杨帅
大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司 内蒙古 026000
摘要：在我国进入21世纪的新时期，经济在迅猛发展，社会在不断进步，对资源需求很大，同时我国煤炭资源丰富，我国大部分城市都采用燃煤锅炉作为热源。燃煤锅炉排烟是造成环境污染的重要原因之一，环保工作已经纳入基本国策，其中，大气环境的保护则是环境保护的重中之重。随着我国经济的发展，能源结构也在发生着变化。燃煤锅炉烟气脱硫除尘环保技术成为重要的研究课题。本文概述了燃煤锅炉污染现状，探讨了脱硫除尘环保技术，提出了干法烟气脱硫。实践证明，对现有湿法脱硫、布袋除尘进行改造，可有效降低“白烟”现象，社会效益和经济效益明显。
关键词：燃煤锅炉；烟气脱硫除尘；环保设施
引言
随着社会经济快速収展，在开収利用煤炭资源的过程中由于不合理的使用，对我们赖以生存的环境造成了严重的污染。以燃煤电厂锅炉为主的工业排放大量的硫氧化物及氮氧化物对空气质量影响较大，治理二氧化硫的污染迫在眉睫。本文分别仍燃烧前、燃烧中和燃烧后三个方面对现阶段各脱硫技术开展详细综述。
1概述
我国是当今世界工业锅炉、窑炉生产和使用最多的国家。目前，燃煤工业锅炉分布广、数量大，单台规模和烟气排放量普遍比火电厂锅炉小。我国工业锅炉大部分建在城区或城郊工业园区，排放的重金属以及大气污染物对人类健康和居住环境的危害更加严重。目前，我国空气最主要的污染物是粉尘、二氧化硫和氮氧化物。SO2主要危害就是导致多种呼吸器官疾病和诱发心血管疾病、引起酸雨、江河湖泊的酸化，损害植物和农作物生长。同时对建筑物及金属物的腐蚀性较强。电站锅炉和工业锅炉以煤炭为主要燃料，燃烧产生的氮氧化物与碳氢化合物发生光化学污染,也是形成酸雨的主要原因。因此，控制氮氧化物是今后环保关注的焦点。根据国家环保部及国家“十三五”生态环保规划的相关要求，全国地级及以上城市建成区基本淘汰20蒸吨以下燃煤锅炉，完成燃煤锅炉脱硫脱硝除尘改造。同时结合宁东化工园区要求燃煤工业锅炉2018年完成除尘、脱硫、脱硝改造任务，排放标准满足《工业锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014）表3特别排放限值排放浓度烟尘＜30mg/Nm3、SO2＜200mg/Nm3和NOx＜200mg/Nm3的要求。
2燃煤锅炉烟气脱硫除尘环保设施改造及应用
2.1湿法脱硫
湿法脱硫过程中脱硫剂和脱硫产物均为液态，属于气液反应，是一种适合大型燃煤锅炉的脱硫技术。湿法烟气脱硫技术主要包括石灰石－石膏法、海水烟气脱硫、氨法、双碱法、镁法等。由于海水pH值为7．8～8．3，呈弱碱性，其中含有可溶性碳酸钠和碳酸钙，因此可利用海水来吸收烟气中的SO2。溶液中pH值在6～8时，溶液中SO2－4浓度较高，脱硫效率显著提升，为避免钠碱法脱硫过程中溶液pH值下降，可利用离子膜电离溶液来维持溶液pH。湿法脱硫所引起的的烟羽问题已成为关注的重点，研究白色烟羽形成因素与消除机理，为治理技术路线综合应用提供可能性。发现用硫酸镁和氧化镁作脱硫剂，其脱硫效率高于石灰石－石膏法。磷矿浆湿法脱硫技术利用磷矿中过渡金属离子的催化氧化作用实现SO2的脱除，具有一定的环境效益和生态效益。对石灰石－石膏法脱硫过程的吸收、氧化及结晶机理进行了系统研究，为提高系统适用性及投运率奠定理论基础。湿法脱硫对于粒径较大的颗粒物具有很好的脱除效果，很多学者对颗粒物在浆滴中的转化路径进行研究，通过一定措施可在一定程度上减弱脱硫浆液的夹带作用，减少塔出口液滴及细颗粒物的排放。
2.2循环流化床
其原理为：在循环蒸腾的流化床上加入适量的脱硫剂如石灰石等，小颗粒煤粉与脱硫剂充分混合并在炉床上处于悬浮状态充分燃烧，产物中的SO2直接与加入的石灰石収生反应生成硫酸钙脱硫。该技术可以使SO2排放减少80%以上，且燃烧温度较低，可有效抑制氮氧化物的形成。该技术脱硫剂处于悬浮状态，SO2接触充分，停留时间长，燃烧温度合适，反应充分，在炉内的脱除率较高。
