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文檔簡介
附件2
《工業鍋爐煙氣治理工程技術規范
(征求意見稿)》編制說明
《工業鍋爐煙氣治理工程技術規范》編制組
二〇二〇年四月
項目名稱:工業鍋爐煙氣治理工程技術規范
項目統一編號:2016-56
承擔單位:中國環境保護產業協會、浙江天藍環保技術股份有限公司、
生態環境部華南環境科學研究所、浙江大學環境技術研究所、北京市
勞動保護科學研究所、北京利德衡環保工程有限公司、福建永恒能源
管理有限公司
編制組主要成員:吳忠標、劉媛、李福才、井鵬、岳濤、盧佳楠
陳雄波、張秦麗
生態環境部標準所技術管理負責人:姚芝茂
生態環境部科技與財務司投資處項目經辦人:呂奔、岳子明
I
目次
1任務來源.......................................................................................................................................1
2標準編制的必要性.......................................................................................................................1
2.1我國各地對鍋爐大氣污染物排放限值的要求趨嚴......................................................1
2.2鍋爐煙氣污染防治技術進步的要求..............................................................................2
2.3工程技術規范完善與環境管理的要求..........................................................................3
3主要工作過程...............................................................................................................................4
3.1編制組成立.......................................................................................................................4
3.2開題論證...........................................................................................................................4
3.3調研過程及成果...............................................................................................................4
4國內外有關情況和發展趨勢.......................................................................................................5
4.1我國工業鍋爐大氣污染管理要求...................................................................................5
4.2國內排放標準變化趨勢...................................................................................................5
4.3國外工業鍋爐排放限值...................................................................................................6
4.4國內外工業鍋爐煙氣污染防治技術..............................................................................6
4.5我國的環境工程設計規程和規范現狀..........................................................................7
5工業鍋爐煙氣治理已有主要技術的調研...................................................................................7
