從2014年國(guó)務(wù)院辦公廳頒發(fā)的《關(guān)于印發(fā)2014-2015年節(jié)能減排低碳發(fā)展行動(dòng)方案的通知》(國(guó)辦發(fā)〔2014〕23號(hào))、七部委制定的《燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)保綜合提升工程實(shí)施方案》(發(fā)改環(huán)資〔2014〕2451號(hào))，2016年1月1日起新修訂的《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》，到2016年7月1日起《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13271—2014)要求所有燃煤鍋爐執(zhí)行新的排放標(biāo)準(zhǔn)的法律法規(guī)，國(guó)家要求全面整治燃煤小鍋爐，加快重點(diǎn)行業(yè)脫硫脫硝、除塵改造工程建設(shè)。各地也不斷推進(jìn)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以環(huán)保為抓手淘汰落后產(chǎn)能、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型和結(jié)構(gòu)調(diào)整。另外，鍋爐節(jié)能是一種技術(shù)，它可以提高鍋爐的熱效率，能夠使鍋爐的熱效率達(dá)到70%-80%，可以節(jié)煤10%-15%。鍋爐節(jié)能是通過鍋爐信息化節(jié)能控制系統(tǒng)對(duì)鍋爐設(shè)備中的引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、爐排、水泵等部分自動(dòng)化控制，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化燃燒，充分燃燒甚至完全燃燒。下面讓我們了解鍋爐節(jié)能減排你應(yīng)該知道的那些事!
一什么是鍋爐?具體的定義是什么?
鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學(xué)能、電能，鍋爐輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機(jī)熱載體。鍋爐包括鍋和爐兩大部分。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活提供所需熱能，也可通過蒸汽動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業(yè)生產(chǎn)中也有少量應(yīng)用。產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，常簡(jiǎn)稱為鍋爐，多用于火電站、船舶、機(jī)車和工礦企業(yè)。
在《特種設(shè)備安全法》中，對(duì)鍋爐的定義是利用各種燃料、電或者其他能源，將所盛裝的液體加熱到一定的參數(shù)，并對(duì)外輸出熱能的設(shè)備。其范圍規(guī)定為容積大于或者等于30L的承壓蒸汽鍋爐;出口水壓大于或者等于0.1MPa(表壓)，且額定功率大于或者等于0.1Mw的承壓熱水鍋爐;有機(jī)載體鍋爐。
二鍋爐節(jié)能又是什么?其基本原理是怎樣的?
鍋爐節(jié)能是一種技術(shù)。它可以提高鍋爐的熱效率，能夠使鍋爐的熱效率達(dá)到70%-80%，可以節(jié)煤10%-15%。鍋爐節(jié)能是通過鍋爐信息化節(jié)能控制系統(tǒng)對(duì)鍋爐設(shè)備中的引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、爐排、水泵等部分自動(dòng)化控制，從而達(dá)到提高鍋爐熱效率效果。
在鍋爐控制柜中加裝可編程序控制器。將壓力給定值和水位給定值根據(jù)用戶要求提前寫入可編程序控制器，由壓力傳感器和水位傳感器檢測(cè)到的信號(hào)回饋給可編程序控制器后，進(jìn)行運(yùn)算、比較，然后輸出頻率信號(hào)，合理控制各個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到引風(fēng)、鼓風(fēng)、爐排、水泵電機(jī)的同步調(diào)節(jié)，進(jìn)而達(dá)到輸出恒定的氣壓值并節(jié)約能源的目的。
鍋爐節(jié)能的基本原理是把高新材料技術(shù)、燃燒技術(shù)和鍋爐綜合技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，通過一系列物理、化學(xué)變化，使燃燒煤達(dá)到強(qiáng)化燃燒，充分燃燒，完全燃燒的一種全新的燃燒方式。這一技術(shù)已經(jīng)得到了國(guó)家和用戶的認(rèn)可。
三鍋爐節(jié)能都有哪些技術(shù)?
