4th燃煤锅炉污染源分析汇编.docx
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4th燃煤锅炉污染源分析汇编
4/h燃煤锅炉污染物产排情况及治理措施说明
1、污染物产排情况说明
一台4t/h的燃煤锅炉，根据一般锅炉炉热效率（75%），该锅炉满负荷运行用煤量为0.65t/h（煤炭发热量5000大卡）。
根据计算，燃煤锅炉耗煤量为4680t/a（年运行300天，三班制）。
根据一般燃煤规格，采用二类无烟煤，含硫量为1%。
根据所使用的燃料情况可知，锅炉烟气中含有SO2、烟尘、氮氧化物等污染物。
根据使用燃料成分、锅炉燃烧方式、《工业污染物产生和排放系数手册》及《环境保护使用数据手册》提供的产污系数计算可知，本项目锅炉废气污染物产生及排放情况如下表所示：
表1燃煤导热油炉废气污染物产生及排放情况
污染物名称
烟气
烟尘
SO2
NOX
产污系数
10.20Nm3/kg
18.36kg/t
16kg/t
2.7kg/t
产生量
4.77×107Nm3/a
85.92t/a
74.88t/a
12.64t/a
产生浓度
/
1800mg/Nm3
1569mg/Nm3
264.7mg/Nm3
产生速率
6630Nm3/h
11.93kg/h
10.4kg/h
1.76kg/h
治理措施
双碱法脱硫除尘
处理效率
/
95%
75%
20%
排放量
4.77×107Nm3/a
4.296t/a
18.72t/a
10.112t/a
排放浓度
/
90mg/Nm3
392.25mg/Nm3
211.76mg/Nm3
排放速率
6630Nm3/h
0.597kg/h
2.6kg/h
1.408kg/h
排放方式
连续
连续
连续
连续
2、治理措施说明
采用目前比较成熟的碱液湿法脱硫除尘器（双碱法）进行处理，该处理装置烟尘的处理效率为95%、SO2处理效率为75%、NOX处理效率为20%。
项目锅炉烟气经处理后可达到《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001）Ⅱ时段二类区标准中规定的烟尘浓度不高于200mg/Nm3、SO2不高于900mg/Nm3、NOX不高于400mg/Nm3的要求，除尘后的烟气再通过高35m烟囱达标排放。
、碱液湿法脱硫除尘器（双碱法）工作原理
.除尘原理
燃煤锅炉释放出来的有害烟气，以15~22m/s流速通过烟道，进入初级预处理装置，在喷淋水的作用下实施初级降温、除尘、脱硫。
烟气降温后体积缩小，烟气量减少，烟尘及SO2浓度降低。
烟气经预处理后切向进入净化塔下部，围绕稳流导向柱旋转上升。
当烟气进入烟气净化工作区的第一级旋流塔板装置时，按照穿孔动能因子的计算，严格控制内向板的仰角、开孔率、叶片等分密度。
使其穿过叶片间隙时旋力增强，产生强大的向心力和离心力。
向上旋转的烟气流，与设在旋流气动装置上方的，高效雾化喷头射出的锥形水幕发生猛烈撞击。
在上旋气流的有力冲击下，液膜被迅速击碎，形成粒径几微米的雾状液滴。
根据流体力学的原理，流体中气、液、固粒子三相之间，由于质量、惯性力不同，则会产生无规则运动。
导致相互碰撞和拦截，可有效地捕集1μm以上的尘粒。
在湿式除尘工艺中，烟尘在高度雾化的液滴作用下，大颗粒捕集小颗粒，小颗粒互相凝聚成大颗粒的现象，称为粒子的凝并。
粒子间相互捕集、凝并不断扩散的现象，物理学称之为紊流扩散运动。