5.1NOx控制技術.................................................................................................................7
5.2顆粒物控制技術...........................................................................................................8
5.3SO2控制技術.....................................................................................................................9
5.4工業鍋爐煙氣治理控制技術比較................................................................................11
5.5工業鍋爐煙氣治理設計參數調查................................................................................13
5.6工業鍋爐煙氣治理設施運行情況調查........................................................................13
5.7典型工程案例.................................................................................................................14
6主要技術內容及說明.................................................................................................................15
6.1標準適用范圍...................................................................................................................16
6.2規范性引用文件的說明...................................................................................................16
6.3術語與定義.......................................................................................................................16
6.4污染物與污染物負荷.......................................................................................................16
6.5總體要求...........................................................................................................................17
6.6工藝設計...........................................................................................................................17
6.7主要工藝設備和材料.......................................................................................................20
6.8檢測與過程控制...............................................................................................................20
6.9主要輔助工程...................................................................................................................20
6.10勞動安全與職業衛生.....................................................................................................20
6.11工程施工與驗收.............................................................................................................20
6.12運行與維護.....................................................................................................................21
6.13附錄.................................................................................................................................21
II
《工業鍋爐煙氣治理工程技術規范》編制說明
1任務來源
根據國家原環境保護部《關于開展2016年度國家環境保護標準項目實施工作的通知》
(環辦科技函〔2016〕633號)的要求,由中國環境保護產業協會、浙江天藍環保技術股份
有限公司、生態環境部華南環境科學研究所、北京利德衡環保工程有限公司作為項目承擔單
位,承擔《工業鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術規范(HJ462-2009)》(項目統一編號:
2016-56)標準項目的修訂工作。
根據生態環境部的統一安排,2017年9月6日在北京召開了項目的開題報告論證會,
根據開題報告論證會專家組的意見,將該標準名稱更改為:《工業鍋爐煙氣治理工程技術規
范》。
由于標準內容調整,標準涉及面擴大,工作量增大,增加協作單位三家:浙江大學環境
技術研究所、北京市勞動保護科學研究所、福建永恒能源管理有限公司。
2標準編制的必要性
2.1我國各地對鍋爐大氣污染物排放限值的要求趨嚴
隨著近年來大中城市“霧霾”狀況頻發,對改善大氣環境的呼聲日益高漲,一系列旨在
改善大氣環境質量的法規和文件密集修訂與發布。這些標準與文件的發布與實施,對鍋爐煙
氣治理工程提出了更高的要求,有必要對鍋爐煙氣治理工程制訂相應技術規范。工業鍋爐煙
氣中的主要污染因子:二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)和顆粒物等,是影響大氣環境的
主要因素之一,煙氣中SO2、NOx和顆粒物不能穩定達標排放的工業鍋爐,均應改建或新建配
套的脫硫、脫硝、除塵設施。
《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2014)中對煙氣污染物的排放限值與GB
13271-2001排放限值相比更加嚴格,特別是2014版排放標準中還增加了鍋爐煙氣NOx允許
排放濃度限值這一指標,主要排放濃度限值見表1,同時我國也發布了部分地方鍋爐大氣污
染物排放限值標準,各標準的燃煤、燃油、燃氣鍋爐煙氣排放限值對比見表2、表3和表4。
因此,原來基于GB13271-2001版排放標準制訂的工程技術規范均宜作相應的調整。
表1《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2014)主要排放限值
排放濃度限值,mg/m3
實施日期適用范圍
SO2NOx顆粒物
2014年7月1日新建燃煤鍋爐30030050
2014年7月1日新建燃油鍋爐20025030
2014年7月1日新建燃氣鍋爐5020020
2016年7月1日在用燃煤鍋爐40040080
2016年7月1日在用燃油鍋爐30040060
2016年7月1日在用燃氣鍋爐10040030
2016年7月1日燃煤鍋爐特別排放限值20020030
2016年7月1日燃油鍋爐特別排放限值10020030
2016年7月1日燃氣鍋爐特別排放限值5015020
1
表2燃煤鍋爐主要大氣污染物排放濃度限值對比
排放濃度限值,mg/m3
標準號標準類別
SO2NOx顆粒物
GB13271-2014國家200~550300~40030~200
DB37/2374-2018山東35~20050~3005~20
DB31/387-2018上海10~2050~15010~20
DB11/139-2015北京50~200150~40020~30
DB12/151-2016天津100~200200~40030
DB44/765-2019廣東200~300200~30030~50
DB61/1226-2018陜西35~10050~20010~30
DB37/2374-2018山東35~20050~3005~20
表3燃油鍋爐主要大氣污染物排放濃度限值對比
排放濃度限值,mg/m3
標準號標準類別
SO2NOx顆粒物
GB13271-2014國家100~300200~40030~60
