第九节 锅炉烟气净化

一、有关锅炉烟气排放的标准和规定

锅炉烟气排放应符合《锅炉大气污染物排放标准》《环境空气质量标准》《火电厂大气污染物排放标准》。

二、锅炉大气污染物排放量和排放浓度的计算

（一）燃煤锅炉除尘器出口烟尘排放量和排放浓度的计算

（1）单台燃煤锅炉除尘器出口烟尘排放量按式（4-129）计算

式中 MAi——单台燃煤锅炉烟尘排放量（mg/s）；

B——锅炉耗煤量（t/h）；

ηc——除尘器效率（%）；

Aar——燃料收到基含灰量（%）；

q4——机械未完全燃烧热损失（%），参见表2-9；

Qar·net——燃料收到基低位发热量（kJ/kg）；

afh——锅炉排烟带出的飞灰份额，链条炉取0.2；煤粉炉固态排渣取0.9，液态排渣取0.6；抛煤机炉取0.3～0.35，循环流化床炉取0.6～0.7。

（2）多台锅炉共用一个烟囱出口处烟尘的排放浓度CA（mg/m3）（标准状态）见式（4-130）

式中 CA——多台锅炉共用一个烟囱出口处烟尘的排放浓度（标准状态）（mg/m3）；

ΣMAi——接入同一座烟囱的锅炉烟尘排放量总和（mg/s）；

ΣQi——接入同一座烟囱的锅炉烟气量总和（m3/h）；

Ts——烟囱出口处烟温（K）；

b——当地大气压（kPa）。

（二）燃煤锅炉脱硫除尘器出口SO2排放量和排放浓度的计算

（1）单台锅炉二氧化硫排放量按式（4-131）计算

式中 ——单台锅炉SiO2排放量（mg/s）；

B——锅炉耗煤量（t/h）；

C——含硫燃料燃烧后生成SO2的份额，随燃烧方式而定，链条炉取0.8～0.85，煤粉炉取0.9～0.92，沸腾炉取0.8～0.85；

——脱硫率（%），干式除尘器取零，其他脱硫除尘器可参照产品性能选取；

Sar——燃料的收到基含硫量（%）；

64、32——SO2、S的相对分子质量。

（2）多台锅炉共用一个烟囱出口处二氧化硫排放浓度可参照式（4-131）的计算方法进行计算。

（三）燃煤锅炉氮氧化物排放量和排放浓度的计算

（1）单台锅炉氮氧化物排放量见式（4-132）

式中 GNOx——单台锅炉氮氧化物排放量（mg/s）；

B——锅炉耗煤量（t/h）；

β——燃烧时氮向燃料型NO的转变率（%），与燃料中含氮量N及过量空气系数有关，一般层燃炉取25%～50%，煤粉炉取20%～25%；

N——燃料中氮的含量（质量分数）（%），燃煤取0.5%～2.5%，平均值取1.5%；

Vy——燃烧生成的烟气量（标准状态）（m3/kg）；

CNOx——燃烧时生成的温度型NOx的浓度（标准状态）（mg/m3），一般取93.8mg/m3。

燃料燃烧过程中生成的氮氧化物中，NO占90%，其余为NO2。燃料燃烧生成的氮氧化物的来源有两部分：一是燃料中含有的氮的有机物，在一定温度下放出大量氮原子生成大量的NOx，通常称为燃料型NOx；二是空气中的氮在高温下氧化为氮氧化物，称为温度型NOx。其中以燃料型为主。

循环流化床锅炉氮氧化物排放量＜200mg/s。

（2）多台锅炉共用一个烟囱出口处氮氧化物排放浓度可参照式（4-130）的计算方法进行计算。

三、锅炉大气污染物防治原理、技术特点与设计要点

（一）锅炉对大气的污染主要是燃料燃烧产生的烟尘和废气造成的污染，其中以烟尘、烟气黑度、SO2、氮氧化物和碳氢化物影响范围最大、污染程度最为严重。

锅炉大气污染物应采用综合防治的措施进行治理，主要可以分为下述几个方面进行：

1.转变能源结构 主要包括：积极发展煤的液化、气化；合理使用天然气和液化石油气；回收利用企业的可燃废气和余热，开发利用太阳能、地热能、风能、水能、生物能、核能等较洁净的能源。

2.发展集中供热 主要有热电联产、集中锅炉房供热以及采用小型全能量供应系统（小型燃气轮机、余热锅炉和溴化锂制冷机组成的能量供应系统，实现热、电、冷、功联产）等方式。

