燃煤工业锅炉大气污染物控制方案研究

王亚钟

摘要：基于中国燃煤工业锅炉大气污染物排放及治理现状，并结合国家相关产业政策和国内外技术发展趋势，以2008年为基准年，分析测算了2015、2020年燃煤工业锅炉大气污染物排放量，提出了适合中国国情的燃煤工业锅炉大气污染物控制技术路线。依据研究的控制方案，2015年，烟尘、二氧化硫及氮氧化物排放量分别为507万、458万、230万ｔ；2020年，烟尘、二氧化硫及氮氧化物排放量分别为491万、423万、269万ｔ。与2008年相比，大气污染物排放量变化不大，基本上做到了增容不增污。在此基础上，提出了燃煤工业锅炉大气污染物防治建议。

关键词：燃煤工业锅炉大气污染物控制方案

一、燃煤工业锅炉大气污染物治理和排放现状

1.1烟尘

我国燃煤工业锅炉烟尘的治理始于20世纪70年代，最初广泛使用的是机械式除尘器，包括惯性除尘器、旋风除尘器等，其中以旋风除尘器为主，它的特点是结构简单、造价低，能处理大流量、高浓度的含颗粒（固体和液体）气体，其缺点是除尘效率不高。目前，国内大于１０ｔ／ｈ的工业锅炉基本上都采用湿式除尘器，对10ｔ／ｈ以上的抛煤机锅炉、煤粉炉或沸腾炉，在原锅炉配套的干式旋风除尘器后部再加一级麻石离心水膜除尘器，烟尘排放浓度可以达到《大气污染物综合排放标准》（ＧＢ162971—1996）中二类地区污染源排放要求。近几年，新建的小型热电联产、集中供热等用途的锅炉，由于受到严格的地方排放标准的约束，配置了静电除尘器或布袋除尘器，或者将原有的机械式除尘或湿法除尘改造为静电或布袋除尘。据测算，截至2008年底，我国燃煤工业锅炉烟尘排放量为375.2万ｔ，占全国烟尘排放量的41.6％。

1.2二氧化硫

燃煤锅炉二氧化硫的治理按燃烧过程可分为燃烧前、燃烧中和燃烧后脱硫３种。燃烧前脱硫技术中的物理洗选煤技术得到了大规模推广应用，目前的煤炭洗选能力已达到１５亿ｔ／ａ。燃烧中脱硫技术包括燃用固硫型煤、炉内喷钙加尾部增湿活化脱硫和循环流化床技术等。目前，工业锅炉采用较多的是燃烧后脱硫，常见的有石灰／石灰石法、氧化镁法等脱硫工艺。石灰／石灰石法是烟气脱硫应用最广泛的方法。但由于工业锅炉的吨位较小，脱硫工艺一般采用自然氧化法，脱硫生成物与灰渣一起抛弃，加之系统不完善，浆液中的ＣａＳＯ４、ＣａＳＯ３等很容易达到饱和或过饱和浓度，因此易发生管道及设备结垢堵塞现象，给石灰／石灰石法在工业锅炉中的推广应用造成了一定的困难。氧化镁法脱硫工艺由于ＭｇＳＯ４的溶解度是ＣａＳＯ４的近百倍，因此工艺系统运行稳定，不易发生堵塞现象。北京大龙供热中心近几年新建了15台45.5ＭＷ的燃煤热水采暖锅炉，全部装配了氧化镁法脱硫装置。脱硫系统运行稳定，煤含硫量为0.8％（质量分数）时，脱硫率在９５％以上，二氧化硫质量浓度可控制在20ｍｇ／ｍ３以内。当前，对蒸发量20ｔ／ｈ及以上的燃煤工业锅炉烟气的治理主要采用了一级除尘＋二级脱硫装置，并配备脱硫自控系统和烟气连续监测系统，以保证脱硫除尘系统的连续稳定运行。根据北京市监测中心对北京市19台4～35ｔ／ｈ燃煤工业锅炉二氧化硫例行监测结果来看，二氧化硫最高排放质量浓度仅为40.0ｍｇ／ｍ３，平均为16.5ｍｇ／ｍ３。据测算，2008年我国燃煤工业锅炉年排放二氧化硫519.1万ｔ，占全国二氧化硫排放总量的23.6％，仅次于火电行业。