DB37/2374-2018山東35~10050~2005~20
DB31/387-2018上海10~2050~15010~20
DB11/139-2015北京10~2030~1505~10
DB12/151-2016天津2080~15010
DB44/765-2019廣東100~200200~25020~30
DB61/1226-2018陜西2050~1505~10
DB37/2374-2018山東35~10050~2505~20
表4燃氣鍋爐主要大氣污染物排放濃度限值對比
排放濃度限值,mg/m3
標準號標準類別
SO2NOx顆粒物
GB13271-2014國家50~100150~40020~30
DB37/2374-2018山東35~5050~2005~10
DB31/387-2018上海10~2050~15010~20
DB11/139-2015北京10~2030~1505~10
DB12/151-2016天津2080~15010
DB44/765-2019廣東50150~20020
DB61/1226-2018陜西2050~805~10
DB37/2374-2018山東35~5050~2005~10
2.2鍋爐煙氣污染防治技術進步的要求
根據2015年北京市的調查結論,北京市中小型燃煤鍋爐大多采用簡易濕法脫硫除塵一
體化技術,除塵效率90%左右、脫硫效率約50%(全部使用低硫燃料)、脫硝效率不足10%,
33
在運行狀況良好的情況下可基本滿足顆粒物≤30mg/m、SO2≤50mg/m的排放要求,而在脫硝
2
方面,北京市中小型燃煤鍋爐幾乎都未安裝脫硝裝置,NOx以直排為主。北京市大型燃煤鍋
爐的煙氣凈化技術以袋式除塵、鈉堿法/鈣法脫硫、選擇性催化還原法脫硝(SCR)等為主。
袋式除塵器除塵效率高,達99.8%以上;脫硫裝置自動投加脫硫劑,脫硫效率達到90%以上;
SCR脫硝裝置投運時脫硝效率在50%以上,但由于催化劑的溫度窗口問題,無法保證較高的
投運率。北京市大型燃煤鍋爐的顆粒物及SO2排放濃度能夠達到北京市鍋爐大氣污染物排放
標準的要求,少數安裝SCR脫硝裝置且經改造的,其NOx排放濃度能夠達標,NOx的排放尚需
進一步加強治理。
根據廣東省環保部門2015年的調查結論,廣東省有顆粒物治理措施的工業鍋爐顆粒物
平均治理效率為61%,其顆粒物排放量占全省鍋爐煙氣顆粒物排放總量的7%;有SO2治理措
施的工業鍋爐其平均脫硫效率為53%,其SO2排放量占全省鍋爐煙氣SO2排放總量的4%;有
NOx治理措施的工業鍋爐其平均脫硝效率為67%,其NOx排放量占全省鍋爐煙氣NOx排放總量
的58%。廣東省仍有70%的燃煤工業鍋爐顆粒物排放濃度高于80mg/m3,40%的燃煤工業鍋爐
33
治理后的SO2排放濃度高于300mg/m,約30%的燃煤工業鍋爐NOx排放濃度高于300mg/m。燃
油與燃氣工業鍋爐的煙氣排放指標比較理想,基本上都能達到《鍋爐大氣污染物排放標準》
(GB13271-2014)的要求。
從調研情況來看工業鍋爐種類和數量繁多,但平均容量小,煙氣排放口高度低,燃料
品質和種類差異大、煙氣污染物治理效率較低,工業鍋爐在鋼鐵、化工、造紙、制藥、紡織、
冶煉、供暖等生產生活過程中都有使用,管理難度大。工業鍋爐煙氣污染物的初始排放濃度
差別大,相對應的防治技術種類眾多、治理與實際運行狀況參差不齊,總體來說防治技術相
對比較薄弱,實際的污染物排放濃度也有較大的差異,工業鍋爐煙氣治理工程的技術還需進
一步規范。
2.3工程技術規范完善與環境管理的要求
2.3.1現行的《工業鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術規范》(HJ462-2009),自2009
年發布實施以來,相關的環保政策、技術內容和編制依據等都發生了較大的變化,該標準與
當前的環境管理要求有所沖突,主要表現為:
a)《工業鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術規范》(HJ462-2009)是基于GB
13271-2001版排放標準制訂的,隨著《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2014)版
的發布并實施以及鋼鐵、水泥等行業的爐窯大氣污染物排放標準也相繼發布并實施,HJ
462-2009中的部分內容已不能滿足這些新的排放標準要求;
b)《工業鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術規范》(HJ462-2009)只針對SO2一個
污染因子,且只針對部分的濕法煙氣脫硫技術,應用范圍受到了限制;
c)按《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2014)版的要求,對工業鍋爐煙氣污染
物中除了SO2需控制外,還需同步控制煙氣中的NOx與顆粒物的排放濃度,且目前尚無
有關工業鍋爐煙氣中的SO2、NOx和顆粒物等多污染物治理的工程技術規范。
