锅炉烟气除尘脱硫技术的应用策略

徐尧，黄璞，王冲

中钢集团天澄环保科技股份有限公司，湖北武汉，430205

0 引言

我国目前的燃烧锅炉数量多、规模大，因此大气环境污染也比较严重。经分析发现，导致大气环境污染的主要锅炉烟气成分包括一些悬浮在大气中的细小颗粒物以及硫化物（以SO2为主）。因此，在锅炉烟气排放之前，相关单位和技术人员需通过合理的技术措施来进行除尘脱硫处理，其中的颗粒物和硫化物达标之后才可以排放。通过这样的方式，使锅炉烟气对大气环境的污染得以有效控制。

1 锅炉烟气除尘脱硫技术概述

1.1 应用意义

在当今，大气环境污染问题已经尤为严重，PM2.5等大量可吸入颗粒物以及硫化物含量的增加导致大气环境问题愈发恶化。这样的情况如果得不到有效控制，不仅会影响到大气环境质量的保持，同时也会对人体健康造成严重威胁。而在众多的大气环境污染源中，锅炉烟气排放是最主要的一种。因此，应加强锅炉烟气除尘脱硫技术的研究，并使其在相关企业中得以良好应用，使锅炉烟气中的固体颗粒物含量以及硫化物含量得到良好控制，从而有效降低此类物质在大气环境中的排放量。这对于环境质量提升、人体健康质量提升以及社会经济与环境之间的协调可持续发展都具有非常深远的意义。

1.2 发展趋势

就目前来看，应用在锅炉烟气除尘处理中的主要技术有三种：静电除尘技术、水幕除尘技术及布袋除尘技术；脱硫处理中的主要技术也有三种：干法烟气脱硫技术、半干法烟气脱硫技术及湿法烟气脱硫技术。虽然不同脱硫技术具有不同的工作原理，但是其应用思路却基本相同，都是对反应塔内的烟气进行洗涤，从而将其中的二氧化硫去除。这些除尘脱硫技术不仅有利于副产物的回收，同时也具有较好的经济性，且不会造成二次污染。凭借着这些优势，上述除尘脱硫技术在我国的燃烧锅炉烟气处理中已经得到了广泛应用。近年来，以上述除尘脱硫技术为基础的很多仪器设备也开始出现，并应用到了具体的除尘脱硫处理工艺中。比如，干式喷雾脱硫器在除尘脱硫系统运行正常的中小型燃烧锅炉中十分适用；一体化除尘脱硫净化设备可有效替代中小型燃烧锅炉中应用效果不理想的除尘脱硫系统，且在新型的中小燃烧锅炉除尘脱硫中十分适用[1]。

2 锅炉烟气主要除尘技术的应用

2.1 静电除尘技术

锅炉烟灰在运动过程中会产生摩擦，从而产生静电，其比电阻通常在1×104~5×104Ω之间。因此，通过静电除尘技术的应用，便可达到有效的烟气除尘效果。在此项技术的应用中，其主要的工作原理是将高压直流电施加到静电除尘器两极上，在锅炉烟气从此流过时，其中的负电荷便会在静电除尘器两极电场力作用下移动向正极板，从而吸附到电极板上被除去。静电除尘工序主要有五个步骤：①通过高压电场使锅炉烟气电离，从而让其中形成大量的负电离子； ②通过静电除尘器对锅炉烟尘中的负电离子进行获取；③通过静电除尘器将大量的粉尘吸附在一起，从而形成带有静电的大颗粒粉尘；④让大颗粒粉尘运动到正极板，并吸附其上；⑤将正极板上吸附的灰尘清除[2]。而在具体应用中，静电除尘比电阻需要较静电比电阻低，这样才可以让静电除尘器中的极板和烟灰之间形成一定的电势差，使烟灰颗粒在电场力作用下朝着极板运动，从而达到良好的锅炉烟气除尘效果。

2.2 水幕除尘技术

水幕除尘技术主要是通过碱性液体来进行锅炉烟气除尘处理，同时也具有一定的脱硫作用。通过防堵喷淋装置进行碱性液体的喷洒，从而将烟气中的固体颗粒物和二氧化硫除去，达到良好的除尘和脱硫效果。图1是水幕除尘技术的工艺流程示意图。

