化工企业工业炉烟气危害及后续处理方法

岳 悦，张一凡

化工企业工业炉烟气危害及后续处理方法

岳 悦，张一凡

（辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院， 辽宁 抚顺 113001）

工业锅炉主要以燃煤为主，烟气中含有大量的硫、氮等氧化物和二氧化碳气体，化工企业尤其严重。这些气体排放到大气中会严重污染大气环境，给人类的生产生活带来极大的危害。讲述了这些有害气体的主要危害，就此提出了减少SO2、减少CO2排放的几种有效方法，并介绍了对烟气中的余热资源回收的途径。

工业炉烟气；脱硫；CO2减排；余热回收

在我国的一次能源消耗结构中，燃煤占总能源消耗的 70%以上，而化工行业工业锅炉主要以煤为燃料，煤在锅炉内燃烧后会产生大量的烟尘、硫、氮的氧化物和二氧化碳等气体。由燃煤产生的SO2约占到全国SO2总排放量的90%。这些气体排放到大气中，会对大气造成严重污染，极大的危害了生产生活和人类的身体健康。因此，对燃煤锅炉烟气进行脱硫等净化处理是我国经济和社会发展的迫切要求，是对工业生态环境及人类生存环境进行保护的必要途径。

1 最主要的危害

1.1 酸雨

作为全球三大环境问题之一的酸雨被称为“空中死神”。顾名思义，酸雨就是指雨中含有酸，这些酸包括硫酸、硝酸、盐酸等，它是一种自然降水现象，其中包括干沉降和湿沉降两类，其pH值小于5.6。“

酸雨导致植物免疫系统能力下降，易产生病虫害，易受病菌侵染。酸雨能使土壤酸化，当酸性雨水降到地面而得不到中和时，就会使土壤酸化。除上述危害外，酸雨还能使河流、湖泊酸化，影响鱼类的繁殖和生长，水质的酸化还能引起水生态系统结构的变化。同时，酸雨还会严重地腐蚀建筑物、机器、桥梁、名胜古迹和艺术品等。过多的酸雨对身体的健康也不利。虽然目前酸雨和环境酸化还不如“温室效应”和臭氧层破坏那样构成全球性危害，但无论对生态系统破坏程度还是所造成的经济损失却是十分惊人的。

1.2 温室效应

温室效应影响生态系统。目前受到严重威胁的生态系统有珊瑚礁、红树林、热带雨林、北方草原湿地及天然草地、高山生态系统。我国气候植被带北移，北方落叶林面积缩小，以至移出我国，华北、东北地区出现草原化,影响生态系统。另外,由于海平面升高发生海水倒灌、江河水位上升、海岸受到侵蚀,进而影响海岸及海岸生态系统。同时造成冰川融化，湖泊干涸。温室效应还会使南方洪涝灾害增加,北方旱灾更加明显，甚至出现沙尘暴、森林火灾等会。此外,夏季的热浪使与高温有关的疾病的死亡率上升;升温导致一些热带、亚热带的疾病如痢疾、血吸虫病向北传播;暖冬造成大量病毒、蚊蝇、老鼠存活使流感盛行[1]。

2 处理方法

2.1 减少SO2

2.1.1 干法脱硫

（1） 电子束辐射技术

该工艺结合了物理方法和化学方法。烟气从锅炉排除后，通过除尘器的简单过滤输送到冷却塔，将烟气温度降低至 70 ℃左右。然后将烟气送至电子束辐射反应器，反应器内存有适量的氨气、压缩空气和软水的混合物。电子束照射后，硫和氮的氧化物在自由基的作用下生成硫酸和硝酸。然后硫酸和硝酸与氨反应，生成的硫酸铵和硝酸铵粉状混合体经集尘器收集。该技术脱硫率、脱硝率较高。除了氨以外，钠基和镁基都可以用来作吸收剂[2]。

（2） 石灰石吸附

将石灰石细粉喷吹入炉膛中，这时石灰石会分解生成CaO，与烟气中的SO2反应生成CaSO3，在除尘器处收集干法脱硫的最大优点是治理中不存在二次污染，没有工业废弃物产生。缺点是效率不高，设备占地广，成本增大[2]。

（3）循环流化床脱硫

这种工艺是将锅炉排出的烟气从流化床地步输送至吸收塔内。在吸收塔内与事先制备好的吸收剂Ca(OH)2干粉进行反应。该吸收剂颗粒较小，在10μm以下。烟气与吸收剂颗粒之间相结合，颗粒之间、气体与颗粒之间产生剧烈的摩擦。吸收剂与SO2反应，生成亚硫酸钙和硫酸钙。同时喷入适量的水借以提高脱硫效率。根据循环流化床原理，吸收剂不断循环，增加了烟气与吸收剂的接触反应时间，极大的提高了吸收剂的使用效率，进而提高脱硫效率。该工艺流程简单，安全可靠，占地小，成本不高，同时操作灵活，可调节性高，脱离后不产生大量废，不腐蚀设备，也没有结垢和堵塞等问题，还可以脱除部分重金属，特别是汞。该方法脱硫效率最高可达95%[2]。