2.3.2《工業鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術規范》(HJ462-2009)適用的鍋爐容量范
圍與《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2014)和《火電廠大氣污染物排放標準》(GB
13223-2011)兩個標準對鍋爐容量的劃分不一致。HJ462自2009年發布并實施后,國家又
相繼發布了一些工程技術規范,如《電除塵工程通用技術規范》(HJ2028-2013)、《袋式
除塵工程通用技術規范》(HJ2020-2012)、《煙氣循環流化床法脫硫工程通用技術規范》
(HJ178-2018)、《石灰石/石灰-石膏法煙氣脫硫工程通用技術規范》(HJ179-2018)、
《氨法煙氣脫硫工程通用技術規范》(HJ2001-2018)、《火電廠煙氣脫硝工程技術規范選
擇性催化還原法》(HJ562-2010)和《火電廠煙氣脫硝工程技術規范選擇性非催化還原法》
(HJ563-2010)等,這些技術規范的適用范圍部分與HJ462-2009存在交叉重疊情況。
3
2.3.3按照《國家環境保護標準制修訂工作管理辦法》(國環規科技[2017]1號)的有關
要求,以及《國家環境保護標準項目任務書》的總體任務要求,在國家可持續發展戰略指導
下制訂本標準,對工業鍋爐煙氣治理工程在技術上加以規范,可作為工業鍋爐煙氣治理工程
建設項目的設計、施工、驗收和運行維護的技術依據,促使工業鍋爐煙氣治理工程長期、高
效、穩定地運行,為大氣環境的持續改善提供技術支持。本標準的編制可作為引導、約束、
協調經濟社會行為主體的行為準則和調控手段之一。
3主要工作過程
3.1編制組成立
2016年4月中國環境保護產業協會會同浙江天藍環保技術股份有限公司、生態環境部
華南環境科學研究所、北京利德衡環保工程有限公司與中國環境科學研究院簽訂了《工業鍋
爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術規范》(HJ462-2009)修訂編制合同,成立了編制組,填
報了計劃任務書,簽訂了任務合同書。
3.2開題論證
2016年10月編制組初步編制完成了《工業鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術規范》(HJ
462-2009)修訂的開題報告。但隨著生態環境部(原環境保護部)科技標準司對標準系列界
限的調整,要求將本次待修訂的標準調整為污染源類的工程技術規范。標準編制組按此要求
再次展開前期數據的調研,并重新編制開題報告。2017年9月6日生態環境部(原環境保
護部)科技標準司組織召開了《工業鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術規范》(HJ462-2009)
修訂開題報告專家論證會,與會專家充分聽取了標準編制組關于標準修訂的必要性、適用范
圍、重點修訂內容等的匯報,經專家質詢與討論,形成如下意見:
a)將該標準名稱更改為:《工業鍋爐煙氣治理工程技術規范》;
b)強化不同燃料工業鍋爐排放特征和控制技術的分析。
3.3調研過程及成果
3.3.12016年5月到9月各編制單位分頭對主要環保治理單位的濕法煙氣脫硫工藝進行了
調研,收集到了2015年的部分環境公報數據,2016年10完成了第一稿開題報告。
3.3.22016年年底原環境保護部科技標準司較大幅度的調整了標準界限,將本標準調整為
污染源類工程技術規范,由于標準覆蓋范圍大幅增加,原有編制單位力量不足,經請示新增
了三家編制單位。
3.3.32017年3月到6月,各編制單位對新增的各污染物防治技術進行了工程案例和適用
范圍等的調查,于2017年9月形成了第二稿開題報告,交由專家評審。
3.3.42017年10月起根據開題報告評審會的專家意見,編制組對不同燃料鍋爐的特征、
分類與污染控制技術的相關數據進行調研,期間主要收集到了以下資料:
a)2015年北京市工業鍋爐分布、煙氣治理工程的運行效果與所采用的主要技術;
b)2105年廣東省工業鍋爐煙氣治理工程的運行情況與脫除效率等數據;
c)2015年我國工業鍋爐總量調查與各類工業鍋爐的分布情況,工業鍋爐污染排放量
所占比例情況;
4
d)2017年山東省、北京市工業鍋爐分布情況及污染治理設施運行情況數據;
e)我國在用工業鍋爐煙氣各類污染治理技術的應用情況;
f)2010年到2018年期間安裝和運行的部分工業鍋爐煙氣治理工程的案例,突出運行
與設計參數;
g)2018年最新發布的相關通用工程技術規范。
3.3.5通過對收集資料的分析與對比整理,原則上確定了本次標準應涉及的煙氣治理技術,
各編制單位根據自身的特長分頭編制若干個煙氣治理技術規范,經匯總討論于2018年年底
形成了第一稿征求意見稿。
3.3.62019年5月31日在杭州召開了本標準征求意見稿的專家校審會,對征求意見稿進
