燃煤供暖锅炉烟气环保治理技术分析

燃煤供暖锅炉烟气环保治理技术分析

刘俊杰

国家能源集团准能集团生产服务中心，内蒙古鄂尔多斯010399

摘要：随着社会经济的快速发展以及科学技术的进步，各

类科研成果被广泛应用到了生活生产中，促使生产效率提升的同时也给人们带来了很大的便利。在我国能源领域，依靠煤炭燃烧供能依旧是重点，尤其对高硫煤的使用，但是高硫煤的燃烧必然会产生对环境会造成污染的烟气，这些烟气中的悬浮颗粒含有二氧化硫有害物质，会加剧环境的污染。因此，现阶段，研究和开发先进的燃煤烟气环保治理技术，对燃煤锅炉烟气中的颗粒物、二氧化硫等污染物进行治理，可减少烟尘的出现以及酸雨的发生，继而实现对自然环境的保护，符合当代节能环保的要求。本文将以燃煤供暖锅炉为例，对其产生的烟气危害、除尘脱硫应用存在的不足进行分析，然后在此基础上提出相应的除尘脱硫系统改造方案，并以改建和新建锅炉为例，解析应如何实现更高效的除尘脱硫防治，同时对除尘脱硫技术的未来发展提出几点设想。

关键词：环境保护；燃煤供暖锅炉；烟气污染治理；除尘脱硫

一、燃煤供暖锅炉烟气除尘脱硫行业存在的问题分析

（一）除尘系统存在的问题

在我国北方诸多煤矿企业供暖燃煤锅炉中，有高速高荷载运转的锅炉使用静电除尘技术，一方面该技术的除尘效率较低、且操作复杂、除尘效果不高，另一方面静电除尘器在长期使用中容易出现损坏和脱落，不仅会影响除尘的效率，而且还会使大量的粉尘进入到氨法脱硫系统中而影响脱硫的效果，使产生大量含硫物质，且含有大量煤灰的脱硫液在恶性循环中会堵塞脱硫管道和除雾器喷头等，导致脱硫系统无法正常高效地运行。

（二）脱硫系统存在的问题

在供暖锅炉中，常规脱硫方式是氨法脱硫，该技术工艺在工作时容易出现以下几点问题：第一点，进入脱硫塔的原烟气中含灰量比较严重，导致脱硫液中的含灰量较大，会对硫铵结晶产生影响，导致晶核较多而晶体较小，无法顺利出料且容易导致喷头、管道等发生堵塞。第二点，在脱硫系统中，亚硫酸铵的氧化能力较低，导致燃煤产生的烟气中有大量的亚硫酸铵，和烟气混合后所形成的硫胺粉末会使烟气长时间漂浮在空气中而无法分散开去，不仅会导致结晶体变小而且会使烟囱积料严重，可能会产生堵塞问题而对后期的处理带来极大的不便。第三点，因为进入吸收塔的烟气温度较高，所以会对二氧化硫的吸收产生很大的不利影响。吸收塔对于二氧化硫的吸收依靠的是亚硫酸铵，但是亚硫酸铵在60℃左右分解，而进口烟气的温度高达140℃。

二、燃煤蒸汽供暖锅炉烟气除尘和脱硫技术设计方案

（一）除尘技术方案

针对燃煤供暖锅炉烟气的处理，可选择的技术方案有电除尘、干式除尘和湿式除尘三大类。其中干式除尘系统结构简单，且处理起来难度低、成本低、效率高，但是容易产生二次污染。湿式除尘使用最为普遍的是文丘里管麻石水膜除尘器，除尘效率较高且取材方便、抗腐蚀性和耐磨性都较好，但是一般都需要一套灰水处理装置，如果循环水使用闭式循环则会导致pH值越来越低，系统需要采取防腐措施。电除尘技术除尘的效率较高，能一下子处理大量的烟气，且阻力较低，但是其效率也