2.3脱硫系统改造
采用湿法脱硫技术进行脱硫，即湿法氧化镁脱硫工艺。氧化镁法脱硫的主要化学反应原理如下：①氧化镁浆液制备：MgO（固）+2H2O=Mg（OH）2（浆液）＋H2OMg（OH）2（浆液）＝Mg2+＋2OH－②SO2的吸收：SO2（气）+H2O=H2SO3Mg2++SO32-+3H2O→MgSO3·3H2OMg（OH）2+SO2→MgSO3+H2OMgSO3+H2O+SO2→Mg（HSO3）2Mg（HSO3）2+Mg（OH）2+10H2O→2MgSO3·6H2O③脱硫产物氧化：MgSO3+1/2O2+7H2O→MgSO4·7H2OMgSO3+1/2O2→MgSO4循环吸收浆液的pH值必须控制在5.5～7.5之间，为了控制PH值，可以通过加入Mg（OH）2浆液的量来调节。镁法脱硫的工艺特点：①脱硫效率高：由于钙离子半径比镁离子大，CaO比MgO的反应活性低。轻烧镁具有多孔性、活性强、反应度高的特点，MgO+SO2→MgSO3或MgSO4，生成的亚硫酸镁和硫酸镁易溶解于水（循环浆液），这样MgO颗粒与SO2能够持续、快速、彻底的产生化学反应。因此用MgO作吸收剂时吸收效率要远远优于CaCO3。实践证明，MgO湿法脱硫效率可高达90%～98%。②镁法脱硫所需脱硫剂量少，且脱硫剂供货简单可靠。脱除单位量的SO2所需脱硫剂（CaCO3）的量是脱硫剂（MgO）的2.5倍。目前，以商品轻烧镁粉中MgO含量≥85%，商品碳酸钙粉中CaO（分子量56）的含量≥50%计算，则脱除单位量的SO2消耗的碳酸钙粉量约为轻烧镁粉的2.4倍。③运行成本低，运行可靠。要实现90%以上的脱硫效率，氧化镁脱硫液气比（L/G）约为2.5～3.5L/Nm3，碳酸钙脱硫液气比约为11.8～15L/Nm3。由此可见，脱除单位量的SO2所产生的循环浆液量氧化镁工艺是碳酸钙工艺的1/4，因此在循环泵、循环管路的管径以及用电设备的耗电量上，氧化镁工艺脱硫成本要比碳酸钙工艺脱硫节省约2/3。同时氧化镁工艺脱硫生产的MgSO4易溶于水且的溶解度大，在脱硫塔内不易结垢、不易成渣，不会造成阀组和管路堵塞，并且脱硫塔内不需设搅拌设备，既减少了设备成本，又提高了设备的可靠性和安全性。两台锅炉烟气经烟道进入各自布袋除尘器，净化后的烟气经引风机加压汇集到总水平烟道由塔底进入脱硫塔，在塔内烟气上升，并将吸收液粉碎为细雾滴，使气液间接触面积急剧增大，塔内布置三层喷淋装置，预留一层喷淋位置（为以后提标准备），使烟气充分与脱硫液接触，提高脱硫效率。由于塔内提供了良好的气液接触条件，气体中的SO2被碱性液体吸收效果好。脱硫吸收液在吸收SO2后，由吸收塔塔底排放口自流至混合沉淀池。沉淀下来的含水率较低的MgSO3、少量MgSO4及其它杂质（主要来源于烟气中的烟尘及氧化镁脱硫剂中的杂质）的物料体系，经罗茨风机充分曝气，将MgSO3转化为MgSO4溶液后排出，沉积下的不容杂质通过渣浆泵打入板框压滤机脱水。
结语
综上所述，如果燃煤锅炉烟气脱硫除尘的设施改造好后，不仅会降低环保压力，在西北较为落后地区具有广泛的适用性，部分研究尚在试验阶段。但是整套系统中仍有一些问题需要改进，仍需我们笃笃前行，仍需改进和研究的地方有：烟道预除尘脱硫的循环浆液量确定及其对喷淋层液气比的影响；预除尘脱硫阻力的影响及最佳喷嘴的形式；最佳pH值、SO2浓度与加碱量关系的确定。而且提高人民生活质量，得到良好的社会效益和经济效益。
参考文献
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[3]2018年中国环境污染治理行业分析报告-市场运营态势与发展前景研究.中国报告网.
[4]神华宁煤集团麦垛山煤矿燃煤锅炉脱硫除尘设施改造技术方案.宇星科技发展（深圳）有限公司.