1石家庄华电供热集团有限公司 050000 2中科科林节能环保科技有限公司 1000000
摘要：文章通过对“与溶液结合的单塔双循环脱硫自动化控制系统”、“溶液自动加药脱硫控制系统”的研究，实现“基于溶液吸湿的烟气深度净化、脱白及余热回收一体化技术”在大型锅炉上的研究与应用，满足河北脱白政策要求并达到超低排放标准，同时回收烟气中的热量用于加热供暖水，带来经济效益的目的，以供参考。
关键字：节能减排；一体化技术；深度净化；余热回收
引言
2019年4月1日，石家庄市生态环境局下发的《关于65蒸吨以上燃煤锅炉超低排放改造及有色烟羽治理的通知》要求燃煤锅炉于2019年10月31日前完成超低排放改造及有色烟羽治理工作，主要污染物排放达到烟尘≤10mg/m3、SO2≤35mg/m3以及NOx≤50mg/m3。公司热水锅炉目前污染物排放无法达到环保要求，需进行改造。通过实施烟气深度净化及余热回收，实现将SO2含量降低至35mg/m3以下，烟尘含量降低至10mg/m3以下，满足河北脱白政策要求并达到超低排放标准。
1节能减排一体化技术应用的意义
节能减排作为我国的一项基本国策，是实现可持续发展的关键所在。但是就目前而言，我国能源利用率普遍较低，仅达到33%左右，与发达国家之间存在一定的差距，而且对于化工、冶金以及煤炭等领域，其运营生产中存在大量余热无法有效回收利用的问题，造成了更大的资源浪费，尤其是对于锅炉生产来说，其生产中会产生大量的烟尘，由于得不到有效的净化处理，还会造成严重的生态污染，因此，对于当前的锅炉生产领域，除了要解决余热回收利用问题外，还需要加强烟尘的深入净化和脱白处理工作。本次研究中提出了集烟尘深入净化、脱白以及余热回收的一体化技术工艺，可以有效解决锅炉生产中烟尘污染以及余热回收等问题，达到节能减排的实质性目的。
2节能减排一体化技术——烟气深度净化及余热回收
2.1技术原理
本次改造中的节能减排一体化技术，主要集烟气深度净化、白烟消除以及烟气余热回收多种功能于一体的新型节能减排技术工艺。通过实施一体化节能改造后，锅炉生产烟气达到排放标准，并且余热回收给企业创造了巨大的经济效益，真正意义上实现了环保与节能的一体化。
2.2节能减排一体化技术要点
2.2.1除尘技术
通常情况下，锅炉烟气除尘器分为过滤式和吸附式两种，而节能减排一体化技术中涉及的烟气深度净化除尘属于吸附式，其除尘效果可以达到理想的效果，符合超低排放的标准。本次研究中所使用的溶液为一种复合式溶液，对水蒸气具有较强的吸附性，在实际应用中可以吸附烟气中被水蒸气包裹的细小粉尘，这种强烈的水蒸气吸附特性，类似于“磁场”效应，可以有效去除烟气中的相关杂质，为了达到达到深度净化和除尘目的，还需要通过以下两种改造方式实现净化：
（1）喷淋塔优化改造
在喷淋塔内添加相应的填料、烟气均流装置、液体分布器、高效雾化喷嘴和高效除尘除雾器，加强气液的充分接触，为后续的杂质去除提供保障。在实际的深度净化处理中，喷淋塔中的专用填料会被无机溶液润湿，水蒸气附着于填料上，以液膜展开后增加接触面积，后续烟气冲刷在液膜上时，体系中的粉尘杂质会被溶液所吸附，进而达到深度净化除尘效果，详细如图1所示；
（2）溶液对气溶胶的吸湿性能