344

产 城

会受到粉尘静电性能影响，且投资较大、后期对于系统运行的维护要求较高，一般较少在工业锅炉中使用。为提高电除尘技术的效率和质量，可以通过对电除尘器增容，即增加电除尘器的比集尘面积或改造供电的方式来提高除尘的效率，也可以通过将电除尘器改造为电袋除尘器，使一级电除尘收取烟气中大部分的粉尘，可降低后级布袋除尘运行负荷，使布袋的使用寿命提升且除尘相对安全，可保证除尘系统安全可靠地运行。在进行技术改造时，应保留电除尘器的一电场，对内部极板和芒刺线进行更新改造，拆除原电除尘器的二三电场，并对内部结构进行加强支撑，在箱体的内部设置布袋，可使用超细纤维滤料来实现，对于除尘器设备也应该采取相应的保护措施，使改造以后的技术参数符合设计要求。

（二）脱硫技术方案

对于燃煤锅炉烟气的脱硫处理，包括直接抛弃法和回收法两种，其中抛弃法是利用吸收剂使其和二氧化硫结合起来形成废渣，包括烟灰、硫酸钙和部分水，废渣可以直接抛弃或填充，但是没有从根源上解决环境污染的问题，而是将烟气这种空气污染变成了固体污染。回收法是利用吸收剂吸附二氧化硫，将烟气中的二氧化硫吸收以后可进行再生或循环利用，比如可以转化为可以出售的硫磺、硫酸等副产品，回收效果较好但也会产生较高的成本。一般可以根据使用的吸收剂形态和吸收过程分成干法烟气脱硫、半干法烟气脱硫和湿法烟气脱硫几种，一般在化工和焦化行业中，使用比较多的脱硫方法是湿法烟气脱硫。具体湿法烟气脱硫可细分为以下三种：

第一，石灰石脱硫，即在炉内喷钙达到脱硫的目的。这种方法一般只适合用在大容量锅炉中，应用原理是，将石灰石粉浆液喷洒进燃煤供暖炉中，使石灰石粉浆液洗涤烟气，使二氧化硫和碳酸钙产生化学反应产生硫酸钙，然后再经过吸收、固碱分离等工艺实现脱硫。第二，氨液吸收法。该方法一般用在中小型容量的锅炉中，其工作原理是，将氨水和氨液作为吸收剂，然后在吸收器中洗涤烟气，使二氧化硫和氨产生化学反应而生成硫酸氢铵，该脱硫方法的处理效率一般，系统结构相对简单且占地较小、投资成本小，但是运行时会产生较大的费用。第三废碱性液吸收法脱硫。该方法主要适合用在小型锅炉中，其工作原理是，利用锅炉房中水力冲渣系统的碱性循环废水和其他碱性废液混合在一起作为吸收剂，然后利用麻石湿法除尘器洗涤烟气，使烟气中的二氧化硫和碱性废水产生化学反应，该方法的脱硫效率一般，系统结构简单且投资低、运行费用较低，但是占地较大，管理起来难度较大。

鉴于燃煤供暖锅炉烟气含灰量超标严重，加上系统本身亚硫酸铵的氧化能力较低，导致脱硫效果较差，引起烟囱堵塞等问题。针对这些问题，可采取以下方式对原脱硫系统和脱硫方案进行改造优化。第一可对吸收系统工艺流程进行改进完善，第二降低塔入口烟道和脱硫塔新入口的连接，第三脱硫塔内可分成浓缩段和吸收段两段，除了不改变塔内两层除雾器外，拆除全部其他内件，然后按照新工艺重新安装内件。第四要求每一套脱硫系统内增加一台氧化槽。第五要求每套脱硫系统内增加一套烟道除雾器。

