徐堯，黃璞，王沖

中鋼集團(tuán)天澄環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆蔽錆h，430205

0 引言

我國目前的燃燒鍋爐數(shù)量多、規(guī)模大，因此大氣環(huán)境污染也比較嚴(yán)重。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致大氣環(huán)境污染的主要鍋爐煙氣成分包括一些懸浮在大氣中的細(xì)小顆粒物以及硫化物（以SO2為主）。因此，在鍋爐煙氣排放之前，相關(guān)單位和技術(shù)人員需通過合理的技術(shù)措施來進(jìn)行除塵脫硫處理，其中的顆粒物和硫化物達(dá)標(biāo)之后才可以排放。通過這樣的方式，使鍋爐煙氣對大氣環(huán)境的污染得以有效控制。

1 鍋爐煙氣除塵脫硫技術(shù)概述

1.1 應(yīng)用意義

在當(dāng)今，大氣環(huán)境污染問題已經(jīng)尤為嚴(yán)重，PM2.5等大量可吸入顆粒物以及硫化物含量的增加導(dǎo)致大氣環(huán)境問題愈發(fā)惡化。這樣的情況如果得不到有效控制，不僅會影響到大氣環(huán)境質(zhì)量的保持，同時(shí)也會對人體健康造成嚴(yán)重威脅。而在眾多的大氣環(huán)境污染源中，鍋爐煙氣排放是最主要的一種。因此，應(yīng)加強(qiáng)鍋爐煙氣除塵脫硫技術(shù)的研究，并使其在相關(guān)企業(yè)中得以良好應(yīng)用，使鍋爐煙氣中的固體顆粒物含量以及硫化物含量得到良好控制，從而有效降低此類物質(zhì)在大氣環(huán)境中的排放量。這對于環(huán)境質(zhì)量提升、人體健康質(zhì)量提升以及社會經(jīng)濟(jì)與環(huán)境之間的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展都具有非常深遠(yuǎn)的意義。

1.2 發(fā)展趨勢

就目前來看，應(yīng)用在鍋爐煙氣除塵處理中的主要技術(shù)有三種：靜電除塵技術(shù)、水幕除塵技術(shù)及布袋除塵技術(shù)；脫硫處理中的主要技術(shù)也有三種：干法煙氣脫硫技術(shù)、半干法煙氣脫硫技術(shù)及濕法煙氣脫硫技術(shù)。雖然不同脫硫技術(shù)具有不同的工作原理，但是其應(yīng)用思路卻基本相同，都是對反應(yīng)塔內(nèi)的煙氣進(jìn)行洗滌，從而將其中的二氧化硫去除。這些除塵脫硫技術(shù)不僅有利于副產(chǎn)物的回收，同時(shí)也具有較好的經(jīng)濟(jì)性，且不會造成二次污染。憑借著這些優(yōu)勢，上述除塵脫硫技術(shù)在我國的燃燒鍋爐煙氣處理中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。近年來，以上述除塵脫硫技術(shù)為基礎(chǔ)的很多儀器設(shè)備也開始出現(xiàn)，并應(yīng)用到了具體的除塵脫硫處理工藝中。比如，干式噴霧脫硫器在除塵脫硫系統(tǒng)運(yùn)行正常的中小型燃燒鍋爐中十分適用；一體化除塵脫硫凈化設(shè)備可有效替代中小型燃燒鍋爐中應(yīng)用效果不理想的除塵脫硫系統(tǒng)，且在新型的中小燃燒鍋爐除塵脫硫中十分適用[1]。

2 鍋爐煙氣主要除塵技術(shù)的應(yīng)用

2.1 靜電除塵技術(shù)

