浅谈环境保护与锅炉烟气脱硫除尘技术

王 鹏

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001)

由于我国燃料结构以煤为主的特点，致使目前大气污染仍以煤烟型污染为主。其中尘和酸雨危害最大，且污染程度还在加剧。因此，控制燃煤烟尘和SO2，对改善大气污染状况至关重要［1］。

1 烟气脱硫方法简介

通过对国内外脱硫技术以及国内电力行业引进脱硫工艺试点厂情况的分析研究，目前脱硫方法一般可划分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫等3类。

其中燃烧后脱硫，又称烟气脱硫(Flue gas desulfurization，简称FGD)，在FGD技术中，按脱硫剂的种类划分，可分为以下五种方法：以CaCO3(石灰石)为基础的钙法，以MgO为基础的镁法，以Na2SO3为基础的钠法，以NH3为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。世界上普遍使用的商业化技术是钙法，所占比例在90%以上。按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干(半湿)法。湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物，该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行，该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻，烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题。半干法FGD技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生(如水洗活性炭再生流程)，或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物(如喷雾干燥法)的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。按脱硫产物的用途，可分为抛弃法和回收法两种［2］。其中烟气脱硫(FGD)被认为是控制SO2最行之有效的途径。

2 烟气脱硫的基本原理

烟气中的SO2实质上是酸性的，可以通过与适当的碱性物质反应从烟气中脱除SO2。

所用的碱性物质与烟道中的SO2发生反应，产生了一种亚硫酸盐和硫酸盐的混合物(根据所用的碱性物质不同，这些盐可能是钙盐、钠盐、镁盐或铵盐)。亚硫酸盐和硫酸盐间的比率取决于工艺条件，在某些工艺中，所有亚硫酸盐都转化成硫酸盐。

3 烟气脱硫的化学机理

湿法烟气脱硫有石灰石/石灰—石膏法烟气脱硫工艺、双碱法烟气脱硫技术等。

石灰石/石灰—石膏法主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)等浆液作洗涤剂，在反应塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO2。其主要优点是能广泛地进行商品化开发，且其吸收剂的资源丰富，成本低廉，废渣既可抛弃，也可作为商品石膏回收。

双碱法烟气脱硫技术是利用氢氧化钠溶液作为启动脱硫剂，配制好的氢氧化钠溶液直接打入脱硫塔洗涤脱除烟气中SO2来达到烟气脱硫的目的，然后脱硫产物经脱硫剂再生池还原成氢氧化钠再打回脱硫塔内循环使用。脱硫工艺主要包括5个部分：①吸收剂制备与补充;②吸收剂浆液喷淋;③塔内雾滴与烟气接触混合;④再生池浆液还原钠基碱;⑤石膏脱水处理［3］。

双碱法烟气脱硫工艺同石灰石/石灰等其他湿法脱硫反应机理类似，主要反应为烟气中的SO2先溶解于吸收液中，然后离解成H+和HSO－3;使用Na2CO3或NaOH液吸收烟气中的SO2，生成HS、S与S。

4 玉和泰煤矿锅炉运行情况

此项目的锅炉(6台共计19.5t/h)主要冬季运行，用于采暖。其运行制度为采暖期(132天)运行，每天运行16小时，采用环保设施为SMC高效碱法脱硫水膜除尘器，除尘效率95%，脱硫效率55%。锅炉燃用该矿2号、3号混煤，灰分：19.23%，硫分：0.42%，发热值：22448.73KJ/kg。经计算，烟尘排放浓度81mg/m3＜200mg/Nm3，排放量为6.23t/a，SO2排放浓度273mg/m3＜900mg/Nm3，排放量为19.31t/a，满足《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271－2001)中二类区Ⅱ时段标准要求。

但是，随着新《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271－2014)颁布，要求“10t/h以上在用蒸汽锅炉和7MW以上在用热水锅炉2015年9月30日前执行GB13271－2001中规定的排放限值，10t/h及以下在用蒸汽锅炉和7MW及以下在用热水锅炉2016年6月30日前执行GB13271－2001中规定的排放限值。”本项目的锅炉属于“10t/h及以下在用蒸汽锅炉和7MW及以下在用热水锅炉”，现在锅炉的烟尘排放浓度不能满足新标准的要求，新旧标准对比见表1。为此，需要对脱硫除尘设施进行改造。

表1 新旧锅炉大气污染物排放标准对比(部分内容)

5 锅炉脱硫除尘装备改造方案

(1)目前锅炉脱硫除尘器设施情况

工业场地锅炉配置SMC高效碱法水膜脱硫除尘器;存在问题是加碱设施不完善，根据《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271－2014)表1中标准要求，烟尘(颗粒物)排放浓度较高，不能满足新标准要求。

(2)改造方案

针对上述情况，结合现行的环保要求，本次将现有脱硫工艺改造为双碱法脱硫工艺，增设安装布袋除尘器，确保满足排放标准。

2016年7月1日后，执行《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271－2014)表1中标准，根据要求针对目前的脱硫工艺进行整改，增设布袋除尘设施，其除尘效率为97%，脱硫效率为70%，经计算，烟尘排放浓度48mg/m3＜80mg/Nm3，其排放量为3.83t/a，SO2排放浓度181mg/m3＜400mg/Nm3，其排放量为14.44t/a，NOx排放浓度180mg/m3＜400mg/Nm3，满足《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271－2014)表1中的标准要求。除尘脱硫工艺改造前后污染物排放情况见表2。

表2 除尘脱硫工艺改造前后污染物排放对照表

由表2可知，SO2在改造后比改造前排放浓度降低，排放量减少4.87t/a，烟尘在改造后比改造前排放浓度也降低了，排放量减少2.4t/a。

6 结论

改造具有处理效果好的烟气脱硫技术是企业及环保工作者的目标和追求。在未改造前，该企业锅炉配置的SMC高效碱法水膜脱硫除尘器不同程度地存在着下列问题：①除尘效率不太高;②脱硫系统设备不完善。由此该企业锅炉烟尘排放浓度不能满足新《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271－2014)要求，本文介绍的改造方案能解决上述问题，达到国家要求的环保排放标准，并且减少了二氧化硫和烟尘的排放。

［1］张杨帆，李定龙，王晋.我国烟气脱硫技术的发展现状与趋势［J］.环境科学与管理，2006，31(04)：124－128.

［2］车雷.烟气脱硫技术及湿法FGD工艺.高桥石化［J］.2006，(6)：51－51.

［3］刘洪富.钠钙双碱法烟气脱硫技术及特点［J］.黑龙江科技信息，2009，(25)：41－41.