2、安裝冷凝型燃?xì)忮仩t節(jié)能器。
3、采用冷凝式余熱回收鍋爐技術(shù)。
4、鍋爐尾部采用熱管余熱回收技術(shù)。
5、采用防垢、除垢技術(shù)。
6、采用燃料添加劑技術(shù)。
7、采用新燃料，用清潔可再生的能源替代。
8、采用富氧燃燒技術(shù)。
9、采用旋流燃燒鍋爐技術(shù)。
10、采用空氣源熱泵熱水機(jī)組替換技術(shù)。
11、燃煤鍋爐改裝成燃油(氣)鍋爐。
當(dāng)然上面說的這么多的技術(shù)都是要建立在擁有對(duì)鍋爐信息化監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上的。只是擁有了鍋爐信息化監(jiān)控系統(tǒng)才能夠更好的發(fā)揮這一系列鍋爐節(jié)能技術(shù)的價(jià)值。
四鍋爐節(jié)能的八大方案
1、蒸汽的有效利用
蒸汽是鍋爐的產(chǎn)品，應(yīng)嚴(yán)格按計(jì)劃使用。在有多臺(tái)鍋爐的鍋爐房，每臺(tái)鍋爐負(fù)荷(供汽量)的分配應(yīng)按機(jī)組總效率最高的原則分配。鍋爐負(fù)荷先由效率高的鍋爐承擔(dān)，至滿負(fù)荷后，再由效率低的鍋爐承擔(dān)負(fù)荷。
1)為有效利用蒸汽，在各種情況下均不應(yīng)將高壓蒸汽白白地膨脹為低壓蒸汽而未得到功的利用。
2)加裝排污擴(kuò)容器或換熱器回收利用鍋爐排污，并控制其排污量在5%以下，最佳為2%。
3)利用擴(kuò)容器回收疏水器的熱量，保持疏水器正常工作。
4)疏水器里的蒸汽凝結(jié)水，水質(zhì)好，是優(yōu)質(zhì)鍋爐給水，回收后可節(jié)省水處理費(fèi)用。
5)防止各種管道、閥門漏汽漏水，總泄量不超過2～3%。
6)回收各種余熱和廢熱。
2、管道保溫
蒸汽管道、熱水管道及各種用熱設(shè)備都會(huì)向周圍的空氣散失熱量，另外為了安全的目的，必須對(duì)輸汽、水管道進(jìn)行保溫處理。
保溫用絕熱材料應(yīng)符合以下要求：
1)導(dǎo)熱系數(shù)低、絕熱性能好。導(dǎo)熱系數(shù)λ<0.12千卡/米.時(shí).℃
2)管內(nèi)介質(zhì)達(dá)到最高溫度時(shí)，性能仍較穩(wěn)定，而且機(jī)械性能良好，一般抗壓強(qiáng)度不低于3公斤/厘米2。
3)當(dāng)熱介質(zhì)溫度大于120℃時(shí)，保溫材料不應(yīng)含有有機(jī)物和可燃物。只有當(dāng)介質(zhì)溫度在80℃以下時(shí)，保溫材料內(nèi)可含有有機(jī)物。
4)保溫材料要求吸濕性小，對(duì)管壁無腐蝕，易于制造成型，便于安裝。
符合上述要求的保溫材料有膨脹珍珠巖、堿玻璃纖維、泡沫塑料、石棉和礦渣棉等。
保溫層的厚度一般按以下原則確定：
1)保證管道的熱損失在規(guī)定值以下。
2)保溫層表面溫度不超過55～60℃。
3)保溫層的經(jīng)濟(jì)厚度為應(yīng)使保溫層的費(fèi)用及熱損失折合為燃料費(fèi)用之和最小。
為減少蒸汽管道的散熱損失，應(yīng)盡可能采用小的管徑，并縮短輸送距離，同時(shí)應(yīng)使其壓降較小。在輸送蒸汽前將汽壓降低到最低必須的數(shù)值。如壓降較大，則應(yīng)利用其作功。對(duì)于動(dòng)力裝置，應(yīng)采用高溫高壓蒸汽。對(duì)供熱設(shè)備和管道進(jìn)行良好的保溫是重要的節(jié)能措施。
3、熱水供暖
除了生產(chǎn)工藝必須使用蒸汽以外，對(duì)于供暖、通風(fēng)和熱水供應(yīng)等應(yīng)采用熱水供熱。其主要優(yōu)點(diǎn)是：
1)熱水供暖可以節(jié)約大量燃料(相比于蒸汽)，約20～40%。因?yàn)樗鼪]有凝結(jié)水和二次蒸發(fā)損失。其次，熱水供暖管道散熱損失小。蒸汽供暖管道漏汽損失較大。蒸汽鍋爐需要連續(xù)和定期排污，而熱水鍋爐只需少量的定期排污。最后，熱水供暖可根據(jù)室外環(huán)境溫度的變化，靈活地對(duì)熱水進(jìn)行質(zhì)量調(diào)節(jié)，達(dá)到既節(jié)約燃料又保證供熱質(zhì)量的要求。
2)高溫?zé)崴┡到y(tǒng)的維修費(fèi)用比蒸汽供暖低。實(shí)踐證明，熱水供暖系統(tǒng)維修費(fèi)用只是蒸汽供暖系統(tǒng)的1/3，維修人員可相應(yīng)地減少一半。
3)熱水供暖熱半徑大，可達(dá)幾十公里，而蒸汽供暖受管道阻力損失限制，一般僅為2～3公里。
4)高溫水供暖適合于區(qū)域性供熱事業(yè)的發(fā)展。而采用區(qū)域性集中供熱不僅可以節(jié)約大量燃料，又可減少鍋爐對(duì)大氣環(huán)境的污染。
熱水采暖的缺點(diǎn)是外部管網(wǎng)的投資比蒸汽供暖要大，尤其是供水和回水的溫差較少時(shí)更為顯著。熱水采暖循環(huán)泵的容量大，消耗電能多，增加了運(yùn)行費(fèi)用。由于水的比重大，對(duì)于地形高度差大的地區(qū)以及高層建筑中會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的重位壓差，給系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行帶來了很大的復(fù)雜性。但是從全面衡量，熱水供暖經(jīng)濟(jì)效益顯著，因此，應(yīng)大力發(fā)展熱水供暖，在區(qū)域鍋爐房安裝高效率大容量的熱水鍋爐。
