吳磊

摘 要：該文簡要介紹了目前國內(nèi)中小型燃煤鍋爐的現(xiàn)狀與所面臨的問題，討論了國內(nèi)中小型燃煤鍋爐煙氣處理工藝現(xiàn)狀，以及脫硫除塵技術(shù)的研究進展。通過實地考察，結(jié)合石灰石雙效脫硫除塵一體化技術(shù)優(yōu)勢，重點探討了其在中小型燃煤鍋爐的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：石灰石 脫硫除塵技術(shù) 煙氣

中圖分類號：X701.3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（c）-0003-02

煤炭是我國的主要能源，根據(jù)BP公司發(fā)布的2012年世界能源統(tǒng)計[1]，2011年全球能源消費總量增長2.5%，其中增幅的71%來自中國，且中國煤炭消費總量同比增長9.7%，占全球煤炭消費總量的49.5%，使得中國成為最大的能源消費國和煤炭消費國。以煤為主的能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)在我國未來相當(dāng)長時期內(nèi)難以改變，同時，隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，煤炭生產(chǎn)和利用引發(fā)的環(huán)境、碳排放等問題也將會日益突出。

1 中小型燃煤鍋爐現(xiàn)狀與面臨的問題

目前全國共有16萬座以上燃煤工業(yè)窯爐，主要集中在建材、冶金、化工及陶瓷等行業(yè)，年耗煤量即達到3億噸。工業(yè)燃煤窯爐平均熱效率僅40%左右，比國外先進水平低10%～30%。主要用于水泥、磚瓦、石灰等生產(chǎn)，普遍存在規(guī)模小、裝備陳舊、技術(shù)落后、運行管理粗放、污染環(huán)境等情況。

近年來，國內(nèi)一些城市和地區(qū)采取了熱電聯(lián)供、鍋爐大型化或集中供熱、清潔燃料（天然氣、液化石油氣等）替代等措施，一定程度上緩解了燃煤污染。整體而言，我國的工業(yè)鍋爐呈現(xiàn)容量小、效率低、排放高的特點。燃煤工業(yè)鍋爐以層燃式鏈條爐為主，占90%以上，其次為層燃式往復(fù)爐，以及流化床、拋煤機爐和煤粉爐。

2 中小型燃煤鍋爐煙氣處理工藝現(xiàn)狀、脫硫除塵工藝的研究進展

我國中小型工業(yè)鍋爐和生活鍋爐量大面廣，且主要分布于人口相對集中的大中城市，其污染物多屬低空排放，難以及時擴散，對人們的身體健康和環(huán)境危害更為直接。

中小型工業(yè)鍋爐排放的灰塵和二氧化硫總量較大，但控制其排放造成污染的措施有限，由于資金、場地等條件受限，脫硫形式主要有：濕式旋風(fēng)除塵脫硫技術(shù)、濕式?jīng)_旋式除塵脫硫技術(shù)、水幕麻石除塵脫硫裝置等，其共同特點是結(jié)構(gòu)簡單，價格低，操作維護方便，但存在脫硫效率低，煙塵排放濃度高等缺點。隨著我國大氣排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，以上幾種方法，已經(jīng)無法滿足環(huán)保要求。對中小型鍋爐煙氣排放的控制還不能同大型電站那樣投入大量的資金，而且就中小型鍋爐而言，不能忽略實際，完全照搬大型電站煙氣除塵脫硫的方法和技術(shù)，必需立足國內(nèi)現(xiàn)實情況，緊密結(jié)合國情，結(jié)合目前企業(yè)經(jīng)濟承受能力和管理技術(shù)水平以及國家的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，研制和開發(fā)投資省、運行費用低、便于管理、技術(shù)可靠、凈化度高、具有真正實用價值和推廣前景的除塵脫硫一體化設(shè)備。這對緩解我國空氣污染狀況，促進國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展具有重大的意義。