鍋爐煙灰在運(yùn)動過程中會產(chǎn)生摩擦，從而產(chǎn)生靜電，其比電阻通常在1×104~5×104Ω之間。因此，通過靜電除塵技術(shù)的應(yīng)用，便可達(dá)到有效的煙氣除塵效果。在此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用中，其主要的工作原理是將高壓直流電施加到靜電除塵器兩極上，在鍋爐煙氣從此流過時(shí)，其中的負(fù)電荷便會在靜電除塵器兩極電場力作用下移動向正極板，從而吸附到電極板上被除去。靜電除塵工序主要有五個(gè)步驟：①通過高壓電場使鍋爐煙氣電離，從而讓其中形成大量的負(fù)電離子； ②通過靜電除塵器對鍋爐煙塵中的負(fù)電離子進(jìn)行獲?。虎弁ㄟ^靜電除塵器將大量的粉塵吸附在一起，從而形成帶有靜電的大顆粒粉塵；④讓大顆粒粉塵運(yùn)動到正極板，并吸附其上；⑤將正極板上吸附的灰塵清除[2]。而在具體應(yīng)用中，靜電除塵比電阻需要較靜電比電阻低，這樣才可以讓靜電除塵器中的極板和煙灰之間形成一定的電勢差，使煙灰顆粒在電場力作用下朝著極板運(yùn)動，從而達(dá)到良好的鍋爐煙氣除塵效果。

2.2 水幕除塵技術(shù)

水幕除塵技術(shù)主要是通過堿性液體來進(jìn)行鍋爐煙氣除塵處理，同時(shí)也具有一定的脫硫作用。通過防堵噴淋裝置進(jìn)行堿性液體的噴灑，從而將煙氣中的固體顆粒物和二氧化硫除去，達(dá)到良好的除塵和脫硫效果。圖1是水幕除塵技術(shù)的工藝流程示意圖。

在煙氣從燃燒鍋爐排出時(shí)，其溫度通常在155～200℃之間，其中的固體顆粒物以及二氧化硫等隨著煙氣進(jìn)入到水幕除塵工藝裝置中，便會隨著噴霧運(yùn)動。因煙氣的溫度比較高，所以在和噴霧混合之后就會呈現(xiàn)出潮濕的狀態(tài)，其中的熱量也會被噴霧吸收，剩余熱量將會在水霧烘干過程中通過引風(fēng)機(jī)進(jìn)入到煙囪，然后排出。煙氣在被水霧吸收之后會通過預(yù)熱器的出口進(jìn)入到霧化室內(nèi)，和堿水發(fā)生反應(yīng)，在從文丘管通過時(shí)，煙氣會由于流速過高而產(chǎn)生紊亂，其中直徑超過10μm的固體顆粒物會在水的重力作用下墜落到水面，從而達(dá)到良好的除塵凈化效果。而沒有被完全吸收的煙氣以及固體顆粒物則會隨著旋流板進(jìn)入到塔內(nèi)，和其中的液體接觸，從而被完全吸收。

2.3 布袋除塵技術(shù)

布袋除塵技術(shù)也是目前鍋爐煙氣除塵中的一種典型技術(shù)形式，其主要的除塵設(shè)備是箱式布袋除塵器。在此類除塵器的應(yīng)用中，其布袋材料與數(shù)量可按照粉塵實(shí)際大小來進(jìn)行合理選擇，將布袋整體設(shè)計(jì)為圓型，濾袋選用φ130型，袋籠的垂直度根據(jù)國標(biāo)設(shè)置。通過文丘里或彈簧使濾袋上端縮進(jìn)，以此來防止其內(nèi)部積灰。加工謹(jǐn)防阻流板設(shè)置在布袋除塵器中，可將煙灰直接吹入各個(gè)袋室，并將較大直徑的粉塵顆粒物直接分離至灰斗中，將較小直徑的粉塵顆粒物引入到中部箱體內(nèi)，使其被濾袋吸附[3]。煙氣在被過濾之后會進(jìn)入到另一個(gè)箱體內(nèi)，通過排風(fēng)管道排出。在此項(xiàng)技術(shù)的具體應(yīng)用中，伴隨著濾袋應(yīng)用率的不斷疊加，附著在濾袋上的粉塵顆粒也會逐漸變厚，這樣就形成了一定的積塵阻力值，在這個(gè)阻力值達(dá)到了設(shè)計(jì)極限時(shí)，系統(tǒng)中的清灰裝置便會將清灰閥開啟，從而及時(shí)將濾袋上附著的積灰清除，再通過卸灰閥將其排出。

3 鍋爐煙氣主要脫硫技術(shù)的應(yīng)用

3.1 干法煙氣脫硫技術(shù)