1.3氮氧化物

在《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中，首次将氮氧化物纳入主要污染物排放总量控制。但在现行的排放标准中，对燃煤工业锅炉氮氧化物的排放尚未提出排放限值要求。当前，从全国范围来说，燃煤工业锅炉氮氧化物的控制工作才刚开展。鉴于燃煤工业锅炉的炉膛结构和燃烧方式有别于发电锅炉，且锅炉容量较小，运行方式也不相同，《火电厂氮氧化物污染防治技术政策》中推荐的技术措施难以在燃煤工业锅炉上实施。为此，燃煤工业锅炉氮氧化物的减排技术应在发展部分循环流化床锅炉的同时，针对燃煤工业锅炉以层燃炉为主的特点，借鉴发电锅炉低氮燃烧技术的原理进行拓展。对燃煤工业锅炉烟气脱硝技术的应用也正在探索。如北京市大兴区供热中心的集中采暖工业锅炉房的70ＭＷ的热水采暖锅炉，将发电锅炉所采用选择性催化还原法（ＳＣＲ）烟气脱硝技术移植到工业锅炉上应用。目前，该脱硝工程建设已经完毕，氮氧化物排放质量浓度可控制在150ｍｇ／ｍ３以下。据测算，到2008年底，全国燃煤工业锅炉排放的氮氧化物总量已接近200万ｔ，仅次于火电厂和机动车，位列第３位，是造成城市灰霾天气出现和能见度下降的主要污染物之一。

二、燃煤工业锅炉大气污染物控制方案研究

2.1国内外研究现状

在粒径分布方面，工业上所测颗粒物一般集中在0.1—0．2m和10—20tzm的粒径区间，经除尘设备处理后一般小于101xm，湿式烟气脱硫装置出口可达1.01,Lm左右。国外已经发展了一些数学模型用于预测粉燃煤燃烧排放飞灰的粒径分布。我国学者已经对飞灰颗粒分布进行了颗粒分布研究，何吕刚研究得出电除尘器飞灰分布特性函数的数值及变化规律。针对我国工业锅炉节能减排现状指出，当前节能加派工作缺乏具体方案好目标，形式不容乐观，尤其是在运行状况诊断、自动调节和控制以及工业锅炉运行科学管理方面存在一系列问题。余安明在总结现有节能技术的基础上对工业锅炉设备和技术进行分析，提出了节能集成技术和相应的优化系统。

2.2燃煤工业锅炉大气污染物控制方案

工业锅炉按用途可以分为蒸汽、热水锅炉两类。在国家节能减排政策的推动下，我国6t／h及以下的燃煤工业锅炉在未来几年比例将不断减小，20t／h及以上的燃煤工业锅炉比例将不断上升。结合国家政策导向和中国电器工业协会2008年燃煤工业锅炉的统计资料，用燃煤工业锅炉耗煤量的测算公式：C=。

我国2015年和2020年耗煤量将达到8.5亿t和108亿t，比2008年增长33％和69％。在结合我国国情和个容量锅炉特点的情况下，2015和2020的大气污染物控制技术路线如下：首先烟尘治理以单简(多筒)、多管、湿法、静电或布袋除尘为主，20t／h及以下锅炉不采用湿法除尘；对于二氧化硫的治理主要以低硫煤、脱硫除尘一体化技术和串联工艺为主，20t／h以上锅炉除外；氮氧化物控制以低氮燃烧技术和SCR为主，6t／h及以下的锅炉采用燃料代替的方法，包括天然气、工业型煤和生物质成型煤。根据以上统计和技术的分析，2015和2020大气污染排放量的测算方法如下：。其中W为大气污染物i的年排放量，C为j型锅炉的年耗煤量，P为排污因子n为锅炉类型总数，m为大气污染物治理措施总数。

我国小型锅炉多采用单筒、多管等机械除尘。热电联产和大型锅炉采用静电或布袋除尘。二氧化硫治理只在部分热电联产和大型锅炉上使用。氮氧化物治理技术尚不成熟无法应用；6t／h以下锅炉采用代替燃料，可有效控制排放量；大型燃煤工业锅炉应该因地、因煤因炉制宜，又计划和步骤的进行清洁能源的替代、后脱硫技术应用、进行SCR高效脱硝技术的开发和设备的应用。

结语

目前国际上，在清洁生产领域发达国家已经有着完整规划，在国内采用新能源，把高污染的工业转移到中国，我国在经济发展的压力下，只好进行这一方面的工业发展。实体经济本来就是我国所倡导的，我们现在要做的是进行有关节能减排技术的研究，在危机中进行技术的创新，推动整体发展。

参考文献

[1]刘平,汪涛.我国燃煤工业锅炉大气污染物治理技术探讨[J].科技与创新,2017(9):51-52.

[2]孙德刚.燃煤工业锅炉污染物排放特征及节能减排措施研究[D].清华大学,2010.

[3]庄德安,岳涛,张书景,等.燃煤工业锅炉大气污染物排放现状及控制对策[C]//中国工业锅炉节能减排国际论坛.2011.

[4]刘春江,刘建斌.燃煤工业锅炉大气污染物控制方案的构建[J].科学与财富,2015(22):359-359.

[5]左朋莱,岳涛,韩斌杰,等.燃煤工业锅炉大气污染物控制方案研究[J].环境污染与防治,2013,35(8):100-104.