在烟气从燃烧锅炉排出时，其温度通常在155～200℃之间，其中的固体颗粒物以及二氧化硫等随着烟气进入到水幕除尘工艺装置中，便会随着喷雾运动。因烟气的温度比较高，所以在和喷雾混合之后就会呈现出潮湿的状态，其中的热量也会被喷雾吸收，剩余热量将会在水雾烘干过程中通过引风机进入到烟囱，然后排出。烟气在被水雾吸收之后会通过预热器的出口进入到雾化室内，和碱水发生反应，在从文丘管通过时，烟气会由于流速过高而产生紊乱，其中直径超过10μm的固体颗粒物会在水的重力作用下坠落到水面，从而达到良好的除尘净化效果。而没有被完全吸收的烟气以及固体颗粒物则会随着旋流板进入到塔内，和其中的液体接触，从而被完全吸收。

2.3 布袋除尘技术

布袋除尘技术也是目前锅炉烟气除尘中的一种典型技术形式，其主要的除尘设备是箱式布袋除尘器。在此类除尘器的应用中，其布袋材料与数量可按照粉尘实际大小来进行合理选择，将布袋整体设计为圆型，滤袋选用φ130型，袋笼的垂直度根据国标设置。通过文丘里或弹簧使滤袋上端缩进，以此来防止其内部积灰。加工谨防阻流板设置在布袋除尘器中，可将烟灰直接吹入各个袋室，并将较大直径的粉尘颗粒物直接分离至灰斗中，将较小直径的粉尘颗粒物引入到中部箱体内，使其被滤袋吸附[3]。烟气在被过滤之后会进入到另一个箱体内，通过排风管道排出。在此项技术的具体应用中，伴随着滤袋应用率的不断叠加，附着在滤袋上的粉尘颗粒也会逐渐变厚，这样就形成了一定的积尘阻力值，在这个阻力值达到了设计极限时，系统中的清灰装置便会将清灰阀开启，从而及时将滤袋上附着的积灰清除，再通过卸灰阀将其排出。

3 锅炉烟气主要脱硫技术的应用

3.1 干法烟气脱硫技术

在锅炉烟气脱硫处理中，干法烟气脱硫技术是一种典型的技术形式，其传统工艺是将石灰石细粉喷入到炉膛内，使其在高温煅烧作用下分解为CaO，从而将烟气内含有的SO2吸收，并与其反应生成硫酸钙，同时实现二氧化硫到硫酸或硫酸铵的转化，再用除尘器将其收集起来，或者是通过烟囱将其连同飞灰一并排出。此项技术在应用中不会有废水和废酸排出，对环境友好，但是其技术也存在一定程度的不足，首先是其脱硫效率比较低，其次是产生的副产物不具有商业化价值，再次是应用的设备体积比较庞大。

而随着科学技术的发展，基于电子束辐射的干法脱硫技术开始在锅炉烟气脱硫处理中投入使用，该技术不仅可以将锅炉烟气中含有的二氧化硫以及氮氧化物脱去，且其副产物可在农业生产中作为肥料使用。经研究分析发现，通过该技术进行锅炉烟气脱硫之后所获得的副产物和市场上的氮肥质量相同，对植物生长发育十分有利[4]。由此可见，通过电子束辐射技术的应用，可让氮硫资源得以综合利用，并使其达到良好的生态循环效果。

在通过该技术进行锅炉烟气脱硫的过程中，其主要工艺包括降温加湿、加氨、电子束辐射以及副产物收集等，烟气在除尘净化之后会进入到冷却塔中，在其温度达到70℃左右时便可进行脱硫脱硝处理。在烟气被电子束辐射之后，便会有活性基团产生，从而将其中的二氧化硫以及氮氧化物氧化，使其形成硫酸和硝酸等的中间物。借助于自由基的作用，硫酸和硝酸会和与之共存的氨产生中和反应，从而生成硫酸铵与硝酸铵的粉末状颗粒物混合体，从烟气中脱离出来。另外，在此项技术的应用中，也可以将氨、镁基、钠基用作吸收剂，借助于副成品集尘器，可对反应形成的硫酸铵以及硝酸铵混合粉末颗粒物分离和捕集，净化之后的烟气可在升压处理之后直接排放出去。

