淺談環(huán)境保護與鍋爐煙氣脫硫除塵技術(shù)

王 鵬

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院，山西 太原 030001)

由于我國燃料結(jié)構(gòu)以煤為主的特點，致使目前大氣污染仍以煤煙型污染為主。其中塵和酸雨危害最大，且污染程度還在加劇。因此，控制燃煤煙塵和SO2，對改善大氣污染狀況至關(guān)重要［1］。

1 煙氣脫硫方法簡介

通過對國內(nèi)外脫硫技術(shù)以及國內(nèi)電力行業(yè)引進脫硫工藝試點廠情況的分析研究，目前脫硫方法一般可劃分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫等3類。

其中燃燒后脫硫，又稱煙氣脫硫(Flue gas desulfurization，簡稱FGD)，在FGD技術(shù)中，按脫硫劑的種類劃分，可分為以下五種方法：以CaCO3(石灰石)為基礎(chǔ)的鈣法，以MgO為基礎(chǔ)的鎂法，以Na2SO3為基礎(chǔ)的鈉法，以NH3為基礎(chǔ)的氨法，以有機堿為基礎(chǔ)的有機堿法。世界上普遍使用的商業(yè)化技術(shù)是鈣法，所占比例在90%以上。按吸收劑及脫硫產(chǎn)物在脫硫過程中的干濕狀態(tài)又可將脫硫技術(shù)分為濕法、干法和半干(半濕)法。濕法FGD技術(shù)是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態(tài)下脫硫和處理脫硫產(chǎn)物，該法具有脫硫反應(yīng)速度快、設(shè)備簡單、脫硫效率高等優(yōu)點，但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題。干法FGD技術(shù)的脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干狀態(tài)下進行，該法具有無污水廢酸排出、設(shè)備腐蝕程度較輕，煙氣在凈化過程中無明顯降溫、凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴散、二次污染少等優(yōu)點，但存在脫硫效率低，反應(yīng)速度較慢、設(shè)備龐大等問題。半干法FGD技術(shù)是指脫硫劑在干燥狀態(tài)下脫硫、在濕狀態(tài)下再生(如水洗活性炭再生流程)，或者在濕狀態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物(如噴霧干燥法)的煙氣脫硫技術(shù)。特別是在濕狀態(tài)下脫硫、在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物的半干法，以其既有濕法脫硫反應(yīng)速度快、脫硫效率高的優(yōu)點，又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產(chǎn)物易于處理的優(yōu)勢而受到人們廣泛的關(guān)注。按脫硫產(chǎn)物的用途，可分為拋棄法和回收法兩種［2］。其中煙氣脫硫(FGD)被認為是控制SO2最行之有效的途徑。

2 煙氣脫硫的基本原理

煙氣中的SO2實質(zhì)上是酸性的，可以通過與適當?shù)膲A性物質(zhì)反應(yīng)從煙氣中脫除SO2。

所用的堿性物質(zhì)與煙道中的SO2發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生了一種亞硫酸鹽和硫酸鹽的混合物(根據(jù)所用的堿性物質(zhì)不同，這些鹽可能是鈣鹽、鈉鹽、鎂鹽或銨鹽)。亞硫酸鹽和硫酸鹽間的比率取決于工藝條件，在某些工藝中，所有亞硫酸鹽都轉(zhuǎn)化成硫酸鹽。

3 煙氣脫硫的化學機理

濕法煙氣脫硫有石灰石/石灰—石膏法煙氣脫硫工藝、雙堿法煙氣脫硫技術(shù)等。

石灰石/石灰—石膏法主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)等漿液作洗滌劑，在反應(yīng)塔中對煙氣進行洗滌，從而除去煙氣中的SO2。其主要優(yōu)點是能廣泛地進行商品化開發(fā)，且其吸收劑的資源豐富，成本低廉，廢渣既可拋棄，也可作為商品石膏回收。

雙堿法煙氣脫硫技術(shù)是利用氫氧化鈉溶液作為啟動脫硫劑，配制好的氫氧化鈉溶液直接打入脫硫塔洗滌脫除煙氣中SO2來達到煙氣脫硫的目的，然后脫硫產(chǎn)物經(jīng)脫硫劑再生池還原成氫氧化鈉再打回脫硫塔內(nèi)循環(huán)使用。脫硫工藝主要包括5個部分：①吸收劑制備與補充;②吸收劑漿液噴淋;③塔內(nèi)霧滴與煙氣接觸混合;④再生池漿液還原鈉基堿;⑤石膏脫水處理［3］。

