丁 艳，许登伟，李洪伟，吴斌华，欧吉元

（1.云南驰宏锌锗股份有限公司，云南 曲靖 655000；2.青海鸿鑫矿业有限公司，青海 海西 816000）

煤炭在我国一次性能源中的比重高达70%，《区域空气质量综合控制体系研究》显示，极大的能源消费量和以煤炭为主的能源消费结构是我国空气污染的主要来源，我国SO2排放量的90%，NOX排放量的67%、烟尘排放量的70%均来自于燃煤[1]。截至2017年，全国工业锅炉约有40.1万台，其中燃煤工业锅炉约30.7万台，50%以上的燃煤锅炉在采暖季使用。为减轻燃煤造成的大气污染，国家要求重点区域燃煤锅炉烟气达特别排放限值排放，为此研究燃煤锅炉达特别排放限值处理技术具有重要意义。

1 燃煤锅炉烟气治理技术

燃煤锅炉烟气污染物主要为 SO2、NOX、烟尘等。常用的治理技术有脱硫、脱硝、同时脱硫脱硝及除尘技术。烟气脱硫技术包含湿法脱硫和干法脱硫两类，湿法脱硫主要有石灰石/石灰法、海水法、双碱法等，干法脱硫主要有循环流化床法、活性炭/活性焦催化氧化吸附法、喷雾干燥法等。烟气脱硝技术主要有选择非催化还原法、选择催化还原法、催化分解法等。同时脱硫脱硝技术主要有 NFT法、SNOx法、NOSOx法、SOx-NOx-ROx-BOx法、电子束法、活性炭及活性焦（B-F）法等[2]。烟气除尘技术主要有机械式除尘、过滤式除尘、电除尘及湿式除尘等[3]。

采用以上治理技术，可实现锅炉烟气稳定达《锅炉污染物排放标准》排放。但随着国家对燃煤污染物排放管控的日益严格，部分重点区域已实施燃煤锅炉烟气达特别排放限值排放，本文对北方供暖燃煤锅炉烟气达特别排放限值改造进行研究，以期为同行业提供参考。

2 燃煤锅炉烟气达特别排放限值技术

北方某企业从事有色金属矿采选，冬季采用一台8.4MW燃煤锅炉为矿山供暖，锅炉烟气采用多管除尘及石灰法脱硫达《锅炉大气污染物排放标准》后经40m高烟囱排放。为积极响应国家“打赢蓝天保卫战”工作号召，降低燃煤锅炉烟气排放对大气环境质量的影响，企业主动对锅炉烟气处理系统进行达特别排放限值改造，2021年投入使用，实现燃煤锅炉烟气稳定达特别排放限值排放。

2.1 改造前锅炉烟气处理现状

燃煤锅炉烟气经多管除尘及脱硫塔处理后经40m烟囱达标排放。多管除尘器属于旋风类干式除尘器，除尘器包括放置旋风子的箱体，烟气的进出口和粉尘收集的灰斗。工作原理是含尘气体进入除尘器入口，通过导向器，于旋风子内部旋转，在离心力的作用下，粉尘和气体分离，粉尘降落在集尘箱内，经锁气器排出。经多管除尘后的烟气进入脱硫塔进一步处理。脱硫塔采用常规石灰法脱硫，石灰的水合物是一种二价碱，SO2是一种酸酐，与水化合生成亚硫酸，石灰脱硫的原理是发生酸碱中和反应，反应原理如下[4]：

烟气处理系统的脱硫塔顶部设8个喷头，脱硫剂沉淀池pH控制为12～13，脱硫塔出水口pH控制为10～12。石灰浆液由脱硫塔顶部喷头喷入，锅炉烟气自脱硫塔底部进入，在塔体内上升过程中，与喷淋下的石灰浆液接触，烟气中的二氧化硫、氮氧化物与石灰发生化学反应除去，部分剩余颗粒物通过碰撞、粘附得以去除。锅炉烟气经多管除尘及石灰法脱硫后排放浓度如表1所示。

表1 锅炉烟气处理系统改造前污染物排放情况

2.2 锅炉烟气处理系统改造

企业经研究攻关，对锅炉烟气处理系统进行以下改造：在多管除尘后增设脉冲布袋除尘器，同时将脱硫碱液由石灰更换为氢氧化钠，脱硫塔喷头由8个增加为14个，脱硫剂沉淀池pH控制为12～13，脱硫塔出水口pH控制为10～12，烟气出口端增设烟气在线监测系统，对二氧化硫、氮氧化物、颗粒物进行实时监测。