3.对燃料进行预处理 对原煤进行洗选、筛分、成型及添加脱硫剂等加工预处理。

4.改革工艺设备、改善燃烧过程 通过改造或更新锅炉、改变燃烧方式等办法，提高燃烧效率、减少燃煤量从而相应地减少污染物的排放。

（二）锅炉颗粒污染物治理技术

1.除尘器 从锅炉的含尘烟气中分离并捕集颗粒物的装置称为除尘器。

除尘器按其工作原理可分为机械式除尘器（如重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器）、湿式除尘器（如：冲击水淋式除尘器、泡沫除尘器、文丘里水膜除尘器、喷雾式除尘器）、过滤式除尘器（如袋式除尘器、颗粒层除尘器）和静电除尘器四大类。

2.除尘器的选择 应根据有关标准和规定及不同燃烧方式的锅炉，在额定负荷下的出口烟尘浓度和除尘器对负荷的适应性等因素，经技术经济比较后确定。一般应选用高效率、低阻力、低钢耗、耐磨损、耐腐蚀的除尘器。对烟气中含大量粗大尘粒的层燃式锅炉（如煤层反烧式、下饲式、往复炉排、链条炉排锅炉），一般可采用单级除尘；对室燃式锅炉（如抛煤机、煤粉炉、循环流化床炉）需采用高效静电或袋式除尘器。

火力发电厂湿式电除尘器的应用能有效地减少烟气中污染物的排放，尤其对石膏液滴、酸雾、有毒重金属及PM10，尤其是PM2.5微细粉尘有良好的脱除效果。采用一级除尘（如四电场干式电除尘器）和一电场湿式电除尘器，其系统运行稳定、高效，是一种新的选择方案。

在大、中城市的工业区或住宅小区的大、中型锅炉房经环境影响评价认定后，多采用水膜脱硫除尘器，它除了有较高的除尘效率外，还可以利用锅炉房碱性废水或一些化工、纺织印染、医药、造纸等行业的碱性废液作为除尘器的洗涤液来吸收烟气中的SO2。

3.除尘器的技术性能指标 评价除尘器性能优劣的指标有除尘效率、阻力、处理风量、漏风率、耗钢量、一次性投资、运行费用、占地面积或占有空间、使用寿命等。前4项为基本技术指标，其余各项为经济性指标，效率和阻力是评价除尘器技术性能的最主要指标。

除尘器阻力表示除尘器消耗能量的多少。由于除尘器的阻力通常是在不同热态风量、不同烟气温度和不同大气压下测定的，为了便于比较，要将阻力统一折算到锅炉额定负荷下烟气量、烟气温度（200℃）、标准大气压（101.325kPa）下进行。

除尘器效率是指除尘器收集下来的尘量与同一时间内进入除尘器尘量的比值（%），用η表示。当烟气含尘浓度很高时（如抛煤机炉、煤粉炉、循环流化床炉，其含尘浓度分别达到5～13g/m3、10～30g/m3、15～30g/m3），可以采用两级除尘，其总效率η按式（4-133）计算

η=η1+η2（1-η1） （4-133）

式中 η——总效率（%）；

η1——第一级除尘效率（%）；

η2——第二级除尘效率（%）。

除尘器另一个重要性能指标是分割粒径，用dc50表示，是指除尘器对烟尘中不同粒径尘粒去除率（即分级效率）在50%的粒径，dc50越小，说明除尘器去除细粉尘的能力越强。

4.除尘器的使用与维护 除尘器一般在负压下运行，起动以前应检查除尘器的排灰装置是否堵塞或被烟尘粘附，密封性能是否可靠，起动以后应检测是否排灰正常。

根据《锅炉大气污染物排放标准》（GB 13271—2001）的规定，大于0.7MW（1t/h）的各种锅炉烟囱应设置便于永久采样监测的测孔及相关设施，新建成单台容量大于或等于14MW（20t/h）的锅炉必须安装固定的连续监测烟气中烟尘、SO2排放浓度的仪器。对这些测试仪器要加强管理。

（三）锅炉气态污染物治理技术

（1）锅炉烟气的气态污染物主要是SO2、NOx，《锅炉大气污染物排放标准》对燃煤、燃油和燃气锅炉SO2、及燃油、燃气锅炉氮氧化物最高允许排放浓度均有限值，超过限值必须采取治理措施。

（2）排入大气的有害物（粉尘、二氧化硫、氮氧化物等）浓度必须符合国家和地方排放标准的规定，且应符合工程项目环境影响评价报告书（表）及其批复的有关要求，这是进行锅炉烟气净化设计的依据。

（3）除尘、脱硫、脱硝系统的设计应符合《锅炉房设计规范》（GB 50041—2008）、《小型火力发电厂设计规范》（GB 50049—2011）的要求。

（4）常用的烟气脱硫工艺见表4-65。

（5）常用的烟气脱硝工艺见表4-66。