3 石灰石脫硫除塵一體化技術(shù)

該技術(shù)采用廉價的石灰石原料，將其破碎到10 mm以下與燃煤同步送入爐排煤層。高溫火焰將石灰石分解形成氧化鈣，氧化鈣與爐內(nèi)的二氧化硫進行第一次反應(yīng)（脫硫效率達到20%左右）。混有石灰的煤渣排出爐底，被沖渣水帶入渣池。石灰融入沖渣水，生成堿性的氫氧化鈣溶液。渣池內(nèi)的沖渣水沉淀后將澄清的堿性水用泵打入脫硫除塵洗滌塔，煙氣在塔中被噴淋堿水洗滌脫硫除塵，形成第二次濕法脫硫過程（脫硫效率高于98%）。石灰石雙效脫硫技術(shù)主要有以下技術(shù)優(yōu)勢：（1）減少燃煤煙氣粉塵和二氧化硫排放量；（2）對比其他除塵脫硫技術(shù)更加節(jié)電，節(jié)水，且無排放污水；（3）操作難度低，勞動量??；（4）運行穩(wěn)定，維修工作量?。唬?）在煙氣同等排放標(biāo)準(zhǔn)下，投資更省，運行費用更低。

4 技術(shù)應(yīng)用分析

為探討此技術(shù)應(yīng)用的可行性，筆者綜合考察了山東省某市幾所中小型燃煤循環(huán)流化床電廠鍋爐，通過與現(xiàn)場技術(shù)人員探討，結(jié)合現(xiàn)場條件以及當(dāng)?shù)丨h(huán)保技術(shù)要求，進一步論證了該技術(shù)在中小型電廠應(yīng)用的可行性。

甲電廠鍋爐為2臺75 t/h，一臺40 t/h鍋爐，采用3臺抽汽式機組，機組功率為6 MW。脫硫工藝采取爐內(nèi)直接噴鈣粉，將石灰石粉末直接通過專門管道噴入鍋爐內(nèi)部。鍋爐燃燒煤泥為主，煤含硫0.5%以下，爐內(nèi)脫硫鈣硫比在4以上。目前，當(dāng)?shù)責(zé)煔馀欧艠?biāo)準(zhǔn)分別為二氧化硫：200 mg/m3，氮氧化物200 mg/m3，煙塵30 mg/m3?，F(xiàn)場考察發(fā)現(xiàn)甲電廠只有二氧化硫排放達到標(biāo)準(zhǔn)，氮氧化物和煙塵超標(biāo)較為嚴(yán)重，與有關(guān)技術(shù)人員了解后發(fā)現(xiàn)，其循環(huán)流化床床溫較高，實際運行時，床溫達1 100℃。目前電廠目前運行環(huán)保壓力較大，由于脫硫工藝簡單，電廠為達到環(huán)保要求，正逐漸加大脫硫鈣硫比，進一步增加成本，但除塵效果仍不能滿足當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求。電廠廠區(qū)布置合理，留有一定的建筑空間，可為石灰石雙效脫硫除塵技術(shù)中澄清池等相關(guān)設(shè)施布置提供空間，且與現(xiàn)場工作人員交流了解到，電廠引風(fēng)機壓頭與該技術(shù)要求契合，可直接采用該技術(shù)，減少改造費用，達到環(huán)保要求，進一步緩解電廠環(huán)保壓力、節(jié)省投資且便于操作。

