引言随着经济技术的发展,我国在工业方面,尤其是在锅炉的生产和制造方面,正朝着世界高水平方向迈进。锅炉依照使用燃料可分为:燃煤锅炉、燃气锅炉以及燃油锅炉等。目前常用锅炉燃料为煤炭。煤炭在燃烧过程中能够产生大气的污染气体,如烟尘、二氧化硫、二氧化氮、氮氧化物及汞化物等[1-2],这些污染物在国家排放标准中均有规定,只有达到排放标准才能够排放。为更好地提升工业锅炉使用价值,发挥工业锅炉最佳使用方式,应对工业锅炉使用过程中产生的污染物进行治理[3]。文中分析烟尘和二氧化硫的治理方式,以提升燃煤锅炉大气污染的治理水平,为环境污染减轻压力提供参考。1我国燃煤工业锅炉大气污染物治理早期发展1.1烟尘我国对锅炉烟尘污染的治理工作始于1970年。治理初期,常用处理设备为旋风除尘器,其成本低、结构简单,适用于处理部分高浓度或大流量气体,多用于锅炉烟气处理,但除尘效率低,达不到高效除尘目的。近年来,随着环保要求更加严格,需加大新型除尘器的研发力度。湿式除尘器可有效捕集细小颗粒,将除尘器的除尘效率提升到一个较高程度,可达95%[1],远超旋风除尘器。鉴于上述结果,国内部分企业转向投入使用新型湿式除尘器。此外,部分企业选择在满足当地排放标准的前提下,通过改进原有除尘机型,提高除尘效率,促进除尘器发展,增加污染物处理效果。1.2二氧化硫就燃煤锅炉而言,二氧化硫处理依据燃烧过程可分为3类:(1)燃烧前脱硫技术,即洗煤技术。洗煤能够有效削减煤料的含硫量,该技术得到广泛应用,全国每年洗煤量可达15 亿t。(2)燃烧过程中脱硫技术。包括固硫煤燃烧等多种技术,实际应用中脱硫效率可达50%,不仅可以减少烟尘和粉尘排放,而且可以节约煤炭,对控制污染物具有很大帮助。这项技术适用于中小型锅炉,很多领域均有广泛应用。(3)燃烧后脱硫技术。对锅炉尾部的部分烟气进行脱硫,以达到净化烟气目的,主要包括氨法和石灰脱硫技术[2]。该技术在当前世界工业条件下已达到大规模商业化目的,无论从技术角度还是成本角度考虑,未来锅炉烟气处理方向均应优先考虑烟气脱硫技术。2锅炉大气污染物排放标准分析当前我国锅炉大气污染物的排放标准中规定新建锅炉大气污染物排放浓度,如燃煤锅炉在颗粒物、二氧化氮、氮氧化物、汞及其化合物等排放限值分别为50 mg/m3、300 mg/m3、300 mg/m3、0.05 mg/m3,大气污染特别排放限值为30 mg/m3、200 mg/m3、200 mg/m3、0.05 mg/m3,燃煤工业锅炉的大气污染物排放标准一般按照国家规定的标准执行,部分城市或省份具有地方制定的燃煤工业锅炉的大气污染物排放标准。结合国家和地方标准,企业才能够更好地将大气污染物排放量控制在合理范围内,为大气环境的治理减少困难。3燃煤工业锅炉大气污染物治理技术分析某地区的燃煤工业锅炉的污染物排放总量如表1所示。基于表1排放标准限值,现对两类现代燃煤工业锅炉大气污染物治理技术进行分析。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.022.T001表1某地区的燃煤工业锅炉的污染物排放总量指标全厂合计电站锅炉工业锅炉工业炉窑钢铁重点工序熟料生产石化重点工序储罐装载固体物料堆存其他废气设施/设备装置数/个—637 2222 4052258733962—工业废气排放量×106/万m3517.74915.1895.081100.4115.4861.1741.379——389.030二氧化硫产生量/万t12.62311.5690.4450.21500.0780.210——0.103二氧化硫排放量/万t0.7840.5830.0880.03400.0210.018——0.039氮氧化物产生量/万t4.8193.5570.2400.28400.5030.128——0.104氮氧化物排放量/万t1.3930.7580.1430.15400.1900.054——0.090颗粒物产生量/万t273.100172.1124.9230.54110.06458.0140.072—4.11723.254颗粒物排放量/万t3.5090.1080.0290.0680.0400.0600.009—0.7942.398注:“—”表示无此项。(1)烟尘治理技术。