控制技术与发达国家所采用的技术是一致的。由于工业燃煤锅炉的燃烧方式不同于电站锅炉的燃烧方式，因此燃煤工业锅炉NOx减排技术的发展应该是循环流化床锅炉。
2燃煤工业锅炉烟气达标技术分析
2.1低低温静电除尘器
低低温静电除尘器，其主要功能是实现烟尘的高效脱除，同时实现SO3、汞和PM的高效协同脱除。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于处于高灰区域，烟气中SO3会在烟气降温过程中凝结并被灰分充分吸附，进而与灰分中的碱性成分中和，使粉尘性质发生很大变化，降低了烟尘的比电阻，避免了反电晕现象，提高了除尘效率，同时脱除吸附在灰尘上的SO3和汞。低低温静电除尘器出口烟尘浓度一般可降为50mg/m3;SO3脱除效果与烟气的灰硫比及降温幅度相关，脱除率一般应不低于95%;Hg及其化合物脱除率可达70%以上。与常规电除尘器相比，使用同类型电源，达到相同除尘效率的情况下，低低温静电除尘器节省电耗应不低于25%。
2.2二氧化硫达标技术
在用燃煤锅炉二氧化硫排放浓度限值为400mg/m3，重点地区燃煤锅炉排放浓度限值为200mg/m3。为使烟气二氧化硫达标，且使锅炉连续稳定运行，二氧化硫达标排放治理也必须选用高效的湿法脱硫技术，主要有石灰/石灰石-石膏法、氨法、氧化镁法等工艺。氨法脱硫是采用氨水作为脱硫吸收剂，与进入吸收塔的烟气接触混合，烟气中SO2与氨水反应，生成亚硫酸铵，经与鼓入的强制氧化空气进行氧化反应，生成硫酸铵溶液；经结晶、离心机脱水、干燥器干燥后即制得化肥硫酸铵。氨法也是一种技术成熟的脱硫工艺，其主要技术优点是系统不结垢、不堵塞、SO2吸收效率高、投资低。氧化镁法脱硫是指含SO2的烟气进入吸收塔后与循环吸收液逆流接触，气体中的SO2被脱除，净化后的气体经除雾器除湿后排放。由于MgSO4的溶解度近似为CaSO4的百倍，因此工艺系统运行稳定，不易发生堵塞现象。近几年，北京大龙供热中心新建了15台45.5MW的燃煤热水采暖锅炉，全部装配了镁法脱硫装置。脱硫系统自投运以来运行稳定，脱硫效率在95%以上，二氧化硫排放浓度可控制在20mg/Nm3以内。
2.3氨法
氨法烟气脱硫原理是采用氨水作为脱硫吸收剂，与进入吸收塔的烟气接触混合，烟气中SO2与氨水反应，生成亚硫酸铵，经与鼓入的强制氧化空气进行氧化反应，生成硫酸铵溶液，经结晶、离心机脱水、干燥器干燥后即制得化肥硫酸铵。氨法也是一种技术成熟的脱硫工艺，其主要技术优点是系统不结垢、不堵塞、SO2吸收效率高、投资低；缺点是吸收剂价格昂贵，运行费用高、系统腐蚀严重。晋煤集团明水大化集团1×130t/h+1×75t/h生产用锅炉烟气采用氨法脱硫技术，在入口烟气SO2浓度为2480Nmg/m3时，出口烟气二氧化硫浓度为100mg/Nm3，脱硫效率达到96%。
结语
针对我国不断增加的能源消耗、日益严峻的环境污染形势，对量大面广的在用燃煤工业锅炉进行节能减排改造已经进入倒计时。必须找到一条安全高效的燃煤工业锅炉污染物协同治理技术路线，做到技术上先进，经济上可行，环保上达标，目标上留有余地，不大幅度增加改造和运行成本，不产生二次污染和能耗转移。本文提出的以“低NOx燃烧+烟气深度冷却器+低低温静电除尘器+脱硫脱硝除尘一体化塔”为核心的污染物协同治理技术路线是当前燃煤工业锅炉(或过程)的现实选择，在达到国家规定排放标准的前提下，具有实现燃气排放、超低排放和超净排放的分阶段、多层次、远近目标相结合的潜在优势，在降低燃煤工业锅炉(或过程)排烟损失实现节能的同时，可以实现系统整体经济性最优化运行，可以广泛应用于各种以煤燃烧为主的工业过程领域。
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论文作者:陈宝利,殷晓慧
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30
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