行了專家校審,根據專家的意見對征求意見稿進行了第一次修訂補充,增加了本標準對已發
布技術標準的引用幅度。根據專家組的意見建議將標準名稱調整為《工業鍋爐煙氣污染物治
理工程技術規范》。
3.3.72020年1月在北京召開了本標準征求意見稿的技術審查會,審查會一致同意將標準
名稱恢復為《工業鍋爐煙氣治理工程技術規范》,與會專家對標準征求意見稿提出許多中肯
的建議與意見,要求再次完善標準技術內容,進一步規范標準文本格式、語言表達方式,增
加編制說明中案例的覆蓋面。
3.3.82020年4月,編制組根據專家意見再次對征求意見稿進行了補充完善,形成《工業
鍋爐煙氣治理工程技術規范(征求意見稿)》及其編制說明。
4國內外有關情況和發展趨勢
4.1我國工業鍋爐大氣污染管理要求
根據原山東省環保廳在2018年4月(魯環函〔2018〕199號文件)公布的數據,全省
已完成了建成區和縣城10蒸噸/小時及以下燃煤鍋爐的淘汰工作。
從2017年北京市的調查結果看,工業鍋爐主要用于冬季供暖以及工業生產,在用工業
鍋爐數量達1.55萬臺,鍋爐容量為6.78萬t/h,其中燃氣鍋爐臺數及容量分別為1.51萬
臺及6.57萬t/h。燃油鍋爐則主要為單臺容量為1t/h左右的小鍋爐,合計有391臺,主要
分布于市政熱網暫時無法覆蓋或無通氣條件的用熱單位。
2018年6月,國務院印發《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》,提出開展燃煤鍋爐綜合
整治,具體要求如下:“加大燃煤小鍋爐淘汰力度。縣級及以上城市建成區基本淘汰每小時
10蒸噸及以下燃煤鍋爐及茶水爐、經營性爐灶、儲糧烘干設備等燃煤設施,原則上不再新
建每小時35蒸噸以下的燃煤鍋爐,其他地區原則上不再新建每小時10蒸噸以下的燃煤鍋爐。
環境空氣質量未達標城市應進一步加大淘汰力度。”
根據《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2014)標準編制時的調研與測算,全面
執行該排放標準后,我國可減排SO2為314萬噸、顆粒物66萬噸,NOx排放量基本維持原狀。
4.2國內排放標準變化趨勢
我國為防治大氣污染、保護環境、促進大氣污染治理技術的進步,相繼在燃煤發電、工
業鍋爐、鋼鐵燒結(球團)、水泥等行業頒布了大氣污染物排放控制標準。國家發布的與工
5
業鍋爐煙氣相關的排放標準與文件有:《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2014)、
《關于執行大氣污染物特別排放限值的公告》(公告2013年第14號)、《大氣污染防治行
動計劃》(2013年9月10日國務院發布)等。山東、上海、北京、天津、廣東、陜西等省
市先后發布了嚴于GB13271-2014的地方鍋爐大氣污染物排放標準:DB37/2374—2018、DB
31/387-2018、DB11/139-2015、DB12/151-2016、DB44/765-2019、DB61/1226-2018,這
些標準或文件對鍋爐煙氣中污染物的排放濃度限值提出了更嚴格的要求。
隨著環境質量改善需求的不斷加強,生態環境部在2018年印發了《關于京津冀大氣污
染傳輸通道城市執行大氣污染物特別排放限值的公告》,近年來,要求實施《鍋爐大氣污染
物排放標準》(GB13271-2014)中的特別排放限值的區域范圍不斷擴大。
4.3國外工業鍋爐排放限值
根據文獻調研,我國《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2014)中鍋爐煙氣中主
要污染物的排放限值均優于國外主要國家的排放限值,國外鍋爐煙氣主要污染物排放限值對
本標準的編制基本無參考價值。
4.4國內外工業鍋爐煙氣污染防治技術
根據2015年環境統計數據,10t/h以上燃煤工業鍋爐采用的除塵設施類型包括:濕法
除塵、布袋除塵、靜電除塵和濕式電除塵等。濕法除塵工藝的安裝比例最高,占鍋爐總數的
20.3%,總容量的9.9%;10t/h以上燃煤工業鍋爐脫硫設施以氧化鎂法、石灰石-石膏法、氨
法等技術為主;10t/h以上燃煤工業鍋爐的脫硝設施以SNCR、SCR、SCR-SNCR、低氮燃燒+SNCR
等技術為主,所有脫硝設施安裝數量合計占比不足1%,但容量占比達到了7.2%。
工業鍋爐煙氣的NOx排放濃度限值是GB13271-2014標準中新提出的要求。美國、歐盟、
日本等發達國家或地區針對燃煤工業鍋爐NOx排放問題,常采用煙氣再循環、空氣分級燃燒、
低NOx燃燒器等方式控制NOx的初始產生量。由于我國工業鍋爐的種類眾多,不同爐型與不
同燃料的鍋爐煙氣初始NOx排放濃度相差較大,結合GB13271-2014的排放限值要求,對初
始NOx濃度已達標的可不必設置脫硝裝置。目前在用的工業鍋爐煙氣脫硝治理技術主要有:
低氮燃燒、選擇性催化還原(SCR)、選擇性非催化還原(SNCR)、SNCR-SCR聯合和氧化法
脫硝。
從國內外主要鍋爐顆粒物防治技術應用情況來看,工業鍋爐原來普遍采用的機械式除塵