雙堿法煙氣脫硫工藝同石灰石/石灰等其他濕法脫硫反應(yīng)機理類似，主要反應(yīng)為煙氣中的SO2先溶解于吸收液中，然后離解成H+和HSO－3;使用Na2CO3或NaOH液吸收煙氣中的SO2，生成HS、S與S。

4 玉和泰煤礦鍋爐運行情況

此項目的鍋爐(6臺共計19.5t/h)主要冬季運行，用于采暖。其運行制度為采暖期(132天)運行，每天運行16小時，采用環(huán)保設(shè)施為SMC高效堿法脫硫水膜除塵器，除塵效率95%，脫硫效率55%。鍋爐燃用該礦2號、3號混煤，灰分：19.23%，硫分：0.42%，發(fā)熱值：22448.73KJ/kg。經(jīng)計算，煙塵排放濃度81mg/m3＜200mg/Nm3，排放量為6.23t/a，SO2排放濃度273mg/m3＜900mg/Nm3，排放量為19.31t/a，滿足《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271－2001)中二類區(qū)Ⅱ時段標準要求。

但是，隨著新《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271－2014)頒布，要求“10t/h以上在用蒸汽鍋爐和7MW以上在用熱水鍋爐2015年9月30日前執(zhí)行GB13271－2001中規(guī)定的排放限值，10t/h及以下在用蒸汽鍋爐和7MW及以下在用熱水鍋爐2016年6月30日前執(zhí)行GB13271－2001中規(guī)定的排放限值?！北卷椖康腻仩t屬于“10t/h及以下在用蒸汽鍋爐和7MW及以下在用熱水鍋爐”，現(xiàn)在鍋爐的煙塵排放濃度不能滿足新標準的要求，新舊標準對比見表1。為此，需要對脫硫除塵設(shè)施進行改造。

表1 新舊鍋爐大氣污染物排放標準對比(部分內(nèi)容)

5 鍋爐脫硫除塵裝備改造方案

(1)目前鍋爐脫硫除塵器設(shè)施情況

工業(yè)場地鍋爐配置SMC高效堿法水膜脫硫除塵器;存在問題是加堿設(shè)施不完善，根據(jù)《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271－2014)表1中標準要求，煙塵(顆粒物)排放濃度較高，不能滿足新標準要求。

(2)改造方案

針對上述情況，結(jié)合現(xiàn)行的環(huán)保要求，本次將現(xiàn)有脫硫工藝改造為雙堿法脫硫工藝，增設(shè)安裝布袋除塵器，確保滿足排放標準。

2016年7月1日后，執(zhí)行《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271－2014)表1中標準，根據(jù)要求針對目前的脫硫工藝進行整改，增設(shè)布袋除塵設(shè)施，其除塵效率為97%，脫硫效率為70%，經(jīng)計算，煙塵排放濃度48mg/m3＜80mg/Nm3，其排放量為3.83t/a，SO2排放濃度181mg/m3＜400mg/Nm3，其排放量為14.44t/a，NOx排放濃度180mg/m3＜400mg/Nm3，滿足《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271－2014)表1中的標準要求。除塵脫硫工藝改造前后污染物排放情況見表2。

表2 除塵脫硫工藝改造前后污染物排放對照表

由表2可知，SO2在改造后比改造前排放濃度降低，排放量減少4.87t/a，煙塵在改造后比改造前排放濃度也降低了，排放量減少2.4t/a。

6 結(jié)論

改造具有處理效果好的煙氣脫硫技術(shù)是企業(yè)及環(huán)保工作者的目標和追求。在未改造前，該企業(yè)鍋爐配置的SMC高效堿法水膜脫硫除塵器不同程度地存在著下列問題：①除塵效率不太高;②脫硫系統(tǒng)設(shè)備不完善。由此該企業(yè)鍋爐煙塵排放濃度不能滿足新《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271－2014)要求，本文介紹的改造方案能解決上述問題，達到國家要求的環(huán)保排放標準，并且減少了二氧化硫和煙塵的排放。

［1］張楊帆，李定龍，王晉.我國煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢［J］.環(huán)境科學與管理，2006，31(04)：124－128.

［2］車雷.煙氣脫硫技術(shù)及濕法FGD工藝.高橋石化［J］.2006，(6)：51－51.

［3］劉洪富.鈉鈣雙堿法煙氣脫硫技術(shù)及特點［J］.黑龍江科技信息，2009，(25)：41－41.