当烟气与碱性液体发生猛烈撞击后，高温烟气向低温液体传热、传质，使尘粒降温。
于是液滴就冷凝在尘粒表面，形成附着力很强的液膜。
在紊流扩散运动作用下，粘有液滴的尘粒、尘径和质量不断增大，更有利于互相捕集、凝并成大颗粒，将固态颗粒物从气体中分离出来。
这一机理，被称为气溶胶力学原理。
所谓气溶胶，是指气体介质中加入固态或液态粒子，而形成的分散体系。
以分散相处于悬浮状态的粒子，叫做气溶胶粒子。
锅炉烟气中的尘粒绝大多数属于润湿性很好的亲水颗粒物，特别适合采用湿法除尘。
根据气溶胶力学原理，具有良好润滑性的带水尘粒，在旋流塔板装置产生的离心力加速作用下，很容易从烟气中分离出来被甩向塔壁而脱除。
.脱硫原理
二氧化硫（SO2）是含硫大气污染物中最重要的一种。
SO2为无色、有刺激性气味的有毒气体，不可燃，易液化，气体密度2.927kg/m3，沸点－10.8℃，溶点－72.7℃，蒸汽压155.4kPa，溶于水，水中溶解度为11.5g/L，一部分与水化合成亚硫酸。
SO2是煤在燃烧过程中产生的一种有害气态物质，SO2的产污系数主要取决于煤的含硫量、锅炉燃烧方式及煤在燃烧中的硫的转化率。
燃煤含硫量随地域和煤炭产地的不同差异较大，一般来说，北方地区燃煤中的含硫量较低，南方地区燃煤中的含硫量较高。
当前应用的烟气脱硫方法，大致可分为两类，即干法脱硫和湿法脱硫。
干法脱硫：
该方法是使用粉状、粒状吸收剂、吸收剂或催化剂去除烟气中的SO2。
干法的最大优点是法理中无废水、废酸排出，减少了二次污染；缺点是脱硫效率较低，设备庞大，操作要求高。
湿法脱硫：
该方法是采用液体吸收剂如水或碱溶液洗涤含SO2的烟气，通过吸收去除其中的SO2。
湿法脱硫所用设备较简单，操作容易，脱硫效率较高。
因此湿法脱硫是使用最多的方法。
碱液湿法除尘器采用湿法脱硫，利用新建除尘废水循环回用设施，将除尘废水加入脱硫剂形成碱性吸收液，对锅炉排放烟气进行脱硫、除尘治理。
SO2脱除方法采用吸收法中的双碱法
双碱法是先用可溶性的碱性清液作为吸收剂吸收SO2，然后再用石灰乳对吸收液进行再生，由于在吸收和吸收液处理中，使用了不同类型的碱，故称双碱法。
双碱法的明显优点是由于采用液相吸收，从而不存在结垢和浆料堵塞等问题。
钠钙双碱法是以NaOH溶液为第一碱吸收烟气中的SO2，然后再用石灰作为第二碱，处理吸收液，副产品为石膏，因回收利用价值很低，所得副产品当作固体废物抛弃。
再生后的吸收液送回吸收塔循环使用。
（一）方法原理各步骤反应如下：
（1）吸收反应
2NaOH＋SO2════Na2SO3＋H2O
Na2SO3＋SO2＋H2O════2NaHSO3
该过程中由于使用钠碱作为吸收液，因此吸收系统中不会生成沉淀物，此过程的主要副反应为氧化反应，生成Na2SO4：
2Na2SO3＋O2════2Na2SO4
（2）再生反应用石灰料浆对吸收液进行再生
CaO＋H2O════Ca（OH）2
2NaHSO3＋Ca（OH）2════Na2SO3＋CaSO3·
H2O↓＋
H2O
Na2SO3＋Ca（OH）2＋
H2O════2NaOH＋CaSO3·
H2O↓
再生后所得的NaOH液送回吸收系统使用，所得半水亚硫酸钙经氧化，可制得石膏（CaSO4·2H2O）
（3）氧化反应
2CaSO4·
H2O＋O2＋3H2O════2CaSO4·2H2O
（二）操作影响因素
为了使脱硫设备具有较高的SO2吸收率，以及减少设备的结垢与堵塞，应注意以下因素的影响。