2.1.2 湿法脱硫

（1）海水烟气脱硫

该工艺不需再另行添加任何辅助药剂，只利用海水自身的碱度。从除尘器出来的烟气经换热器降温，然后输送至吸收塔。在吸收塔内与大量的海水接触。海水中的碱性物质与烟气中的二氧化硫反应，将二氧化硫吸收脱除，海水经氧化反映后排除。该工艺属于清洁技术，不产生固体废弃物，脱硫效率较高，设备简单，运行稳定可靠，维护费用较低。但是该工艺受地域限制，仅适用于有丰富海水资源的地区，特别适用于海水作循环冷却水的火电厂。而且脱硫后的烟气由于温度较低，对设备腐蚀较严重[2]。

2.1.3 半干法脱硫

（1）喷雾干燥脱硫

该工艺是将烟气排出后输送至 Ca(OH)2反应塔中。在反应塔中，烟气中的SO2被喷雾状的Ca(OH)2溶剂吸收。与此同时，喷雾中的液滴被热烟气加热蒸发，生成的固体颗粒在经过除尘器时被捕集，雾滴在吸收烟气中的同时被热烟气蒸发，生成固体并由除尘器捕集。该技术脱硫效率最高可达90%。这种方法具有干法和湿法的优点，但是因为主要是利用消石灰乳作为吸收剂，导致系统易结垢和堵塞。同时还要提前制备吸收剂，成分较高。喷雾干燥技术主要应用在燃用低、中硫煤的中小容量机组上[2]。

2.2 减少CO2

减少CO2的有效方法是大力开发应用清洁生产等技术，提高能源生产使用过程能效。这些技术可以极大的提高能源的利用效率，减少能源的消耗量，减少二氧化碳的排放，同时还能够提升成本效益。CO2在工业上和人们生活当中都具有极大的使用价值。因此另一个减少排放的有效方法就是加强二氧化碳的回收再利用。在农业利用方面，由于植物生长进行光合作用，吸入二氧化碳，放出氧气，实现碳转化，被农民朋友称为“气肥”。因此将二氧化碳气体进行冷却压缩装瓶，在农作物大棚中释放，已得到应用。二氧化碳的最重要的应用领域是在化工利用方面，而且是真正的将二氧化碳转化。从二氧化碳的应用来看，目前全球回收二氧化碳总量约有40%用于生产化学品，35%用于油田采油，10%用于制冷，5%用于碳酸饮料，其他应用占10%。从长远角度看，用于生产化学品更有利于二氧化碳的大量回收[3]。通过这些措施，可以减少二氧化碳的排放，变废为宝，一举多得[4]。

2.3 余热回收

因为烟气温度较高，含有大量的热量，因此锅炉排烟是一个潜力很大的余热资源，排烟温度既浪费了大量能源，又造成严重的环境热污染。在热能动力方面能耗高、污染高的主要原因之一就是锅炉的烟气排放，锅炉排烟问题一方面在于烟气污染物的直接污染，另一方面就是排烟温度[5]。因此要将这部分能源进行回收再利用。锅炉排烟余热属于二次能源,目前对烟气余热回收利用的方法主要有两种。一种是将热量传递给其他需要加热的物质；一种是将参与燃烧的空气进行预热，强化燃烧，提高炉子热效率。因第一种受场地限制，第二种方法应用较广泛。

［1］丁占良. 浅谈全球变暖及其对我国的影响[J]. 内蒙古科技与经济, 2004(2): 27-28.

［2］高明智，王鸯鸯. 烟气脱硫方法简介[J]. 中国环保产业，2010（8）：28-30.

［3］ 张辉，等. 二氧化碳的资源化利用[J]. 辽宁化工，2011（6）：601-603.

［4］卢福海. 消减CO2排放的措施介绍[J]. 化学教学，2005（12）：36-39.

［5］刘媛. 锅炉尾部烟气余热利用[J]. 科技资讯，2010（18）：44.

Hazards and Treatment Methods of Boiler Flue Gas in Chemical Enterprises

YUE Yue，ZHANG Yi-fan
（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China）

Flue gas from coal-based industrial boilers contains large amounts of sulfur, nitrogen oxide and carbon dioxide and other gases, particularly in chemical companies. Emission of these gases into the atmosphere will seriously pollute the atmosphere to bring human life great harm. In this paper, main hazards of these gases were described, several effective methods to reduce SO2, CO2emission were put forward, and ways of flue gas waste heat recovery were discussed.

Industrial furnace flue gas; Desulfurization ; CO2emission reducing; Waste heat recovery

X 933.7

： A

： 1671-0460（2015）05-0995-02

2015-03-19

岳悦1981-），女，辽宁锦州人，讲师，硕士，2008年毕业于东北大学热能工程专业，研究方向：热能动力。E-mail：staya9292929@163.com。