增加的脉冲布袋除尘器由上箱体、中箱体、灰斗、支架、滤袋及喷吹装置、卸灰装置等组成。含尘气体经风冷装置降温后从除尘器的风室进入各分室灰斗，并在灰斗导流装置的导流下，大颗粒的粉尘被分离，直接落入灰斗，而较细粉尘均匀地进入中部箱体而吸附在滤袋的外表面上，干净气体透过滤袋进入上箱体，并经各离线阀和排风管排排出。为防止锅炉高温烟气对布袋造成损坏，在锅炉烟气进入除尘器前安装了高温温度探头（1200℃），实时监测锅炉尾气温度变化。锅炉出风与除尘器的进风管路上设置温控仪，实时检测进入除尘器的温度，确保滤袋安全运行。在除尘器出口管道上可监测最终的出风温度。通过温度在线监测，可确保除尘器安全稳定运行。

氢氧化钠脱硫的机理是脱硫塔内发生酸碱中和反应，反应原理如下：

通过方案制定，设备采购及安装，锅炉烟气处理系统2020年1月全面完成改造，经调试，2021年1月19日正式投用，连续运行1个月的烟气污染物排放情况如表2及图1所示。

表2 锅炉烟气处理系统改造后污染物排放情况表

图1 改造后连续运行1个月的污染物排放浓度

由表2及图1可见，锅炉烟气系统改造后连续运行的1个月中锅炉烟气中二氧化硫、氮氧化物、颗粒物均优于《锅炉大气污染物排放标准》特别排放限值排放，其中二氧化硫可低于100mg/m3。此外，在运行的1个月中，未发生设备堵塞现象。可见，增加脱硫喷头、将脱硫剂由石灰更换为氢氧化钠及增设布袋除尘器后，锅炉烟气的脱硫除尘效率显著提高，外排二氧化硫、颗粒物浓度大幅降低。

2.3 污染物处理效率提升的原因分析

2.3.1 颗粒物

改造前，锅炉烟气采用多管除尘器处理，多管除尘属旋风除尘的一种，借助于含尘气流的离心力将固体粒子从气流中分离出来，颗粒物去除效率不高，对小颗粒粉尘较难去除，去除效率通常为85%～90%，常用于多级除尘系统的一级除尘。改造后采用多管除尘及布袋复合除尘，利用布袋除尘器对亚微米粒级小颗粒粉尘的净化优势，对多管除尘后余留的细小颗粒物进一步净化处理，实现废气中外排颗粒物低于30mg/m3。此外，采用多管除尘及布袋复合除尘技术，在废气进入布袋前先进行预除尘，使烟气中的粗颗粒物先去除，减少粗颗粒物对布袋的冲刷，可延长布袋使用寿命。

2.3.2 二氧化硫

改造前，锅炉烟气采用石灰浆液喷淋，喷头数仅为8个，而反应要求的液气比较高，喷头易堵塞，从而影响二氧化硫去除效率。改造后，将脱硫剂由石灰优化为氢氧化钠，同时将脱硫塔喷头增加为14个。杜谦等人的研究表明，脱硫塔中脱硫率随液气比增加而增加[5]。烟气处理系统改造后通过增加喷头数量，增大了脱硫塔内化学反应的液气比，同时氢氧化钠溶解度远高于氢氧化钙，减少了喷头堵塞的现象，提升了脱硫效率，实现外排烟气中二氧化硫低于100mg/m3，优于《工业gen锅炉大气污染物排放标准》特别排放限值排放。

2.4 运行成本分析

改造后，企业燃煤锅炉废气处理成本约10万元/月,成本中占比最高的为人工费，占成本的72%，材料费占成本的20%，动力费占8%，具体如表3所示。

表3 锅炉废气处理成本（万元/月）

3 结论

供暖燃煤锅炉烟气采用多管除尘+石灰法脱硫后，污染物达《工业锅炉大气污染物排放标准》排放，但系统易产生堵塞问题。对锅炉烟气处理系统采用多管除尘+脉冲布袋除尘+氢氧化钠脱硫，并增加脱硫塔喷头后，可延长布袋使用寿命，增加脱硫塔液气比，降低脱硫系统堵塞问题，提高脱硫除尘效率，降低污染物排放浓度，实现外排烟气稳定达《工业锅炉大气污染物排放标准》特别排放限值排放。