4、區(qū)域鍋爐房集中供熱
我國(guó)供熱系統(tǒng)基本上是采用小鍋爐分散供熱的方式，鍋爐效率低、能源利用率差、環(huán)境污染嚴(yán)重，而采用具有規(guī)模和場(chǎng)地的選擇比較靈活、以及不定因素少、投資少、建設(shè)周期短、能較快發(fā)揮投資效益的區(qū)域鍋爐房集中供熱可節(jié)省燃料，提高能源的利用率。區(qū)域鍋爐房集中供熱就是用高效率大容量鍋爐代替分散小鍋爐的一種集中供熱方式。集中供熱就是由一個(gè)大型的熱源通過熱力管網(wǎng)向一個(gè)或幾個(gè)較大區(qū)域或工業(yè)企業(yè)供熱的方式。它由熱源、熱網(wǎng)和熱用戶組成。
集中供熱的熱效率由鍋爐、管道和熱網(wǎng)三部分效率組成。由于鍋爐熱效率提高所獲得的效益足以補(bǔ)嘗熱網(wǎng)系統(tǒng)輸送熱量所產(chǎn)生的損失時(shí)，就開始節(jié)省燃料。區(qū)域鍋爐房節(jié)能的關(guān)鍵是要采用高效率的鍋爐代替分散低效率的小鍋爐，因此，區(qū)域鍋爐房的容量不能太小，至少應(yīng)有容量不少于10t/h兩臺(tái)，即供熱量應(yīng)在50GJ/h以上，相應(yīng)的供暖面積應(yīng)在20萬平方米以上。
5、熱電聯(lián)產(chǎn)
凝汽式發(fā)電廠的主要熱損失是汽輪排汽的熱量在凝汽器中被冷卻水帶走，無法加以利用，這部分熱損失通常占40%—60%，因而使凝汽式電廠的效率不高。如果采用熱電聯(lián)產(chǎn)方式，將汽輪機(jī)的排汽或抽汽用于供熱，可大大減少汽輪機(jī)的排汽損失，同時(shí)用高效率大容量的鍋爐代替低效率小鍋爐，可使能源利用率大大提高，因此能取得很大的經(jīng)濟(jì)效益?？刹捎媒ㄔO(shè)大型熱電廠、凝汽式電廠改造供熱及企業(yè)自備中小型熱電廠等熱電聯(lián)產(chǎn)方式。
在工業(yè)集中的地區(qū)可以建設(shè)大型熱電廠，在采暖熱負(fù)荷大的北方大中城市可以建設(shè)供暖熱電廠，在供暖季節(jié)按熱電聯(lián)產(chǎn)運(yùn)行，在非供暖季節(jié)按凝汽方式運(yùn)行。對(duì)有凝汽式機(jī)組，可采用冷凝器低真空運(yùn)行或在汽輪機(jī)高低壓缸連通管上打孔抽汽的辦法供熱，可取得顯著的節(jié)能效果。
對(duì)于不具備由中心熱電廠供熱的大中型企業(yè)，當(dāng)具有連續(xù)穩(wěn)定的用汽量在20t/h以上時(shí)，一般均有建立自備熱電廠的條件。這類企業(yè)可以選擇20t/h次中壓鍋爐式或35t/h中壓及次高壓鍋爐，1.5MW或3MW背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組，建立以供熱為主，發(fā)電為輔的自備熱電廠，可取得很大的經(jīng)濟(jì)效益。與分散的小型工業(yè)鍋爐相比，由于鍋爐熱效率提高，熱電聯(lián)產(chǎn)的燃料消耗與小型鍋爐相當(dāng)。在同樣的供熱條件下，利用熱電聯(lián)產(chǎn)，可獲得額外的電能。
6、裕壓發(fā)電
在印染、紡織、制糖、造紙、化肥、化工等許多行業(yè)，大量需要工藝用汽，但所需壓力不高，一般小于3×105Pa，而熱源供汽，包括自備鍋爐供汽或熱電廠供汽，其壓力較高，多在13×105Pa以上，因此在供汽與用汽設(shè)備之間存在一定的壓差，利用這一壓差發(fā)電的方式叫裕壓發(fā)電。它是將熱源供給的蒸汽先進(jìn)入背壓汽輪機(jī)發(fā)電，再將其排汽供用熱設(shè)備使用，這樣可使熱能得充分利用，因而提高了能源利用率。
裕壓發(fā)電，具有如下一些優(yōu)點(diǎn)：
1)背壓發(fā)電效率高，能耗低，可大量節(jié)省燃料。
2)背壓機(jī)組設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，建設(shè)快。裕壓發(fā)電的投資一般可在三年內(nèi)回收，建設(shè)周期大約為一年左右，因而能較快地取得經(jīng)濟(jì)效益。
3)裕壓發(fā)電成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著，裕壓發(fā)電成本略低于電力系統(tǒng)發(fā)電成本，如將裕壓電供本企業(yè)使用，則與電網(wǎng)供電價(jià)格相比，便宜得多，能為企業(yè)取得較大的經(jīng)濟(jì)效益。
4)在供電緊張地區(qū)，可增加供電的可靠性，對(duì)保證企業(yè)正常生產(chǎn)有很大意義。
5)裕壓發(fā)電運(yùn)行和管理簡(jiǎn)便可靠，而且不需要大量冷卻水源。
7、熱管換熱器回收鍋爐煙道余熱