3.2 半干法烟气脱硫技术

在半干法烟气脱硫技术中，喷雾干燥技术是最为典型的一种，此项技术具有无废水排放、腐蚀性低、能耗低、投资低等的诸多优点，在锅炉烟气脱硫处理中很适用。具体应用中，需要将反应塔中的液态Co(OH)2喷雾吸收剂浆液里加入液态脱硫剂，借助于烟气中的热量将浆液水分蒸发。干燥中，脱硫剂将会和烟气中含有的二氧化硫之间产生反应，形成的产物为干粉状。当相对湿度在40%～50%的情况下时，消石灰将会具有更强的活性，可对二氧化硫进行有效吸收[5]。

相比较干法烟气脱硫而言，半干法技术应用中的全部循环吸收剂都需要在搅拌机内进行加湿处理，以此来实现其利用率的最大化提升。同时，此项技术的应用也可以让复杂专用设备的应用尽可能地减少。因此，相比较干法烟气脱落处理而言，此项技术在应用中的电能消耗会节约很多。

3.3 湿法烟气脱硫技术

在对锅炉烟气进行脱硫处理的过程中，湿法烟气脱硫技术也是一种有效的技术形式，该技术主要是通过液体吸收剂对锅炉烟气进行洗涤，从而将其中的硫化物去除。具体应用中，需要在锅炉烟道末端进行脱硫系统设置。在通过此项技术进行脱硫处理之后，烟气的温度通常会比较低，因此需要对其进行加热之后再将其排出。因为此项脱硫技术属于气液反应，其反应速度非常快，脱硫效率非常高，且添加剂也具有很高的使用效率，所以此项技术在当今的锅炉烟气脱硫处理中很受欢迎。

在湿法烟气脱硫技术中，最为常用的一种技术形式是石灰/石灰石和石膏相结合的湿法脱硫，该技术的主要原理是将石灰或者是石灰石浆液作为脱硫剂，将其投入到吸收塔中，对含有二氧化硫的锅炉烟气进行喷淋洗涤，让烟气中含有的二氧化硫和浆液中含有的亚硫酸钙发生反应，从而形成硫酸钙，并将烟气内含有的部分HF、HCl以及粉尘颗粒物去除。在锅炉烟气经过此项脱硫处理之后，需要从除雾器中通过，使其中含有的细小雾滴被去除，再通过热交换器对其进行加热升温处理，然后便可直接排放出去[6]。该技术具有非常广泛的适用范围，吸收剂利用率和脱硫效率都非常高，且设备运转具有良好的可靠性，加之其脱硫剂的来源丰富、价格低廉，因此该技术在当今的锅炉烟气脱硫处理中具有非常好的应用优势。

表1 该公司锅炉烟气除尘脱硫技术应用之后的除尘脱硫处理监测数据

4 锅炉烟气除尘脱硫技术应用实例分析

某公司于2020年将石灰石湿法除尘脱硫装置应用到了其循环流化床燃烧锅炉烟气处理中。在通过该设备进行除尘脱硫处理之前，该公司中的循环流化床燃烧锅炉中应用的燃料质量不够好，灰分含量较大，因此其锅炉烟气中的粉尘颗粒物含量也比较高，对周边居民的正常生活造成了严重的影响；加之烟气中的硫化物含量很高，对周边大气环境的危害程度也比较大。在引进了石灰石湿法除尘脱硫装置之后，该公司在燃烧锅炉中应用了固硫脱硫技术，先通过原有的多管旋风式除尘器进行干法除尘，然后再对石灰石湿法除尘脱硫装置加以合理应用。通过这三种主要技术的结合，使得该公司中的循环流化床燃烧锅炉烟气中的粉尘颗粒物与硫化物都得到了有效处理，烟气净化效果良好。表1是该公司锅炉烟气除尘脱硫技术应用之后的除尘脱硫处理监测数据。

通过以上监测数据可知，在对除尘脱硫技术加以合理应用之后，该公司中的循环流化床锅炉烟气粉尘颗粒物以及二氧化硫都得到了良好净化，净化之后的烟气质量优于我国的一级排放标准。由此可见，现代典型的除尘脱硫技术在锅炉烟气净化处理中的应用优势十分显著。

5 结语

综上所述，科学合理的除尘脱硫技术选用可有效确保锅炉烟气的除尘脱硫效果，同时也可以将其他的一些有毒有害物质除去，从而实现锅炉烟气的有效净化，使其满足安全排放标准，尽最大限度降低锅炉烟气排放对大气环境的污染。因此，在燃烧锅炉的应用过程中，相关企业和技术人员一定要根据实际情况与实际需求，对除尘脱硫技术加以合理应用，以此来达到满意的锅炉烟气除尘脱硫效果。