在进行改造时，基本改造流程如下：第一对于锅炉引风机送来的烟气，在进入脱硫塔浓缩段以后，再进入吸收段，吸收段中的循环稀液吸收二氧化硫形成亚硫铵溶液，然后再通过二

次折流板除雾器将烟气和水雾分离开来，使净烟气通过塔顶的烟囱排放出去。其中，在吸收段利用循环稀液对烟气中二氧化硫进行吸收然后形成了亚硫酸铵溶液以后，流入氧化槽中被氧化槽底部的空气再次氧化形成硫酸铵溶液，部分溶液进入到浓缩段以后可用来洗涤烟气。大部分没有被氧化的亚硫酸铵溶液可补充吸收剂氨后经过循环泵进入吸收塔吸收二氧化硫。在浓缩段，从吸收塔底部出来的硫酸铵溶液经过浓缩泵进入到喷淋层，使烟气温度下降的同时自身也得到了浓缩，并得到了含固体含量约5%-15%的硫酸铵浆液。含有固体含量5%-15%的浆液再经过结晶泵进入到硫铵工序，脱水处理后形成固含量40%的硫铵浆液，然后进入离心机中实现固液分离，形成含水约4%的湿硫铵，然后将母液溢流到料液槽中，使含水量约为4%的湿硫铵经过干燥机干燥以后得到含水量低于1%的硫铵产品，最后将料液槽中的液体经料液泵送回到循环槽中。

三、燃煤供暖锅炉烟气除尘脱硫治理现状和发展

本文以煤矿企业燃煤锅炉烟气除尘脱硫处理为例，分析锅炉除尘脱硫系统改造的相关案例，然后根据案例提出对除尘脱硫系统进行改造、采用新型脱硫除尘技术可达到经济、环境和社会效益，使其符合节能环保社会发展的新理念。

（一）烟气除尘技术发展现状

烟气除尘中两种新型的处理设备是袋式除尘器和静电除尘器，和传统电除尘相比，这两种除尘设备更具有安全性、经济性和先进性。首先袋式除尘器是近几年来被广泛应用到燃煤烟气除尘处理中的新型设备，在应用中可将其分成离线清灰和在线清灰两种方式，袋式低压脉冲除尘器的优势十分明显，不仅处理效率高而且因为占地少、投资少、阻力小等特点受到了各燃煤企业的认可。静电除尘器有湿式除尘器和干式除尘器，也可以分成立式静电除尘器和卧式静电除尘器，对于高浓度和高烟温的燃煤锅炉烟气处理效果较好。但是因为静电除尘器的半线和极板，导致半线和极板出现电晕闭塞等问题，会影响后期除尘的效率和效果，从而使燃煤锅炉排放烟气的浓度不能满足排放标准，使引风机叶轮表面上附着大量灰尘，还可能会出现失衡现象，给设备运行埋下安全隐患。因此对于静电除尘器还需要进一步研究改进，使其在运行稳定的情况下，提高处理效率和效果，更好地满足燃煤锅炉的除尘要求。

（二）燃煤锅炉烟气脱硫技术发展现状

目前关于燃煤锅炉烟气脱硫技术的研究从一开始的单一化研发，朝着一体化脱硫设备研发发展，在实际应用中主要包括半干法脱硫、干法脱硫和湿法脱硫三类。其中半干法脱硫是这几年出现的新型脱硫工艺，具有显著的优势，集合了湿法脱硫和干法驼鹿的全部优势，为燃煤锅炉烟气脱硫技术的发展和应用奠定了基础，因为该技术先进、运行稳定、占地面积小、脱硫效率高、脱硫效果好等优势得到了人们的关注和重视。

（三）针对已建锅炉除尘系统的改造

某企业采用文丘里管麻石水膜除尘器除尘系统对燃煤供暖锅炉烟气进行除尘治理，虽然除尘效果和效率较高，但是烟气中的二氧化硫超标，无法满足环保排放要求，容易出现二次污染，因此可在现有条件下对已建系统进行改造。基本改造思路为，采用已有系统的设备设施，以最少的成本和最短的工期，对除尘器进行如下改造：降低水膜除尘器的溢水槽高度，并布置溢流式烟气脱硫除尘塔，将结构变成底部两层是两块开孔率较大的孔板，在上面放置轻质空心球并在球上设置喷水管进行喷淋，在出口处布置除湿板，去除文丘里管来降低系统运行阻力。改造以后的系统运行原理是，利用水膜对烟气进行除尘脱硫治理，进入到脱硫塔中的填料层，烟气以较快速度进入到流化床，然后将空心断流球吹起形成液态，使碱性水从塔顶端顺着喷流嘴而下，液化态下的水球在剧烈扰动后使其和水流互相碰撞，然后更新液膜的表面，强化气体和液体的接触，该方式