或濕式水膜、文丘里除塵技術已很難適應新的排放限值要求,只少量用作預除塵。新建或改
造的工業鍋爐煙氣顆粒物防治基本上以袋式除塵和電除塵技術為主,或采用濕法除塵脫硫后
配置高效除霧器的組合式技術使顆粒物達標排放;燃油、燃氣和生物質工業鍋爐,由于燃料
本身灰份低,通過良好的燃燒工藝設計和精細化的運行管理,這類鍋爐的初始顆粒物排放濃
度值比較低,某些排放不達標的鍋爐加裝袋式除塵器即可比較容易地實現達標排放。大型的
燃煤流化床鍋爐也有采用電袋復合除塵技術進行顆粒物控制的。
工業鍋爐SO2治理技術目前仍存在多種多樣的局面,燃燒前脫硫、燃燒中脫硫與燃燒后
煙氣脫硫技術均有應用。目前工業鍋爐較多采用燃燒后的煙氣濕法脫硫和半干法脫硫技術。
傳統的脫硫裝置其治理效果與運行穩定性還存在較多問題,大型燃煤鍋爐(煙氣量大于
100000m3/h)開始采用類似于石灰石-石膏法的濕法脫硫工藝,該技術將是今后燃煤工業鍋
爐SO2治理的首選技術,但對已存在的氧化鎂法、鈉堿法、廢堿法等脫硫技術,有加以標準
與提高的需求;燃油、燃氣工業鍋爐SO2的初始排放量,主要取決于燃料的硫含量,現有技
術及管理措施已經能夠比較經濟地降低燃料中的含硫量,進而實現低SO2排放。燃油、燃氣
和生物質成型燃料本身硫含量很低,煙氣中初始SO2排放濃度低,不作特別處理常可達標排
放。
6
4.5我國的環境工程設計標準現狀
2009年發布的《工業鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術規范》(HJ462-2009)對工業
鍋爐及爐窯煙氣中的SO2濕法脫除技術進行了規范,對于鍋爐與爐窯的適用范圍、工藝、設
備材料的選用等方面進行規范,對常用濕法煙氣脫硫工程的設計、施工、驗收、運行和維護
等方面發揮了較好的指導作用。
《工業鍋爐節能技術規范》(DB13/T1459-2011),對涉及工業鍋爐節能的七個方面
(選型、水處理、余熱回收、運行維護、利用外熱、管理、評價與監督等)規定了其基本要
求和規范性作業方法,對工業鍋爐的排煙溫度與煙氣中的含氧量進行了明確的規定;
《電除塵工程通用技術規范》(HJ2028-2013),規范了電除塵工程的建設和運行管理,
控制顆粒物的排放,改善環境質量,促進電除塵行業技術進步,規定了電除塵工程設計、安
裝、調試、驗收與運行維護的通用技術要求;
《袋式除塵工程通用技術規范》(HJ2020-2012),規范了袋式除塵工程的建設和運行
管理,控制顆粒物的排放,改善環境質量,促進袋式除塵行業技術進步,規定了袋式除塵工
程設計、施工與安裝、調試與驗收、運行與維護管理的通用技術要求;
《電袋復合除塵器》(GB/T27869-2011)和《環境保護產品技術要求電袋復合除塵器》
(HJ2529-2012)對電袋復合除塵器的產品分類、技術要求、檢驗方法、設計、生產、制造、
安裝和驗收等進行了規范;
《煙氣循環流化床法脫硫工程通用技術規范》(HJ178-2018)、《石灰石/石灰-石膏
法煙氣脫硫工程通用技術規范》(HJ179-2018)、《氨法煙氣脫硫工程通用技術規范》(HJ
2001-2018)對相應的煙氣脫硫工程的通用技術進行了規范;
《火電廠煙氣脫硝工程技術規范選擇性催化還原法》(HJ562-2010)和《火電廠煙
氣脫硝工程技術規范選擇性非催化還原法》(HJ563-2010)對工業鍋爐煙氣的脫硝工程也
有較大的借鑒作用;
《鍋爐房設計規范》(GB50041-2008)對工業鍋爐煙氣環保設施的設計作了規定;
《大氣污染治理工程技術導則》(HJ2000-2010),規定了大氣污染治理工程在設計、
施工、驗收和運行維護中的通用技術要求。對于已有相應的工藝技術規范或重點污染源技術
規范的工程,應同時執行該標準和相應的工藝技術規范或重點污染源技術規范。對于沒有工
藝技術規范或重點污染源技術規范的工程按該標準執行。
國家能源局、生態環境部、工業和信息化部還發布了一系列火電鍋爐的工程技術規范和
設備制造、施工技術規范,這些規范可作為本標準的參考或加以引用。
5工業鍋爐煙氣治理已有主要技術的調研
5.1NOx控制技術
5.1.1低氮燃燒技術
通過調節爐膛溫度、氧氣濃度分布、空氣-燃料混合比、配風合理性等措施實現低氮燃
燒。常見的低氮燃燒控制技術主要由煙氣再循環、空氣分級燃燒、燃料分級、低NOx燃燒器、
煙氣回流還原分段式燃燒等若干技術的組合來實現的,通過抑制燃燒過程中NOx的產生或使
已生成的NOx部分還原來實現低NOx的目的,一般可使NOx的初始排放量減少20%以上,屬預
防性脫硝技術。
5.1.2SNCR技術
SNCR工藝通過在鍋爐爐膛適當位置噴入含氮的還原劑,將煙氣中的NOx還原為N2的一
7
種工藝。SNCR脫硝反應的最佳窗口溫度在850℃~1150℃間,由于鍋爐爐膛內的溫度分布受
負荷、煤種、爐型等多種因素影響,溫度窗口位置隨著負荷和煤種而變動,而含氮還原劑的
噴入位置基本固定,增加了調試與操作的技術難度。爐膛反應區窗口溫度合適的SNCR工藝,