熱管是一種高效傳熱元件，由熱管組成的換熱器體積小、重量輕、傳熱功率大，流動(dòng)阻力小等許多優(yōu)點(diǎn)。熱管換熱器屬于熱流體互不接觸的表面式換熱器，作為工業(yè)鍋爐的尾部受熱面，可充分利用鍋爐的排煙余熱，提高鍋爐效率，節(jié)約能源?？捎米鳛闊峁芸諝?a target='_blank'>預(yù)熱器、熱管式省煤器和熱管式熱水器。熱管式空氣預(yù)熱器用來加熱燃燒用的空氣，不僅可以降低排煙損失，而且采用熱空氣可大大加強(qiáng)燃燒，能有效地降低灰渣含炭量和化學(xué)不完全燃燒損失，因此可大大提高工業(yè)鍋爐效率。熱管省煤器用來加熱鍋爐給水，熱管熱水器用來加熱生產(chǎn)和生活用的熱水，都可以提高能源的利用率，應(yīng)用也很普遍。
8、蒸汽蓄熱器
蒸汽蓄熱器是利用水的蓄熱能力把熱能儲(chǔ)存起來的一種裝置，它是由蓄熱器本體和控制蒸汽進(jìn)出自動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩個(gè)主要部分組成的。蓄熱器的原理是以熱水為介質(zhì)來儲(chǔ)存熱能的壓力容器。在用氣負(fù)荷有波動(dòng)的情況下，利用蓄熱器充熱和放熱作用，調(diào)節(jié)負(fù)荷需要，保持鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到節(jié)約燃料，提高鍋爐效率的目的。
當(dāng)蒸汽使用量不大時(shí)，將剩余蒸汽以通過噴嘴進(jìn)入容器，使蓄熱器內(nèi)的水溫和壓力逐漸上升，直到額定壓力下的飽和溫度，完成熱能的儲(chǔ)存。當(dāng)蒸汽使用量增大時(shí)，就由蓄熱器供汽，蓄熱器內(nèi)的壓力就下降。蓄熱器的工作壓力受鍋爐壓力的限制，當(dāng)鍋爐額定壓力與汽壓有很大的壓差時(shí)，蓄熱器單位容積所產(chǎn)生的蒸汽量就多，使用蓄熱器的經(jīng)濟(jì)效益就高。在采用蓄熱器時(shí)，宜選用工作壓力較高的鍋爐，用汽部門按不同壓力分類，分別配置蒸汽管路，以提高蓄熱器工作的經(jīng)濟(jì)性。
工業(yè)鍋爐的節(jié)能有系統(tǒng)節(jié)能、軟件節(jié)能與硬件節(jié)能相結(jié)合等措施。我們要有效地利用蒸汽，回收和利用余熱蒸汽。對(duì)各種管道進(jìn)行保溫，利用熱管換熱器、蒸汽蓄熱器等裝置進(jìn)行節(jié)能。采用熱水鍋爐供暖、區(qū)域鍋爐房集中供熱、熱電聯(lián)產(chǎn)和裕壓發(fā)電等方式提高能源的利用率，可取得很大的經(jīng)濟(jì)效益。這里只是簡(jiǎn)單介紹一些基本和常見的節(jié)能措施，還有很多節(jié)能措施等待我們?nèi)パ芯亢屠?。只要真正重視能源的?jié)約和合理利用，采取各種有效措施，就可不斷地提高工業(yè)鍋爐的能源利用率，使有限的能源，發(fā)揮更大的作用，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。
五鍋爐煙氣脫硫脫硝技術(shù)
脫硫技術(shù)
目前煙氣脫硫技術(shù)種類達(dá)幾十種，按脫硫過程是否加水和脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài)，煙氣脫硫分為：濕法、半干法、干法三大類脫硫工藝。濕法脫硫技術(shù)較為成熟，效率高，操作簡(jiǎn)單。
一、濕法煙氣脫硫技術(shù)
優(yōu)點(diǎn)：濕法煙氣脫硫技術(shù)為氣液反應(yīng)，反應(yīng)速度快，脫硫效率高，一般均高于90%，技術(shù)成熟，適用面廣。濕法脫硫技術(shù)比較成熟，生產(chǎn)運(yùn)行安全可靠，在眾多的脫硫技術(shù)中，始終占據(jù)主導(dǎo)地位，占脫硫總裝機(jī)容量的80%以上。
缺點(diǎn)：生成物是液體或淤渣，較難處理，設(shè)備腐蝕性嚴(yán)重，洗滌后煙氣需再熱，能耗高，占地面積大，投資和運(yùn)行費(fèi)用高。系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備龐大、耗水量大、一次性投資高，一般適用于大型電廠。
分類：常用的濕法煙氣脫硫技術(shù)有石灰石-石膏法、間接的石灰石-石膏法、檸檬吸收法等。
A石灰石/石灰-石膏法：
原理：是利用石灰石或石灰漿液吸收煙氣中的SO2，生成亞硫酸鈣，經(jīng)分離的亞硫酸鈣(CaSO3)可以拋棄，也可以氧化為硫酸鈣(CaSO4)，以石膏形式回收。是目前世界上技術(shù)最成熟、運(yùn)行狀況最穩(wěn)定的脫硫工藝，脫硫效率達(dá)到90%以上。
目前傳統(tǒng)的石灰石/石灰—石膏法煙氣脫硫工藝在現(xiàn)在的中國(guó)市場(chǎng)應(yīng)用是比較廣泛的，其采用鈣基脫硫劑吸收二氧化硫后生成的亞硫酸鈣、硫酸鈣，由于其溶解度較小，極易在脫硫塔內(nèi)及管道內(nèi)形成結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象。對(duì)比石灰石法脫硫技術(shù)，雙堿法煙氣脫硫技術(shù)則克服了石灰石—石灰法容易結(jié)垢的缺點(diǎn)。
B間接石灰石-石膏法：
常見的間接石灰石-石膏法有：鈉堿雙堿法、堿性硫酸鋁法和稀硫酸吸收法等。原理：鈉堿、堿性氧化鋁(Al2O3˙nH2O)或稀硫酸(H2SO4)吸收SO2，生成的吸收液與石灰石反應(yīng)而得以再生，并生成石膏。該法操作簡(jiǎn)單，二次污染少，無結(jié)垢和堵塞問題，脫硫效率高，但是生成的石膏產(chǎn)品質(zhì)量較差。
C檸檬吸收法：
