燃煤锅炉烟气治理技术及应用分析

高双伍

摘 要：煤炭在燃烧的过程中会产生大量的烟气，烟气中的二氧化硫、氮氧化物、粉尘等直接影响大气环境，造成严重的空气污染及酸雨等。 本文对燃煤锅炉烟气治理过程中的脱硫、脱硝、除尘技术进行了研究。最后，对燃煤锅炉烟气治理的有效措施进行了分析研究。本文的研究對我国燃煤锅炉烟气治理方法及脱硫、脱硝、除尘技术的进一步发展具有显著的推动作用。

关键词：环境污染；二氧化硫；氮氧化物；粉尘；节能减排

1加强燃煤锅炉烟气治理的必要性

工业化进程的推进，需要大量使用燃煤锅炉，而燃煤锅炉在使用过程中的污染问题，却是十分严重的。近年来，由于环境问题正在变得十分恶化，甚至已经威胁到了人们的生存情况，人们越来越关注环境保护问题，因此必须尽快对已被破坏的环境进行治理，并且对以前产生污染的设备进行改进。

2 燃煤锅炉烟气脱硫技术

2. 1 干法

干法脱硫又称直接脱硫法。随着技术的更新发展，现在已经出现了利用电子束照射或者脉冲电晕形成烟气等离子体，激发水分子发生电离，产生 H+和 OH-，而活化二氧化硫、氮氧化物分子与H+和OH-结合生成浓硫酸和氨，而浓硫酸和氨反应生成硫酸氨，实现脱硫目的，且不产生污染物，得到硫酸氨是 1 种工业原材料，也可以当作氮肥使用。除此之外，荷电干式喷射脱硫法也是一种新型的干法脱硫技术，这种干法脱硫技术的原理是向烟气中喷射能够循环利用的吸收剂或吸附剂材料，且这类吸收剂或吸附剂是带有静电荷的，可以增强粉尘中的二氧化硫、氮氧化物分子的活性，促进催化反应发生，提高脱硫效率及效果。

2. 2 半干法

先用蒸发法除去水分，剩余的含硫物质就变成了干粉状态，再利用袋式除尘器除尘，含硫物质以干粉颗粒形式一并被除去，以此来达到有效的脱硫目的。传统除尘技术是在炉内喷钙，进行技术改进后，炉内喷钙的同时可以喷一些增湿活化剂，形成活化反应器，也可以直接喷水增湿，这样有利于提高除尘效率，同时，还可以促进一些脱硫反应进行，达到烟气除尘脱硫目的。

2. 3 湿法

湿法是直接用可与烟气中的二氧化硫反应的盐或碱溶液进行脱硫。把烟气通入含盐或碱溶液的反应池里，气体二氧化硫在反应池里发生反应，速率快、脱硫效率也高。现有技术条件下，选取石灰石做脱硫剂时，在钙与硫含量差不多的条件下，脱硫率可以达到 90%以上，一般大型燃煤电站都是采用这种方法进行烟气脱硫。

3 燃煤锅炉烟气脱硝技术

3.1低氮燃烧技术

低氮燃烧技术是根据氮氧化物生成机理，主要通过采用空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环和低氮燃烧器等方法降低煤粉燃烧过程中氮氧化物的生成技术，这种技术目前已经技术成熟且成本较低，非常适合我国电力企业的应用，尤其在煤粉炉和循环流化床锅炉，加之该技术相对简单，投资和运营费用低，在目前燃煤机组超低排放改造中具有一定的优势。

3.2 SNCR技术

根据炉型不同，一般有30%～75%的NOx脱除率，所用的还原剂一般为氨、氨水和尿素等。由于尿素比氨具有更好的锅炉内分布性能，且尿素是一般化学药品，运输存储简单安全、货源易得，而氨属于危险化学药品，SNCR一般采用尿素作为还原剂。选择性非催化还原（SNCR）脱除NOx技术是把含有NHx基的还原剂，喷入炉膛，该还原剂迅速热分解成NH3选择性地与烟气中的NOx反应生成N2、CO2、H2O等无害气体。SNCR脱硝工艺流程：将满足要求的尿素固体颗粒卸至尿素储料仓，由计量给料装置进入配液池，在加热的条件下，用工艺水将尿素固体颗粒配制成尿素溶液，经配料输送泵送至溶液储罐，储罐中的尿素溶液通过加压泵和输送管道送到炉前喷射系统，经布置在锅炉四周的雾化喷嘴喷入炉膛900～1100℃的温度区域。储罐输出的尿素溶液，可和工艺水混合配制成不同浓度的尿素溶液以满足锅炉不同负荷的要求；喷嘴可布置多层以满足不同温度区域的要求。

