張勝梅

（礦冶科技集團有限公司，北京 100160）

目前，在我國能源消費結(jié)構(gòu)中，占比最高的依然是煤炭，而在煤炭使用過程中，一般都是通過鍋爐實現(xiàn)燃燒。但是，隨著我國環(huán)境保護要求的提高，要采用合理技術(shù)手段來降低煙氣排放，加強對燃煤鍋爐有害煙氣的治理，并對整個燃煤鍋爐運行過程進行優(yōu)化，對排放的煙氣進行脫硫脫硝處理，使煙氣中的有害成分降到最低，進而減少煙氣排放給人類和環(huán)境帶來的危害。所以，煙氣治理和脫硫脫硝技術(shù)研究當(dāng)前顯得極為重要。

1 燃煤鍋爐的煙氣治理技術(shù)

燃煤鍋爐排出的煙氣成分較多，如二氧化硫、二氧化碳、粉塵等。除了粉塵之外，其余氣體大都是在煤炭完全燃燒和不完全燃燒兩種情況下產(chǎn)生的。如果沒有對排出的氣體進行有效處理，直接將其排放到大氣中，必然會給生態(tài)環(huán)境和人體健康造成嚴重威脅，而在這些有害氣體中，對人體及環(huán)境危害最嚴重的就是二氧化氮和二氧化硫，二者具有很強的腐蝕性和生理刺激作用，尤其是呼吸道疾病人群會受到嚴重影響。不僅如此，二者在大氣中長期滯留和聚集，還會產(chǎn)生酸雨，使土壤生態(tài)平衡遭到破壞，危害植物的正常生長。目前，燃煤鍋爐的煙氣治理技術(shù)主要有機械除塵、靜電除塵、布袋除塵和電袋復(fù)合式收塵。

1.1 機械除塵

在大型燃煤鍋爐煙氣治理中，機械除塵是最常用的技術(shù)之一，其借助機械作用除塵，該技術(shù)應(yīng)用取得明顯的成效。在應(yīng)用過程中，燃煤鍋爐機械設(shè)備保持高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力，煙氣不斷向下運動，其很難排放出去，該技術(shù)除塵效率一般小于90%。機械除塵的最大優(yōu)勢就是節(jié)能減排，但是存在效率低、阻力小的問題，其可以應(yīng)用于中小型企業(yè)。

1.2 靜電除塵

近年來，靜電除塵是備受關(guān)注的一項除塵技術(shù)，它通過靜電場使氣體電離，塵粒帶電吸附到電極上，達到除塵目的。該技術(shù)通常通過二氧化氮、二氧化硫等氣體在一個高溫密閉的空間中產(chǎn)生電流，使其周圍環(huán)境產(chǎn)生高壓靜電，再利用靜電場使氣體電離，塵粒被吸附，積聚到電極上。靜電除塵效果顯著，但是應(yīng)用成本較高。

1.3 布袋除塵

隨著研究力度的加大，新型除塵技術(shù)不斷產(chǎn)生，布袋除塵技術(shù)就是其中一種。經(jīng)實踐驗證，布袋除塵效果得到明顯提升，其開始被越來越多的企業(yè)選用。當(dāng)煙氣進入布袋時，體積和質(zhì)量較大的粉塵會在重力作用下下沉到灰斗中，相反，質(zhì)量和體積小的粉塵會被隔離開來，進而達到凈化氣體的目的。值得注意的是，煙氣通常含有大量腐蝕性物質(zhì)，所以要定期對布袋進行更換，保證布袋除塵能夠達到最優(yōu)效果。

1.4 電袋復(fù)合式收塵

電袋復(fù)合式收塵就是把靜電除塵和布袋除塵兩種方式有效地結(jié)合起來，靜電除塵作為該組合的第一級除塵模塊，能除去煙氣中絕大部分粉塵顆粒（大于80%），布袋除塵作為該組合的第二級除塵模塊，能除去煙氣中殘留的細小顆粒。同時，該組合式除塵器充分發(fā)揮靜電除塵和布袋除塵各自的優(yōu)勢，形成了一套穩(wěn)定高效的一體式除塵機制。

2 煙氣脫硫技術(shù)

傳統(tǒng)煙氣脫硫技術(shù)已在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，主要有干式脫硫、噴霧脫硫、濕法脫硫等。這些方法在有效脫硫過程中也存在很多問題，比如，設(shè)備易堵塞腐蝕，脫硫時伴有二次污染，副產(chǎn)物無路可銷等。因此，人們又研發(fā)出更有優(yōu)勢的新型脫硫技術(shù)。這些技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在吸收劑可循環(huán)利用、煙氣實現(xiàn)資源化，如離子液法、磷酸鈉鹽法等。未來，既要實現(xiàn)傳統(tǒng)脫硫技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛高效的應(yīng)用，又要加大力度推廣新型脫硫技術(shù)。