原理：檸檬酸(H3C6H5O7˙H2O)溶液具有較好的緩沖性能，當(dāng)SO2氣體通過檸檬酸鹽液體時(shí)，煙氣中的SO2與水中H發(fā)生反應(yīng)生成H2SO3絡(luò)合物，SO2吸收率在99%以上。這種方法僅適于低濃度SO2煙氣，而不適于高濃度SO2氣體吸收，應(yīng)用范圍比較窄。
另外，還有海水脫硫法、磷銨復(fù)肥法、液相催化法等濕法煙氣脫硫技術(shù)。
二、干法煙氣脫硫技術(shù)
優(yōu)點(diǎn)：干法煙氣脫硫技術(shù)為氣同反應(yīng)，相對(duì)于濕法脫硫系統(tǒng)來說，設(shè)備簡(jiǎn)單，占地面積小、投資和運(yùn)行費(fèi)用較低、操作方便、能耗低、生成物便于處置、無污水處理系統(tǒng)等。
缺點(diǎn)：但反應(yīng)速度慢，脫硫率低，先進(jìn)的可達(dá)60-80%。但目前此種方法脫硫效率較低，吸收劑利用率低，磨損、結(jié)垢現(xiàn)象比較嚴(yán)重，在設(shè)備維護(hù)方面難度較大，設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性不高，且壽命較短，限制了此種方法的應(yīng)用。
分類：常用的干法煙氣脫硫技術(shù)有活性碳吸附法、電子束輻射法、荷電干式吸收劑噴射法、金屬氧化物脫硫法等。
典型的干法脫硫系統(tǒng)是將脫硫劑(如石灰石、白云石或消石灰)直接噴入爐內(nèi)。以石灰石為例，在高溫下煅燒時(shí)，脫硫劑煅燒后形成多孔的氧化鈣顆粒，它和煙氣中的SO2反應(yīng)生成硫酸鈣，達(dá)到脫硫的目的。
干法煙氣脫硫技術(shù)在鋼鐵行業(yè)中已經(jīng)有應(yīng)用于于大型轉(zhuǎn)爐和高爐的例子，對(duì)于中小型高爐該方法則不太適用。干法脫硫技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是工藝過程簡(jiǎn)單，無污水、污酸處理問題，能耗低，特別是凈化后煙氣溫度較高，有利于煙囪排氣擴(kuò)散，不會(huì)產(chǎn)生“白煙”現(xiàn)象，凈化后的煙氣不需要二次加熱，腐蝕性小;其缺點(diǎn)是脫硫效率較低，設(shè)備龐大、投資大、占地面積大，操作技術(shù)要求高。常見的干法脫硫技術(shù)有。
A活性碳吸附法：
原理：SO2被活性碳吸附并被催化氧化為三氧化硫(SO3)，再與水反應(yīng)生成H2SO4，飽和后的活性碳可通過水洗或加熱再生，同時(shí)生成稀H2SO4或高濃度SO2?？色@得副產(chǎn)品H2SO4，液態(tài)SO2和單質(zhì)硫，即可以有效地控制SO2的排放，又可以回收硫資源。該技術(shù)經(jīng)西安交通大學(xué)對(duì)活性炭進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)出成本低、選擇吸附性能強(qiáng)的ZL30，ZIA0，進(jìn)一步完善了活性炭的工藝，使煙氣中SO2吸附率達(dá)到95.8%，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
B電子束輻射法：
原理：用高能電子束照射煙氣，生成大量的活性物質(zhì)，將煙氣中的SO2和氮氧化物氧化為SO3和二氧化氮(NO2)，一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3)，并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收劑吸收。
C荷電干式吸收劑噴射脫硫法(CD.SI)：
原理：吸收劑以高速流過噴射單元產(chǎn)生的高壓靜電電暈充電區(qū)，使吸收劑帶有靜電荷，當(dāng)吸收劑被噴射到煙氣流中，吸收劑因帶同種電荷而互相排斥，表面充分暴露，使脫硫效率大幅度提高。此方法為干法處理，無設(shè)備污染及結(jié)垢現(xiàn)象，不產(chǎn)生廢水廢渣，副產(chǎn)品還可以作為肥料使用，無二次污染物產(chǎn)生，脫硫率大于90%，而且設(shè)備單，適應(yīng)性比較廣泛。但是此方法脫硫靠電子束加速器產(chǎn)生高能電子;對(duì)于一般的大型企業(yè)來說，需大功率的電子槍，對(duì)人體有害，故還需要防輻射屏蔽，所以運(yùn)行和維護(hù)要求高。四川成都熱電廠建成一套電子脫硫裝置，煙中SO2的脫硫達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
D金屬氧化物脫硫法：
原理：根據(jù)SO2是一種比較活潑的氣體的特性，氧化錳(MnO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe3O4)、氧化銅(CuO)等氧化物對(duì)SO2具有較強(qiáng)的吸附性，在常溫或低溫下，金屬氧化物對(duì)SO2起吸附作用，高溫情況下，金屬氧化物與SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成金屬鹽。然后對(duì)吸附物和金屬鹽通過熱分解法、洗滌法等使氧化物再生。這是一種干法脫硫方法，雖然沒有污水、廢酸，不造成污染。
但是此方法也沒有得到推廣，主要是因?yàn)槊摿蛐时容^低，設(shè)備龐大，投資比較大，操作要求較高，成本高。該技術(shù)的關(guān)鍵是開發(fā)新的吸附劑。