3.3 SCR技术

选择性非催化还原法是一种不使用催化剂，在 850～1100℃温度范围内还原NOx的方法。最常使用的药品为氨和尿素。氨气作为脱硝剂被喷入高温烟气脱硝装置中，在催化剂的作用下将烟气中NOx 分解成为N2和H2O，其反应公式如下：4NO + 4NH3 +O2 →4N2 + 6H2O ； NO +NO2 + 2NH3 →2N2 + 3H2O ；一般通过使用适当的催化剂，上述反应可以在200 ℃～450 ℃的温度范围内有效进行， 在NH3 /NO = 1的情况下，可以达到80～90%的脱硝效率。 烟气中的NOx 浓度通常是低的，但是烟气的体积相对很大，因此用在SCR装置的催化剂一定 是高性能。因此用在这种条件下的催化剂一定满足燃煤锅炉高可靠性运行的要求。一般来说，SNCR脱硝效率对大型燃煤机组可达 25%～40% ，对小型机组可达 80%。由于该法受锅炉结构尺寸影响很大，多用作低氮燃烧技术的补充处理手段。其工程造价低、布置简易、占地面积小，适合老厂改造，新厂可以根据锅炉设计配合使用。

3.4 SNCR+SCR

SNCR+SCR组合脱硝工艺，是目前行业中改造项目中应用较多的技术路线，针对于煤粉炉和循环流化床锅炉具有较明显优势，SNCR作为预处理，降低了单独使用SCR技术的投资成本，较少了催化剂的使用，且还原剂可以使用氨水或尿素，避免了使用液氨，提高了安全性。整体投资成本也比较低，在当前燃煤机组超低排放项目的改造上，这项技术应用较广。

4 燃煤锅炉烟气除尘技术

4. 1 机械式

机械式除尘的基本原理是根据是粉尘颗粒的质量及体积不同来设计的一种机械达到除尘目的。其中旋风除尘器是使用最广泛的除尘机械，在所有的除尘机械器中，它的优点在于性价比相对较高，操作也很简单，对环境要求不高，耐腐蚀性能好，除尘效率高。缺点是它只能作用于大颗粒粉尘（直径>5μm），对小颗粒的粉尘无效；所以旋风除尘器的使用还是有一定的局限性。

4. 2 过滤式

另一种常用的除尘器为过滤式除尘器，它的原理是用过滤网阻挡烟气中的粉尘进入大气，达到除尘目的。根据污染情况不同，可以选择的过滤式除尘包括空气过滤、袋式除尘以及颗粒层除尘 3 种办法。其中，除尘效率最高的是袋式除尘器。虽然袋式除尘器属于传统除尘器，但随着新技术、新工艺的发展，其结构型式也有所创新，滤料和清灰方式也在不断改进，除尘性能得到提升，适用的范围不断扩大，发挥的作用也越来越大。

4. 3 电除尘

处理大量烟气时，一般都采用电除尘方式，相对而言电除尘效率很高，其原理是利用粉尘颗粒自带静电力来实现除尘目的。由于其直接作用于粉尘颗粒，气流阻力相对较小，所以效率更高。电除尘的优点是不怕高温高压、强酸碱等特殊环境；且除尘效率高；缺点是设备昂贵且庞大，即占用大量资金又占据大空间，因此需要就此作出有效的技术改进。

4. 4 湿式除尘

湿式除尘也是较常见的一种除尘方式。其原理是水与烟气中粉尘颗粒结合，形成直径超过 10μm的大粉尘颗粒，再将这些大粉尘颗粒除去。通常情况下，湿式除尘的同时也可以实现烟尘脱二氧化硫，所以湿式除尘是目前最高效的办法，其优点还包括成本低廉、操作简便、维护容易及适用环境广泛等；缺点就是会产生大量污水，且湿式除尘器容易被腐蚀，需要改进管道材质。

5 结语

目前，燃煤锅炉烟气是在最大的大气污染源。虽然，我国在燃煤锅炉烟气污染治理方面已经采取了一定的措施，也取得了一些效果，但当前我国大气污染还是比较严重，因此，还是应该就燃煤锅炉烟气治理技术进行深入研究，对燃煤锅炉排放的烟气特别是其中的二氧化硫、氮氧化物、粉尘进行严格控制，确保排放烟气中的污染物含量符合国家标准。只有通过有效的脱硫、脱硝、除尘技术改进，达到燃煤锅炉烟气治理效果，才能在增加燃煤锅炉的运行效益的同时，确保其排放的烟气不造成大气环境污染，实现绿色环保低碳的新工业理念。

参考文献：

[1] 杨亮 . 燃煤供暖锅炉烟气除尘脱硫脱硝技术探析 [J]. 企业技术开发 ，2017，36（12）：88-89+103.