与电厂发电锅炉相比,工业燃煤锅炉烟气较少、废气排放量较少,均少于30 mg/m3[3]。科学管理烟尘,需要选择具有适用性的除尘器处理装置。常用的一种为静电除尘器,是基于高压电场使得粒子带电,在库仑力作用下,粒子与电流分离,实现粒子捕集的一个装置。对于静电除尘器而言,可以捕集细小粉尘或雾状水滴,除尘效率高达99%;可大幅降低烟尘排放浓度,具有效率高、能耗低、使用方便、维护费用低等优点;可为燃煤发电企业节省资金;阻力较小,可处理含有高温或高压粉尘气流,对颗粒物的控制效果较好。需要注意的是:静电除尘器存在一定缺点,如设备体积较大,占地面积较大,企业必须一次性投入大量资金。另一种为袋式过滤器,是一种干式高效除尘器,由纺织面料制成,由袋式过滤器滤芯收集达到除尘效果。原理为粉尘通过滤布完成筛分、惯性和附着过程,具有代表性的袋式除尘器多数由过滤室或洁净室组成。袋式除尘器的除尘效果不受煤种因素、粉尘浓度的影响,具有除尘效率较高的优点。但与电除尘器相比,具有阻力大,对烟气温度的适应性不高,设备操作人员必须进行高温防护等缺点。因此,烟尘处理工艺中,必须根据工业锅炉实际情况科学选择除尘器,获得最佳效果。(2)二氧化硫治理技术。为使烟气二氧化硫排放达标,在进行排放控制作业时,常采用高效可靠的湿法脱硫技术。抹灰法:这种烟气脱硫原理以煅烧石灰石为基础,以水溶液为脱硫剂,吸收后喷洒特定试剂与烟气中的二氧化硫反应,生成硫酸钙[4],从而有效去除烟气中存在的二氧化硫。该技术优点为适用范围广,可用于各种类型或范围的煤种,提高脱硫效率,提高吸收剂利用率;设施利用率较高,相对于一般技术和设施,抹灰法可以有效应用于煤类设施,处理工作更加稳定,同时脱硫剂石灰石资源丰富,价格相对便宜。氨法:使用氨水作为脱硫吸收剂,与吸收塔废气接触,相互充分混合反应,生成亚硫酸铵等物质。氨法是一种较为成熟的脱硫技术,系统无污染和堵塞,二氧化硫吸收效率高,投资成本低。4燃煤工业锅炉大气污染物治理技术选择(1)烟气污染物去除与燃煤控制协调处理。烧结过程中,烟气量大,污染物种类多,含量波动大,烟气温度低[5]。为实现烟气处理过程中污染物去除与煤控的协调统一,需要通过数据分析,统筹考虑煤控量成本、环保设备价格与设备运行费用、公司运营情况等关系,通过有效控制煤量,达到协同治理目的,通过选择可靠的技术、经济和环境效益协调的技术路径减轻企业负担。(2)湿法脱硫与除尘器的同时处理。湿法脱硫是我国燃煤电厂常用的一种脱硫方法。是将石灰石或生石灰与大量水混合,形成石灰石或石灰碱性乳状液,从脱硫塔顶部喷出。在锅炉的作用下,含有大量二氧化硫的酸性烟气自下而上与石灰石或熟石灰在碱性液滴中反应被吸收,生成石膏状硫酸盐,随着液滴滴落到脱硫塔底部后收集并移除[6]。湿法脱硫与除尘器同时处理,可使烟气处理更方便,提高脱硫设备的应用效果,提高除尘率。此外,可以根据湿法脱硫的具体工艺配置人员,对于烟气处理,通过湿法脱硫和除尘器的系统化处理,可实现实用的同步处理[7]。(3)烟气脱硝与低碳燃烧的同步处理。烟气脱硝技术一般指烟气的后端脱硝,包括选择性催化还原、选择性非催化还原和氧化脱硝。随着我国环保标准的提高,部分传统的废气脱硝工艺已不能够满足严格的减排要求[8]。臭氧氧化脱硝技术是较好的选择。先进的臭氧氧化技术可以去除烟气中的氮氧化物以及其他有害污染物。实践证明,臭氧氧化脱硝技术可以满足新的烟气排放标准。当前大型臭氧设备已实现国产化,采用臭氧氧化脱硝技术可大大降低初期投资。目前,臭氧氧化脱硝技术已应用于国内多家火力发电厂,取得优异的脱硝效果,逐步成为火力发电厂脱硝主要技术之一[9]。不同煤燃烧产生不同污染物,在处理燃煤烟气时,需要注意各类煤的燃烧效率。一般而言,应优先使用低碳燃烧煤,从根本上减少污染物排放,通过烟气脱硝进一步优化整体燃烧设计,实现燃煤燃烧气体的协调处理[10-13]。5结语在治理燃煤锅炉大气污染过程中,选择合理的治理技术非常重要。文中提供3种治理建议:(1)烟气污染物去除与燃煤控制协调处理;(2)湿法脱硫除尘器的同时处理;(3)烟气脱硝与低碳燃烧的同步处理。采用这3种处理方式,可以有效地进行大气污染物排放量的控制,降低环境污染程度。

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