以上幾種SO2煙氣治理技術(shù)目前應(yīng)用比較廣泛的，雖然脫硫率比較高，但是工藝復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高，防污不徹底，造成二次污染等不足，與我國(guó)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境和諧發(fā)展的大方針不相適應(yīng)，故有必要對(duì)新的脫硫技術(shù)進(jìn)行探索和研究。
三、半干法煙氣脫硫技術(shù)
半干法脫硫包括噴霧干燥法脫硫、半干半濕法脫硫、粉末一顆粒噴動(dòng)床脫硫、煙道噴射脫硫等。
A噴霧干燥法：
噴霧干燥脫硫方法是利用機(jī)械或氣流的力量將吸收劑分散成極細(xì)小的霧狀液滴，霧狀液滴與煙氣形成比較大的接觸表面積，在氣液兩相之間發(fā)生的一種熱量交換、質(zhì)量傳遞和化學(xué)反應(yīng)的脫硫方法。一般用的吸收劑是堿液、石灰乳、石灰石漿液等，目前絕大多數(shù)裝置都使用石灰乳作為吸收劑。一般情況下，此種方法的脫硫率65%～85%。其優(yōu)點(diǎn)：脫硫是在氣、液、固三相狀態(tài)下進(jìn)行，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，生成物為干態(tài)的CaSO、CaSO，易處理，沒有嚴(yán)重的設(shè)備腐蝕和堵塞情況，耗水也比較少。缺點(diǎn)：自動(dòng)化要求比較高，吸收劑的用量難以控制，吸收效率不是很高。所以，選擇開發(fā)合理的吸收劑是解決此方法面臨的新難題。
B半干半濕法：
半干半濕法是介于濕法和干法之間的一種脫硫方法，其脫硫效率和脫硫劑利用率等參數(shù)也介于兩者之間，該方法主要適用于中小鍋爐的煙氣治理。這種技術(shù)的特點(diǎn)是：投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，脫硫率雖低于濕法脫硫技術(shù)，但仍可達(dá)到70%tn，并且腐蝕性小、占地面積少，工藝可靠。工業(yè)中常用的半干半濕法脫硫系統(tǒng)與濕法脫硫系統(tǒng)相比，省去了制漿系統(tǒng)，將濕法脫硫系統(tǒng)中的噴入Ca(OH)：水溶液改為噴入CaO或Ca(OH)：粉末和水霧。與干法脫硫系統(tǒng)相比，克服了爐內(nèi)噴鈣法SO2和CaO反應(yīng)效率低、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，提高了脫硫劑的利用率，且工藝簡(jiǎn)單，有很好的發(fā)展前景。
C粉末一顆粒噴動(dòng)床半千法煙氣脫硫法：
技術(shù)原理：含SO2的煙氣經(jīng)過預(yù)熱器進(jìn)入粉粒噴動(dòng)床，脫硫劑制成粉末狀預(yù)先與水混合，以漿料形式從噴動(dòng)床的頂部連續(xù)噴人床內(nèi)，與噴動(dòng)粒子充分混合，借助于和熱煙氣的接觸，脫硫與干燥同時(shí)進(jìn)行。脫硫反應(yīng)后的產(chǎn)物以干態(tài)粉末形式從分離器中吹出。這種脫硫技術(shù)應(yīng)用石灰石或消石灰做脫硫劑。具有很高的脫硫率及脫硫劑利用率，而且對(duì)環(huán)境的影響很小。但進(jìn)氣溫度、床內(nèi)相對(duì)濕度、反應(yīng)溫度之間有嚴(yán)格的要求，在漿料的含濕量和反應(yīng)溫度控制不當(dāng)時(shí)，會(huì)有脫硫劑粘壁現(xiàn)象發(fā)生。
D煙道噴射半干法煙氣脫硫：
該方法利用鍋爐與除塵器之間的煙道作為反應(yīng)器進(jìn)行脫硫，不需要另外加吸收容器，使工藝投資大大降低，操作簡(jiǎn)單，需場(chǎng)地較小，適合于在我國(guó)開發(fā)應(yīng)用。半干法煙道噴射煙氣脫硫即往煙道中噴人吸收劑漿液，漿滴邊蒸發(fā)邊反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物以干態(tài)粉末出煙道。
四、新興的煙氣脫硫方法
最近幾年，科技突飛猛進(jìn)，環(huán)境問題已提升到法律高度。我國(guó)的科技工作者研制出了一些新的脫硫技術(shù)，但大多還處于試驗(yàn)階段，有待于進(jìn)一步的工業(yè)應(yīng)用驗(yàn)證。
1、硫化堿脫硫法
由Outokumpu公司開發(fā)研制的硫化堿脫硫法主要利用工業(yè)級(jí)硫化納作為原料來吸收SO2工業(yè)煙氣，產(chǎn)品以生成硫磺為目的。反應(yīng)過程相當(dāng)復(fù)雜，有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物質(zhì)生成，由生成物可以看出過程耗能較高，而且副產(chǎn)品價(jià)值低，華南理工大學(xué)的石林經(jīng)過研究表明過程中的各種硫的化合物含量隨反應(yīng)條件的改變而改變，將溶液pH值控制在5.5—6.5之間，加入少量起氧化作用的添加劑TFS，則產(chǎn)品主要生成Na2S203，過濾、蒸發(fā)可得到附加值高的5H0˙Na2S203，而且脫硫率高達(dá)97%，反應(yīng)過程為：SO2+Na2S=Na2S203+S。此種脫硫新技術(shù)已通過中試，正在推廣應(yīng)用。