2.1 干式脫硫

干式脫硫已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，其主要原理就是將一定量的碳酸鈣噴入燃煤鍋爐內(nèi)，碳酸鈣在高溫作用下被氧化分解，形成二氧化鈣，它會與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)，形成硫酸鈣，之后通過活性炭吸附等手段使二氧化硫再次反應(yīng)，生成硫酸氨或者硫酸。這種脫硫工藝操作簡單，不會給生態(tài)環(huán)境造成壓力，處理后的煙氣會有較高的溫度，更有利于擴散，其中含有的腐蝕性物質(zhì)會大大降低，能充分減少環(huán)境污染，但是該工藝不適用于大型企業(yè)。

2.2 噴霧脫硫

噴霧脫硫是一種新型脫硫技術(shù)，它以干式脫硫為基礎(chǔ)進行改進，一般被應(yīng)用在電力工業(yè)生產(chǎn)中。但是，這種技術(shù)具有一定的局限性，只能在噴霧的干燥塔中工作，霧化的石灰漿液與煙氣碰撞，然后與二氧化硫反應(yīng)，形成一些固體物質(zhì)，這樣就更容易被清理。

2.3 濕法脫硫

濕法脫硫是目前應(yīng)用最多的一項煙氣脫硫技術(shù)，其主要原理是將石灰、石灰石等物質(zhì)制成漿液，再利用漿液對塔內(nèi)氣體進行凈化，并將其中硫化物去除。該技術(shù)在應(yīng)用中取得驚人的成效，設(shè)備體積較小，操作極為簡便，但是存在二次污染的可能，甚至?xí)袕U水排出。

2.4 離子液法

離子液法所用的吸收劑是一種水溶液，主要由有機陽離子、無機陰離子以及少量活化劑、抗氧化劑組成。該吸收劑既對煙氣中SO有良好的吸收功能，又具備優(yōu)良的解吸功能。在較低溫度下，離子液吸收煙氣中的SO，在高溫下，離子液中SO被釋放出來，這樣在脫除煙氣中SO的同時也濃縮提純了SO，濃縮的SO既可以稀釋使用，又可以制酸出售。

2.5 磷酸鈉鹽法

磷酸鈉鹽法是利用NaHPO-NaHPO的混合液來進行脫硫的一種新型技術(shù)，該混合液的原料是磷酸和氫氧化鈉。該方法的工藝流程為煙氣→洗滌塔→吸收塔→凈煙氣排空。其中，洗滌塔的主要作用是降溫除塵，之后煙氣與貧液在吸收塔中反應(yīng)，達到脫硫目的。脫硫后的溶液即富液經(jīng)過再生塔再生后返回吸收塔循環(huán)利用，同時SO得到濃縮提純。該技術(shù)的主要優(yōu)勢在于脫硫效率較高、資源便宜而且易得、脫硫過程無二次污染。磷酸鈉鹽法的研發(fā)始于美國，目前，我國對該技術(shù)的研發(fā)還處在試驗階段。

3 煙氣脫硝技術(shù)

當(dāng)前，燃煤鍋爐的煙氣脫硝技術(shù)主要分為兩種，即干法脫硝和濕法脫硝。二者工藝原理存在較大差異，適用場景也有所不同。

3.1 干法脫硝

在利用干法脫硝的過程中，要注意溫度控制，溫度過高或過低都會影響脫硝效果，這也是當(dāng)前需要攻克的一大難題。干法脫硝一般分為選擇性催化還原脫硝和選擇性非催化還原脫硝。前者要準(zhǔn)備好催化劑，還原劑可以選擇一氧化碳或氨等，以實現(xiàn)煙氣中一氧化氮向氮氣的轉(zhuǎn)化；后者耗費成本較低，操作方便，主要原理是在脫硝過程中噴入氨基還原劑，還原劑會與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)，生成水和氨氣。

3.2 濕法脫硝

濕法脫硝的基本原理是將氮氧化物溶解于液體吸收劑內(nèi)，實現(xiàn)煙氣凈化。濕法脫硝一般分為兩種。一是稀硝酸吸收法。一氧化氮和二氧化氮在稀硝酸中的溶解度遠遠高于水中，前者通常是后者的20倍，因此更容易被企業(yè)接受，以提高煙氣治理效率。稀硝酸濃度越高，煙氣吸收率越高，技術(shù)應(yīng)用成本也相應(yīng)提高，要合理控制硝酸濃度，通?？刂圃?5%～20%。二是堿性溶液吸收法。該方法將氫氧化鈉、氫氧化鉀、一水合氨等堿性溶液作為吸收劑，將煙氣中氮氧化物溶解。其中，一水合氨的吸收率最高。

4 結(jié)語

燃煤鍋爐在我國極為常見，但是其煙氣排放嚴重違背環(huán)境保護要求。因此，要加強煙氣治理，合理選用脫硫脫硝技術(shù)，同步提升經(jīng)濟效益、社會效益與環(huán)境效益，讓人們身體越發(fā)健康，生活環(huán)境更加美好。