乙電廠鍋爐為3臺40 t/h鍋爐，采用3臺抽汽式機組，機組功率為6 MW。鍋爐燃燒煤矸石為主，混燒煤泥。脫硫工藝同樣采取爐內(nèi)直接噴鈣粉，將石灰石粉末直接通過專門管道噴入鍋爐內(nèi)部。煤含硫0.5%以下，灰含量30%～50%，爐溫控制在900℃左右，爐內(nèi)脫硫鈣硫比在4以上。其煙氣排放中氮氧化物和煙塵均超標(biāo)較為嚴(yán)重，目前廠內(nèi)正改建電袋除塵器，以期達到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，考察發(fā)現(xiàn)雖然乙電廠廠區(qū)布置較為緊湊，但是仍有可利用空間，與現(xiàn)場工作人員交流了解，其現(xiàn)場可進一步提供布置澄清池的場所及相關(guān)設(shè)施，且引風(fēng)機壓頭與該技術(shù)要求契合，如能采用該工藝，可有效解決企業(yè)目前所面臨的問題，在投資收益方面也更具優(yōu)勢。

丙電廠為2臺75 t/h鍋爐，1臺35 t/h鍋爐，采用3臺抽汽式機組，兩臺機組功率為6 MW，一臺為12 MW，是國內(nèi)鍋爐第一個燃燒煤泥為主的發(fā)電項目。電廠目前脫硫工藝采用氨法脫硫，脫硫效果較好，但是存在較為嚴(yán)重的液氨逃逸，且由于設(shè)備容易磨損、腐蝕，檢修不方便，運行維護成本較高，每年的維護費用占據(jù)電廠很大的一部分投資。雖然氨法脫硫可以達到預(yù)期的效果，但是對于中小型電廠而言，投資回報效果不理想。

考察發(fā)現(xiàn)，三個電廠分別通過直接噴鈣粉、氨法脫硫等工藝保證其煙氣硫排放達到地方標(biāo)準(zhǔn)，但是煙塵、以及氮氧化物的排放效果都不盡如人意，而且如果要進一步降低煙氣硫排放，勢必要以提高鈣硫比、增加投資為代價，對于中小型燃煤鍋爐而言增加投資負擔(dān)，其技術(shù)工藝有進一步改進的空間。采用石灰石雙效脫硫除塵一體化工藝，在節(jié)能降耗，節(jié)省投資方面有一定的優(yōu)勢，而且塵、硫混除，煙塵排放達到30 mg/m3以內(nèi)；SO2排放50 mg/m3以內(nèi)，對于中小型電廠而言，是一種更為經(jīng)濟合理的方法。另一方面，該脫硫工藝要求煤渣隨沖渣水送入渣池，最后產(chǎn)物為濕灰，對于多數(shù)企業(yè)而言灰渣這一資源無法繼續(xù)利用，因此可以采用部分灰渣入池的方案，在不影響脫硫效果的前提下，保證企業(yè)的綜合效益。該技術(shù)對于電廠要求不高，特別是對于場地有限的中小型電廠，只需提供澄清池布置空間，技術(shù)改造相對比較簡易。

5 結(jié)語

中小型燃煤鍋爐除塵脫硫設(shè)備的研究與開發(fā)不能脫離我國國情，要緊密結(jié)合目前企業(yè)經(jīng)濟承受能力和管理技術(shù)水平以及國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求，研究開發(fā)價格便宜、管理簡單、運行費低、除塵效率高、脫硫效率高的除塵脫硫設(shè)備。通過考察分析論證，石灰石雙效脫硫除塵一體化工藝在技術(shù)上可以應(yīng)用于中小型循環(huán)流化床鍋爐，由于其潔凈度高，操作難度小，投資成本省的優(yōu)點，結(jié)合各地方煙氣處理情況，可以在中小型燃煤鍋爐推廣實施。

參考文獻

[1] 趙欽新，王善武.我國工業(yè)鍋爐未來發(fā)展分析[J].工業(yè)鍋爐，2007（1）：6-14.

[2] 張翠清，杜銘華，郭治，愈珠峰.工業(yè)鍋爐及窯爐節(jié)能減排技術(shù)途徑與關(guān)鍵問題分析[J].中國能源，2008，30（2）：17-20.

[3] 機械工業(yè)聯(lián)合會.中國機械工業(yè)年鑒2002[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.