2、膜吸收法
以有機(jī)高分子膜為代表的膜分離技術(shù)是近幾年研究出的一種氣體分離新技術(shù)，已得到廣泛的應(yīng)用，尤其在水的凈化和處理方面。中科院大連物化所的金美等研究員創(chuàng)造性地利用膜來吸收脫出SO2氣體，效果比較顯著，脫硫率達(dá)90%。過程是：他們利用聚丙烯中空纖維膜吸收器，以NaOH溶液為吸收液，脫除SO2氣體，其特點(diǎn)是利用多孔膜將氣體SO2氣體和NaOH吸收液分開，SO2氣體通過多孔膜中的孔道到達(dá)氣液相界面處，SO2與NaOH迅速反應(yīng)，達(dá)到脫硫的目的。此法是膜分離技術(shù)與吸收技術(shù)相結(jié)合的一種新技術(shù)，能耗低，操作簡(jiǎn)單，投資少。
3、微生物脫硫技術(shù)
根據(jù)微生物參與硫循環(huán)的各個(gè)過程，并獲得能量這一特點(diǎn)，利用微生物進(jìn)行煙氣脫硫，其機(jī)理為：在有氧條件下，通過脫硫細(xì)菌的間接氧化作用，將煙氣中的SO2氧化成硫酸，細(xì)菌從中獲取能量。
生物法脫硫與傳統(tǒng)的化學(xué)和物理脫硫相比，基本沒有高溫、高壓、催化劑等外在條件，均為常溫常壓下操作，而且工藝流程簡(jiǎn)單，無二次污染。國(guó)外曾以地?zé)岚l(fā)電站每天脫除5t量的H：S為基礎(chǔ);計(jì)算微生物脫硫的總費(fèi)用是常規(guī)濕法50%。無論對(duì)于有機(jī)硫還是無機(jī)硫，一經(jīng)燃燒均可生成被微生物間接利用的無機(jī)硫SO2，因此，發(fā)展微生物煙氣脫硫技術(shù)，很具有潛力。四川大學(xué)的王安等人在實(shí)驗(yàn)室條件下，選用氧化亞鐵桿菌進(jìn)行脫硫研究，在較低的液氣比下，脫硫率達(dá)98%。
4、煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
目前已有的各種技術(shù)都有自己的優(yōu)勢(shì)和缺陷，具體應(yīng)用時(shí)要具體分析，從投資、運(yùn)行、環(huán)保等各方面綜合考慮來選擇一種適合的脫硫技術(shù)。隨著科技的發(fā)展，某一項(xiàng)新技術(shù)韻產(chǎn)生都會(huì)涉及到很多不同的學(xué)科，因此，留意其他學(xué)科的最新進(jìn)展與研究成果，并把它們應(yīng)用到煙氣脫硫技術(shù)中是開發(fā)新型煙氣脫硫技術(shù)的重要途徑，例如微生物脫硫、電子束法脫硫等脫硫新技術(shù)，由于他們各自獨(dú)特的特點(diǎn)都將會(huì)有很大的發(fā)展空間。隨著人們對(duì)環(huán)境治理的日益重視和工業(yè)煙氣排放量的不斷增加，投資和運(yùn)行費(fèi)用少、脫硫效率高、脫硫劑利用率高、污染少、無二次污染的脫硫技術(shù)必將成為今后煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。
各種各樣的煙氣脫硫技術(shù)在脫除SO2的過程中取得了一定的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)保效益，但是還存在一些不足，隨著生物技術(shù)及高新技術(shù)的不斷發(fā)展，電子束脫硫技術(shù)和生物脫硫等一系列高新、適用性強(qiáng)的脫硫技術(shù)將會(huì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的脫硫方法。
脫硝技術(shù)
常見的脫硝技術(shù)中，根據(jù)氮氧化物的形成機(jī)理，降氮減排的技術(shù)措施可以分為兩大類：
一類是從源頭上治理。控制煅燒中生成NOx。其技術(shù)措施：①采用低氮燃燒器;②分解爐和管道內(nèi)的分段燃燒，控制燃燒溫度;③改變配料方案，采用礦化劑，降低熟料燒成溫度。
另一類是從末端治理?？刂茻煔庵信欧诺腘Ox，其技術(shù)措施：①“分級(jí)燃燒+SNCR”，國(guó)內(nèi)已有試點(diǎn);②選擇性非催化還原法(SNCR)，國(guó)內(nèi)已有試點(diǎn);③選擇性催化還原法(SCR)，目前歐洲只有三條線實(shí)驗(yàn);③SNCR/SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)，國(guó)內(nèi)水泥脫硝還沒有成功經(jīng)驗(yàn);④生物脫硝技術(shù)(正處于研發(fā)階段)。
國(guó)內(nèi)的脫硝技術(shù)，尚屬探索示范階段，還未進(jìn)行科學(xué)總結(jié)。各種設(shè)計(jì)工藝技術(shù)路線和裝備設(shè)施是否科學(xué)合理、運(yùn)行是否可靠?脫硝效率、運(yùn)行成本、能耗、二次污染物排放有多少等都將經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)。
脫硝技術(shù)具體可以分為：
燃燒前脫硝：
加氫脫硝
洗選燃燒中脫硝：
1)低溫燃燒
2)低氧燃燒
3)FBC燃燒技術(shù)
4)采用低NOx燃燒器
5)煤粉濃淡分離
6)煙氣再循環(huán)技術(shù)