在鍋爐煙氣脫硫處理中，干法煙氣脫硫技術(shù)是一種典型的技術(shù)形式，其傳統(tǒng)工藝是將石灰石細(xì)粉噴入到爐膛內(nèi)，使其在高溫煅燒作用下分解為CaO，從而將煙氣內(nèi)含有的SO2吸收，并與其反應(yīng)生成硫酸鈣，同時(shí)實(shí)現(xiàn)二氧化硫到硫酸或硫酸銨的轉(zhuǎn)化，再用除塵器將其收集起來，或者是通過煙囪將其連同飛灰一并排出。此項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用中不會有廢水和廢酸排出，對環(huán)境友好，但是其技術(shù)也存在一定程度的不足，首先是其脫硫效率比較低，其次是產(chǎn)生的副產(chǎn)物不具有商業(yè)化價(jià)值，再次是應(yīng)用的設(shè)備體積比較龐大。

而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基于電子束輻射的干法脫硫技術(shù)開始在鍋爐煙氣脫硫處理中投入使用，該技術(shù)不僅可以將鍋爐煙氣中含有的二氧化硫以及氮氧化物脫去，且其副產(chǎn)物可在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中作為肥料使用。經(jīng)研究分析發(fā)現(xiàn)，通過該技術(shù)進(jìn)行鍋爐煙氣脫硫之后所獲得的副產(chǎn)物和市場上的氮肥質(zhì)量相同，對植物生長發(fā)育十分有利[4]。由此可見，通過電子束輻射技術(shù)的應(yīng)用，可讓氮硫資源得以綜合利用，并使其達(dá)到良好的生態(tài)循環(huán)效果。

在通過該技術(shù)進(jìn)行鍋爐煙氣脫硫的過程中，其主要工藝包括降溫加濕、加氨、電子束輻射以及副產(chǎn)物收集等，煙氣在除塵凈化之后會進(jìn)入到冷卻塔中，在其溫度達(dá)到70℃左右時(shí)便可進(jìn)行脫硫脫硝處理。在煙氣被電子束輻射之后，便會有活性基團(tuán)產(chǎn)生，從而將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間物。借助于自由基的作用，硫酸和硝酸會和與之共存的氨產(chǎn)生中和反應(yīng)，從而生成硫酸銨與硝酸銨的粉末狀顆粒物混合體，從煙氣中脫離出來。另外，在此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用中，也可以將氨、鎂基、鈉基用作吸收劑，借助于副成品集塵器，可對反應(yīng)形成的硫酸銨以及硝酸銨混合粉末顆粒物分離和捕集，凈化之后的煙氣可在升壓處理之后直接排放出去。

3.2 半干法煙氣脫硫技術(shù)

在半干法煙氣脫硫技術(shù)中，噴霧干燥技術(shù)是最為典型的一種，此項(xiàng)技術(shù)具有無廢水排放、腐蝕性低、能耗低、投資低等的諸多優(yōu)點(diǎn)，在鍋爐煙氣脫硫處理中很適用。具體應(yīng)用中，需要將反應(yīng)塔中的液態(tài)Co(OH)2噴霧吸收劑漿液里加入液態(tài)脫硫劑，借助于煙氣中的熱量將漿液水分蒸發(fā)。干燥中，脫硫劑將會和煙氣中含有的二氧化硫之間產(chǎn)生反應(yīng)，形成的產(chǎn)物為干粉狀。當(dāng)相對濕度在40%～50%的情況下時(shí)，消石灰將會具有更強(qiáng)的活性，可對二氧化硫進(jìn)行有效吸收[5]。

相比較干法煙氣脫硫而言，半干法技術(shù)應(yīng)用中的全部循環(huán)吸收劑都需要在攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行加濕處理，以此來實(shí)現(xiàn)其利用率的最大化提升。同時(shí)，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用也可以讓復(fù)雜專用設(shè)備的應(yīng)用盡可能地減少。因此，相比較干法煙氣脫落處理而言，此項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用中的電能消耗會節(jié)約很多。

3.3 濕法煙氣脫硫技術(shù)

在對鍋爐煙氣進(jìn)行脫硫處理的過程中，濕法煙氣脫硫技術(shù)也是一種有效的技術(shù)形式，該技術(shù)主要是通過液體吸收劑對鍋爐煙氣進(jìn)行洗滌，從而將其中的硫化物去除。具體應(yīng)用中，需要在鍋爐煙道末端進(jìn)行脫硫系統(tǒng)設(shè)置。在通過此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行脫硫處理之后，煙氣的溫度通常會比較低，因此需要對其進(jìn)行加熱之后再將其排出。因?yàn)榇隧?xiàng)脫硫技術(shù)屬于氣液反應(yīng)，其反應(yīng)速度非常快，脫硫效率非常高，且添加劑也具有很高的使用效率，所以此項(xiàng)技術(shù)在當(dāng)今的鍋爐煙氣脫硫處理中很受歡迎。