调查研究

比普通喷淋效果更强，有效提升了二氧化硫的脱硫处理效率和效果。处理以后的废水经过原除尘器底部灰水溢流口排放出去，而处理以后的烟气则通过出除湿板去除雾气以后，经过干燥机干燥后排出。脱硫以后的废液从脱硫除尘塔底部溢流口排出以后进入到反应池可以和石灰乳产生化学反应，在经过沉淀以后流入到清水池中，这些干净的液体则可以通过循环水泵从脱硫除尘塔顶部喷淋口流入到塔内，实现了脱硫除尘和再生、沉淀再脱硫除尘的循环利用。

（四）针对新建燃煤锅炉烟气的治理

利用双碱法进行燃煤锅炉的脱硫除尘效果较好，但是投资较大，且占地大、系统运行起来复杂、管理起来难度大，且后期运行维护的成本较高。所以为了能够达到简单、成本低，同时除尘脱硫效果又好的目的，可采用氨水和其他碱性废液作为水膜除尘的循环补充水进行烟气洗涤，从而实现除尘脱硫效果的方法。因为在燃煤工业生产中会产生剩余氨水，如果能循环利用这部分剩下的氨水，在麻石水膜除尘器结构相同、烟气除尘脱硫工作原理相同的情况下，使用锅炉房中的水力冲渣系统，将除尘器中的含尘污水也进入到沉渣池中，在沉淀处理以后的清水再由循环水泵进入到除尘脱硫装置中循环使用，在利用炉渣和飞灰中碱性物质的同时也将剩余的氨水注入到了清水池。该方式不仅脱硫除尘的效果较高，而且能够全部处理好工业生产的剩余氨水，使氨水和烟气中的二氧化硫产生反应，可减少二氧化硫的排放量，取得良好的环境效益，且在排放达标烟气的过程中也减少污水治理的难度，为企业环境治理降低了成本，取得良好的经济效益。

四、燃煤锅炉烟气除尘脱硫的发展方向

中短时期内，煤炭依然是我国国民经济发展的重要能源，所以在未来几年中对于煤炭资源的需求不会减少，煤炭行业的发展对于我国社会经济的发展依然非常重要。当然燃煤行业的发展也会加剧环境污染和资源的消耗，如何在满足社会生产生活所需的基础上，实现节能降耗的目标是当前燃煤企业需要重点考虑的问题。在燃煤企业实际发展及环境保护日趋严格的排放标准下，会受到脱硫技术和烟气除尘技术的影响，而且还会因此影响国民经济的发展，最终燃煤锅炉烟气除尘脱硫的效果会因为技术工艺的限制而无法取得理想的治理效果。所以，燃煤企业想要提高自己的竞争力，煤炭行业想要获得可持续发展，就必须加大对锅炉烟气除尘脱硫技术的研究，积极利用先进的除尘脱硫技术，对实际的除尘脱硫系统进行改造，可以从改建和新建的角度落实除尘脱硫技术体系，并结合其他实际情况合理引入和应用除尘脱硫设备及其技术，使其满足企业实际发展需要。比如将热-电-肥运作理念、循环发展理念等融入到企业发展中，合理引进国外先进、高效高端的除尘脱硫技术等，可有效提升处理效果，保证烟气环保治理技术的高效和科学。

五、结语

综上所述，本文对燃煤供暖锅炉烟气的除尘脱硫处理进行了阐述，并结合除尘脱硫原系统存在的问题、治理的现状，提出了相应的技术改造方法。认为在除尘脱硫上最好使用先进的自动化处理技术及其设备，优化脱硫除尘装置结构，改进处理工艺，在达到脱硫除尘目的的同时也实现了对废气废水的循环利用，可降低处理成本，同时又达到了对环境保护的要求，即通过安全可靠技术及设备的利用可保证烟气脱硫除尘治理的经济性、环保性，不仅实现了经济效益，还实现了环境和社会效益。

参考文献：

[1]李婷，苏林. 燃煤锅炉烟气脱硫除尘技术浅析[J]. 山东工业技术，2016（07）：270-270.

[2]牟彬. 中小燃煤锅炉烟气脱硫除尘技术分析[J]. 技术与市场，2014（9）：158-158.

产 城

345