1、吸收液的pH值
吸收液的pH值对SO2吸收影响很大，一般新配制的吸收液pH值约在8~9之间。
随着吸收SO2反应进行，pH值迅速下降，当pH值低于6时，这种下降变得缓慢，而当pH值小于4时，则几乎不能吸收SO2。
2、石灰石的粒度
石灰石的粒度的大小，直接影响到有效反应面积的大小，一般来说，粒度越小，脱硫率及石灰利用率越高。
石灰石粒度一般控制在125目。
比较了不同来源的石灰石认为，只要粒度相同，不同类型石灰石的处理效果没有什么不同。
3、液气比（L/V）
液气比对吸收推动力存在影响外，对吸收塔的持液量也有影响。
增大液气比对吸收有利。
.烟气脱水除雾原理
系统脱硫除尘过程中，绝大部分吸收液连同被捕集吸收的有害物质，在旋流净化过程中被甩向塔壁流向塔底，但仍有部分液滴被烟气夹带而走。
碱液湿法系统由于吸收液雾化程度高，因此烟气湿度比其他湿式系统大。
烟气脱水除雾是我国湿式烟气净化技术中的一大难题。
大多数湿法系统脱水功能差，烟气夹带大量细微尘粒和酸性液体，进入后级系统和烟道。
这样造成设备严重腐蚀，引风机带水积灰，破坏了引风机叶轮的动平衡，引起机振使引风机损坏。
碱液湿法系统设计了一套很有成效的脱水除雾系统，由脱水板、导流锥、高效除雾器和阻液环等装置组成。
当湿烟气进入旋流脱水装置后，由于脱水除雾装置的旋流导向板叶片数量少，叶片间隙及开孔率大，上旋力小、离心力大。
因此脱水除雾功能强，可创造液气分离的最佳条件。
在脱水板的作用下，液滴被离心加速力甩向塔壁，进入环形集液槽内，沿溢流槽返流至下方的旋流净化装置，可有力遏制水分被烟气夹带的程度。
为提高脱水除雾效果，在脱水装置中心区盲板的上方，设有防带水导流锥。
当含有微量液滴的烟气，经脱水装置旋转上升与锥体发生碰撞时，气体中的液沫被截留下来，在锥体倾角作用下，迫使气流偏向塔壁运动，气体中的液滴冲向塔壁的距离和时间大缩短。
这样可以消除盲板中心区负压形成的涡流，防止积灰、结垢，使烟气中的液滴被塔壁上的液膜吸附，减少液滴被烟气夹带的程度。
当烟气经导锥二级脱水后，在净化塔横截面范围内均匀进入除雾器，与设置的多孔斜遮板面发生撞击。
烟气中细小的液滴粘附在除雾板上，聚成液滴沿导水槽进入环形集液管，再沿塔壁向下返回烟气净化装置，同时多股气流的撞击及通过缩孔后气流的减速，加强了除雾功能。
为防止塔壁上的液膜被上旋气流卷走，在除雾装置上方特定位置设有一套阻液环，可360°全方位挡截沿塔壁上旋的液膜。
经上述多级脱水除雾后，烟气经过梁烟道进入体积较大的副塔。
由于阻力的突然降低，烟气流速骤然减慢，在烟气的减速下行过程中，烟气中残余的微量液滴，在惯性力和重力作用下，从烟气中分离沉降下来，使得引风机不会受潮积灰，确保烟气含水率小于8%，有效保护引风机。
最后进入烟囱排空后，可迅速抬升扩散。
、水循环系统
旋流塔板脱硫除尘器采用湿法除尘，除尘效率高，运行可靠稳定，但同时耗水量也比较大。
因此，本公司设计的碱液湿法脱硫除尘系统包含了一套除尘废水循环回用设施，使废水重复使用，以降低除尘系统的运行费用。
除尘后的废水沿脱硫预处理和主塔塔壁流向溢流水封池，经排污沟排向沉灰池。
除尘废水经沉灰池沉淀后，分离的尘粒沉淀在池底部。
未沉淀的细微灰渣颗粒再次经过滤池沉淀去除。
经沉淀和过滤净化处理后的除尘水进入循环储水池，然后采用耐腐、耐磨陶瓷循环泵将循环储水池里净化处理后的除尘水提升，采用供水管道对除尘器雾化喷淋系统进行供水，对锅炉烟气进行除尘、脱硫处理。