在濕法煙氣脫硫技術(shù)中，最為常用的一種技術(shù)形式是石灰/石灰石和石膏相結(jié)合的濕法脫硫，該技術(shù)的主要原理是將石灰或者是石灰石漿液作為脫硫劑，將其投入到吸收塔中，對含有二氧化硫的鍋爐煙氣進(jìn)行噴淋洗滌，讓煙氣中含有的二氧化硫和漿液中含有的亞硫酸鈣發(fā)生反應(yīng)，從而形成硫酸鈣，并將煙氣內(nèi)含有的部分HF、HCl以及粉塵顆粒物去除。在鍋爐煙氣經(jīng)過此項(xiàng)脫硫處理之后，需要從除霧器中通過，使其中含有的細(xì)小霧滴被去除，再通過熱交換器對其進(jìn)行加熱升溫處理，然后便可直接排放出去[6]。該技術(shù)具有非常廣泛的適用范圍，吸收劑利用率和脫硫效率都非常高，且設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)具有良好的可靠性，加之其脫硫劑的來源豐富、價(jià)格低廉，因此該技術(shù)在當(dāng)今的鍋爐煙氣脫硫處理中具有非常好的應(yīng)用優(yōu)勢。

表1 該公司鍋爐煙氣除塵脫硫技術(shù)應(yīng)用之后的除塵脫硫處理監(jiān)測數(shù)據(jù)

4 鍋爐煙氣除塵脫硫技術(shù)應(yīng)用實(shí)例分析

某公司于2020年將石灰石濕法除塵脫硫裝置應(yīng)用到了其循環(huán)流化床燃燒鍋爐煙氣處理中。在通過該設(shè)備進(jìn)行除塵脫硫處理之前，該公司中的循環(huán)流化床燃燒鍋爐中應(yīng)用的燃料質(zhì)量不夠好，灰分含量較大，因此其鍋爐煙氣中的粉塵顆粒物含量也比較高，對周邊居民的正常生活造成了嚴(yán)重的影響；加之煙氣中的硫化物含量很高，對周邊大氣環(huán)境的危害程度也比較大。在引進(jìn)了石灰石濕法除塵脫硫裝置之后，該公司在燃燒鍋爐中應(yīng)用了固硫脫硫技術(shù)，先通過原有的多管旋風(fēng)式除塵器進(jìn)行干法除塵，然后再對石灰石濕法除塵脫硫裝置加以合理應(yīng)用。通過這三種主要技術(shù)的結(jié)合，使得該公司中的循環(huán)流化床燃燒鍋爐煙氣中的粉塵顆粒物與硫化物都得到了有效處理，煙氣凈化效果良好。表1是該公司鍋爐煙氣除塵脫硫技術(shù)應(yīng)用之后的除塵脫硫處理監(jiān)測數(shù)據(jù)。

通過以上監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，在對除塵脫硫技術(shù)加以合理應(yīng)用之后，該公司中的循環(huán)流化床鍋爐煙氣粉塵顆粒物以及二氧化硫都得到了良好凈化，凈化之后的煙氣質(zhì)量優(yōu)于我國的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。由此可見，現(xiàn)代典型的除塵脫硫技術(shù)在鍋爐煙氣凈化處理中的應(yīng)用優(yōu)勢十分顯著。

5 結(jié)語

綜上所述，科學(xué)合理的除塵脫硫技術(shù)選用可有效確保鍋爐煙氣的除塵脫硫效果，同時(shí)也可以將其他的一些有毒有害物質(zhì)除去，從而實(shí)現(xiàn)鍋爐煙氣的有效凈化，使其滿足安全排放標(biāo)準(zhǔn)，盡最大限度降低鍋爐煙氣排放對大氣環(huán)境的污染。因此，在燃燒鍋爐的應(yīng)用過程中，相關(guān)企業(yè)和技術(shù)人員一定要根據(jù)實(shí)際情況與實(shí)際需求，對除塵脫硫技術(shù)加以合理應(yīng)用，以此來達(dá)到滿意的鍋爐煙氣除塵脫硫效果。