吸湿溶液在经过特殊设计的喷淋塔内与烟气充分接触时，在气液交界处形成气膜和液膜，利用不同膜界面间水蒸气分压力的压力差，使浓溶液具备强烈的“磁场效益”，与烟气中由粉尘与水蒸气形成的“气溶胶”充分反应，从而吸附烟气中粉尘。对于烟气脱硫工作来说，烟气中的水蒸气凝结会与粉尘形成凝结核，进一步形成气溶胶团，其液膜水蒸气分压力主要是纯水饱和蒸汽压力，由于该分压力要远小于水的饱和蒸汽压力，此时气溶胶中的水分会被吸进到液膜中，在分压力的推动下，气溶胶团整体被吸附，最终实现深度净化。
2.2.2消白技术
“基于溶液吸收的烟气深度净化、脱白及余热回收一体化技术”利用吸湿性溶液喷淋烟气，保持烟气含水率，吸收92%以上的SO2，在环境温度0℃左右，无明显视觉白烟排放，达到消除有色烟羽效果。溶液吸收法基于蒸汽压差驱动水蒸气在溶液与烟气之间的迁移，同时完成汽化潜热的释放和吸收，本工艺包含烟气除湿与溶液再生两大环节。采用具有吸湿性能的溶液作为吸收剂，与烟气直接接触实现水分的迁移，当吸湿溶液的水蒸气分压力低于烟气的水蒸气分压力时，烟气中的水分向溶液迁移，即为除湿过程，反之则为溶液的再生过程。由于溶液蒸气压远低于烟气中的水蒸气分压，与冷凝法相比，溶液吸收法通过高沸点溶液，远低于湿法脱硫的浆液水蒸气分压力，控制出口烟气含水量7.5%左右，减少粉尘排放，且出口烟气处于不饱和状态，强化污染物的扩散，减少局部污染，根本上消除有色烟雨。
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2.2.3余热回收技术
（1）安装节能器
在本次一体化节能减排技术改造中，对于烟气余热回收利用，选择安装非承压式节能器，装置进口连接锅炉的烟气排放口，出口连接烟囱排烟口，装置下方连接水泵，上连接锅炉。在实际的锅炉运行过程中，锅炉所排放的烟气会进入节能器内，经装置流入水管，再通过烟囱排放出去。此过程中，节能器水管充分与锅炉排放的高温烟气接触，通过对流换热的方式对烟气余热进行吸收，然后管壁发生热传导对内部水进行加热，接着将水注入到锅炉内部，保证锅炉进水温度处于较高的状态，一方面确保锅炉能源消耗的降低，另一方面也使得烟气排放温度得到降低，最终实现烟气余热的回收利用。
（2）安装烟气检测装置
通过安装烟气检测装置，可以对空气系数实时进行监控管理，相关锅炉操作人员可以以此作为依据开展调整和处理工作，确保锅炉设备过量空气系数处于最佳状态。在本公司锅炉生产改造中，通过一体化技术的应用，不仅有效实现了烟气的深度净化处理，而且对烟气余热实施了回收利用，达到降低过量燃烧氧含量目的。
（3）注意事项
烟气余热回收利用相关装置设计中，要重点考虑烟气和水流向与阻力相关参数，通过科学合理的设计，确保管道内压力处于标准状态，进而达到优化改造的实质性效果。此外，由于管道设备直接接触水和烟气，烟气中部分气体会被凝结水吸收，这可以有效避免烟气排放所造成的大气污染，但是由于部分气体呈酸性，遇水形成酸性溶液，对管道设备会造成一定的腐蚀，不仅增加了维护保养的费用，而且还会导致设备换热效率大幅度降低，最终影响余热回收效率。因此，对于管道设备的选材一定要优先选择耐腐蚀性的材料，确保余热回收利用发挥最佳效果。
结束语
综上所述，由于锅炉生产中对于烟气处理不标准，导致排放造成空气污染，还会导致大量的能源浪费，不符合节能减排的政策要求。因此，文章通过实例分析，对本公司锅炉烟气排放处理工艺进行优化改造，提出了一种集烟气净化、脱白以及余热回收于一体的环保节能技术工艺，实际的效果十分显著，满足政策所规范的烟气超低排放标准，同时也带来了巨大的经济效益。
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