燃燒后脫硝：
1)選擇性非催化還原脫硝(SNCR)
2)選擇性催化還原脫硝(SCR)
3)活性炭吸附
4)電子束脫硝技術(shù)
其中SNCR脫硝效率在大型燃煤機(jī)組中可達(dá)25%～40%，對(duì)小型機(jī)組可達(dá)80%。由于該法受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響很大，多用作低氮燃燒技術(shù)的補(bǔ)充處理手段。其工程造價(jià)低、布置簡(jiǎn)易、占地面積小，適合老廠改造，新廠可以根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)配合使用。
而選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是目前最成熟的煙氣脫硝技術(shù)，它是一種爐后脫硝方法，最早由日本于20世紀(jì)60~70年代后期完成商業(yè)運(yùn)行，是利用還原劑(NH3，尿素)在金屬催化劑作用下，選擇性地與NOx反應(yīng)生成N2和H2O，而不是被O2氧化，故稱為“選擇性”。目前世界上流行的SCR工藝主要分為氨法SCR和尿素法SCR2種。此2種方法都是利用氨對(duì)NOx的還原功能，在催化劑的作用下將NOx(主要是NO)還原為對(duì)大氣沒有多少影響的N2和水，還原劑為NH3。
目前，在SCR中使用的催化劑大多以TiO2為載體，以V2O5或V2O5-WO3或V2O5-MoO3為活性成分，制成蜂窩式、板式或波紋式三種類型。應(yīng)用于煙氣脫硝中的SCR催化劑可分為高溫催化劑(345℃～590℃)、中溫催化劑(260℃～380℃)和低溫催化劑(80℃～300℃)，不同的催化劑適宜的反應(yīng)溫度不同。如果反應(yīng)溫度偏低，催化劑的活性會(huì)降低，導(dǎo)致脫硝效率下降，且如果催化劑持續(xù)在低溫下運(yùn)行會(huì)使催化劑發(fā)生永久性損壞;如果反應(yīng)溫度過高，NH3容易被氧化，NOx生成量增加，還會(huì)引起催化劑材料的相變，使催化劑的活性退化。目前，國(guó)內(nèi)外SCR系統(tǒng)大多采用高溫催化劑，反應(yīng)溫度區(qū)間為315℃～400℃。該方法在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)如下：
優(yōu)點(diǎn)：該法脫硝效率高，價(jià)格相對(duì)低廉，目前廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外工程中，成為電站煙氣脫硝的主流技術(shù)。
缺點(diǎn)：燃料中含有硫分，燃燒過程中可生成一定量的SO3。添加催化劑后，在有氧條件下，SO3的生成量大幅增加，并與過量的NH3生成NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蝕性和粘性，可導(dǎo)致尾部煙道設(shè)備損壞。雖然SO3的生成量有限，但其造成的影響不可低估。另外，催化劑中毒現(xiàn)象也不容忽視。
鍋爐企業(yè)脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用
鍋爐企業(yè)的脫硫脫硝技術(shù)，在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有鍋爐生產(chǎn)廠家中多以煤或煤氣作為燃燒介質(zhì)，對(duì)于燃煤鍋爐，國(guó)內(nèi)應(yīng)用最成熟的工藝是FGD法(利用吸收劑或吸附劑去除煙氣中的二氧化硫)脫硫技術(shù)，脫硝則以選擇性催化還原法SCR技術(shù)為主。
SCR法脫硝技術(shù)是世界上最主流的去除NOx的方法，這種方法可以在現(xiàn)有的FGD工藝下加入脫硝裝置，在含氧氣氛下，還原劑有限與廢氣中NO反應(yīng)的催化過程稱為選擇性催化還原，合適的催化劑和還原劑應(yīng)具有特點(diǎn)如下：
1)還原劑應(yīng)具有高的反應(yīng)性。
2)還原劑可選擇性的與NOx反應(yīng)，而不與煙氣中大量存在的氧化性物質(zhì)反應(yīng)。
3)還原劑必須價(jià)格低廉，以使脫除過程的低成本運(yùn)作。
4)催化劑應(yīng)大大降低NOx還原溫度。
5)催化劑應(yīng)具有高的催化活性，以利于煙氣中低濃度NOx的有效還原。
6)催化劑選擇性的與還原劑與NOx的反應(yīng)形成N2，而對(duì)還原劑與煙氣中其他氧化性物質(zhì)的反應(yīng)表現(xiàn)惰性。
7)催化劑應(yīng)具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
8)催化劑不收煙氣其他祖墳的毒化。
對(duì)于鍋爐行業(yè)來說，一定要研究同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)多為單獨(dú)脫硫脫硝技術(shù)，這種方式造成設(shè)備重復(fù)建設(shè)，能耗大，人員成本、運(yùn)行成本高，而同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)則可以在一定程度上避免此類問題的發(fā)生。