除尘、脱硫后的废水又经排污沟排向沉灰池，完成下一个循环周期。
、加药自控系统
脱硫吸收液吸收SO2后pH值逐渐下降至5~6，经冲灰沟排入沉灰池净化处理后，投加碱液对循环回用吸收液进行pH值回调至8~9。
pH值回调采用pH在线监测仪与加碱控制阀连锁自动控制，监测回用吸收液pH值低于8时，自动打开加碱控制阀进行加碱，在监测到pH值高于9时，自动关闭加碱控制阀，停止投加碱液。
项目锅炉烟气处理工艺流程如下：
锅炉除渣碱性废水
燃煤锅炉
烟尘
脱硫除尘预处理器
除尘废水
脱硫除尘碱液
SPC型脱硫除尘主塔
除尘废水
脱硫除尘碱液
SPC型脱水除雾副塔
引风机
烟囱
高空排放
循环泵
循环池
一沉池
二沉池
过滤池
图1：
脱硫除尘器（双碱法）工艺流程图
、碱液湿法脱硫除尘器处理效率
根据碱液湿法脱硫除尘器的设计参数以及现有企业使用情况调查可知，该脱硫除尘器各项技术性能指标详见下表。
表2碱液湿法脱硫除尘器技术性能指标
除尘效率
脱硫
效率
脱氮
效率
林格曼
黑度
设备系统
总阻力
耗水量
使用寿命
备注
>95%
>75%
>20%
1
1000～1300Pa
0.19kg/m3
烟气
20年；易损件约：
5~10年
循环用水
、碱液湿法脱硫除尘器投资概算
一台4t/h的燃煤锅炉，同时配套碱液湿法脱硫除尘器（双碱法），该设施具体投资费用如下：
表3碱液湿法脱硫除尘器费用概算
序号
名称
型号
数量
价格（万元）
1
碱液湿法旋流塔板型高效脱硫除尘器（单塔式）
碱液湿法-B-4
1台
5.0
2
液下耐腐耐磨泵
配套4T/h锅炉
1台
0.5
3
浮球液位控制器
LPF
1台
0.03
4
pH监测控制仪
A273
一般配2套
1套
1.10×2=2.20
5
石灰消化装置
TPG-1/1.5m3
1套
1.30
6
钠碱消化装置
TPG-2/1.5m3
1套
1.30
7
微型起重机
PA400型
1台
0.40
8
滑道及支架
含滑轮
1套
1.95
9
液下渣浆泵
80YW
1台
0.55
10
电气控制
非标
1套
1.50
11
压力表
Y-100
1套
0.02
12
电磁阀
DF
1套
0.15
13
控制阀
DN50
1套
0.26
14
排渣阀
DN100
1套
0.05
15
清洗阀
DN50
1套
0.03
16
管道阀门及配件
材质UPVC
1套
0.95
17
电缆电线及辅材
--
--
1.05
18
土建
--
--
12.2
19
其他
--
--
2.06
20
合计
30
由上表可知，与4t/h燃煤锅炉配套的碱液湿法脱硫除尘器（双碱法）及相关设施的总投资费用为30万元。
、运行费用概算
锅炉烟气处理装置运行费用主要包括：
水费、电费、药剂费以及人工费用等，具体情况如下：
表4锅炉烟气处理装置运行费用概算
序号
名称
耗量
年运行费用
日运行费用
一
药剂费*
37.97元/吨煤
17.77万元
592元
1
片碱费用
36.22元/吨煤
/
/
2
石灰费用
1.75元/吨煤
/
/
二
电费
200度/日
6万元
200元
三
水费
30吨/日
2.34万元
78元
四
人工
1500元/月×2人
3.6万元
120元
五
其他费用
上述费用5%
1.5万元
50
合计
31.21
1040
“*”注：
药剂费针对含硫量为1%的燃料煤，碱：
石灰=7：
3。
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