其脫硝效率在50%~60%,某些條件下能達到80%的脫硝效率。該技術不需要催化劑,運行和
改造費用較低,但當鍋爐負荷變化時有可能引起溫度窗口位置變動,會使脫硝效率降低,造
成氨逃逸。該工藝較多地應用于循環流化床鍋爐。
5.1.3SCR技術
SCR技術是指在煙氣溫度≤420℃的區間內加裝合適的催化劑,并噴入還原劑,使煙氣
中的NOx在催化劑表面與NH3發生氧化還原反應,生成N2和H2O。SCR技術應重視催化劑的中
毒、氨的逃逸問題。目前使用的SCR催化劑以活性溫度區間在300℃~420℃的高溫型催化
劑為主,脫硝效率可達80%~90%。目前活性溫度在200℃左右的催化劑也有應用。SCR工藝
由于需要加裝催化劑,需占用一定的空間,失活后的催化劑是一種危險固廢,需妥善處置。
5.1.4SNCR-SCR聯合技術
SNCR-SCR聯合工藝是將SNCR技術與SCR技術聯合應用。將還原劑(尿素溶液或氨水)
精確分配到每個噴槍,噴入爐膛SNCR反應區內,實現NOx的脫除,在爐膛內來不及發生反
應而脫離SNCR反應區的氨和NOx隨煙氣進入SCR催化劑(催化劑用量明顯低于單獨采用SCR
時的催化劑量)床層,再次發生化學反應,進一步脫硝并降低氨的逃逸。
5.1.5氧化法脫硝技術
氧化法脫硝工藝:在煙氣中加入強氧化性物質將不溶性NOx強制氧化成可溶于水的
N2O5、NO2等高價態NOx,聯合濕法吸收工藝使高價態NOx與SO2、HCl、HF等可溶性酸性氣體
一同被除去。常見的強氧化劑有臭氧(O3)、次氯酸鈉(NaClO)、亞氯酸鈉(NaClO2)、雙氧
水(H2O2)、高錳酸鉀(KMnO4)等。該工藝脫硝效率可超過50%,屬于爐后煙氣脫硝工藝,可廣
泛應用于無SNCR、SCR反應溫度窗口的脫硝工程,可根據負荷、初始NOx含量進行靈活調節,
對鍋爐燃燒系統基本無影響。但氧化劑和廢水處理的成本均較高,工業化應用時間較短,本
標準暫不涉及。
根據工業鍋爐的特點,目前比較適合的、成熟的脫硝工藝主要有:低氮燃燒、SNCR工
藝、SCR工藝和SNCR-SCR聯合工藝。
5.2顆粒物控制技術
5.2.1袋式除塵
鍋爐煙氣采用袋式除塵技術已成熟,由于袋式除塵效率高、性能好、操作維護容易,適
合于不同類型的鍋爐煙氣。脈沖噴吹式袋式除塵器由于脈沖噴吹強度和頻率可進行調節,清
灰效果好,是目前應用最為廣泛的袋式除塵器。一般來說,袋式除塵器不受顆粒物的比電阻、
濃度、粒度、性質等的影響,適用范圍大,除塵效率可達99.9%以上。但袋式除塵器的濾袋
需定期更換,從而增加了運行維護費用,更換濾袋時勞動條件也差。部分鍋爐(主要是層燃
鍋爐)煙氣在進入袋式除塵器前常需設置機械預除塵器,減少濾袋的著火風險。
5.2.2電袋復合除塵
電袋復合式除塵器是電除塵和袋式除塵的組合,含塵煙氣首先在靜電力作用下使顆粒物
預荷電,使大部分顆粒物在靜電段被除去,然后煙氣經濾袋過濾后排放,由于顆粒物的荷電
改善了顆粒物的過濾特性,且已利用前級靜電除去了大部分顆粒物,濾袋的負荷大大降低,
延長了濾袋壽命,濾袋的過濾風速可提高。系統最終排放濃度不受前級電除塵器振打清灰等
的影響。從調查的情況來看,工業鍋爐煙氣的顆粒治理工程較少采用電袋復合除塵器(常用
在大型的燃煤流化床鍋爐的煙氣治理工程中)。
5.2.3干式電除塵
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電除塵器技術成熟、除塵效率較高,已被廣泛應用于工業鍋爐煙氣的除塵中,電除塵器
是利用高壓電場使顆粒物荷電,在庫侖力作用下使顆粒物從氣流中分離沉降除去的裝置。電
除塵器可以捕集的粒徑范圍在0.01μm~100μm。電除塵器阻力很小,除塵器本體煙氣阻力
在100Pa~200Pa,可處理高溫、高濕煙氣。但當鍋爐工況、負荷變化或清灰時會影響其凈
化效率,導致排放濃度不穩定。對煤種變化較敏感,除塵效率受顆粒物的比電阻影響大(最
適宜比電阻為104~5Ω?cm×1010Ω?cm)。
5.2.4濕式電除塵
濕式電除塵適合于煙氣濕飽和或煙氣中含有較多霧滴的工況,常與濕法煙氣脫硫工藝
配套使用。濕式電除塵能進一步降低濕煙氣的霧滴含量,穩定實現顆粒物的“超低排放”,
還能同步脫除煙氣中的SO3。濕式電除塵不受顆粒物比電阻的影響,清灰時出口煙氣中顆粒
物的排放濃度基本不受影響。
5.2.5其它除塵
水膜除塵、文丘里除塵、旋風除塵、噴淋洗滌、濕法煙氣脫硫等裝置也可實現除塵,
但由于其除塵效率不高,目前在工業鍋爐煙氣顆粒物的治理中常與袋式或電除塵器組合使
用。濕法煙氣脫硫中的除霧器或高效除霧器作為濕法煙氣脫硫裝置的組成部分,也具有較好
的降低顆粒物排放量和排放濃度的作用。
對于工業鍋爐出于安全、穩定、達標運行的考慮,新建、改建、擴建的燃煤工業鍋爐煙
氣除塵宜采用袋式除塵器或電除塵器或電袋復合除塵器。
5.3SO2控制技術
5.3.1燃燒前脫硫
原煤在投入使用前,用物理、化學及微生物等方法,降低入爐燃煤中的硫含量。如采用
洗煤又稱選煤的方法就是通過除去煤中的含硫礦物質來降低燃煤硫含量的一種主要方法。煤
炭經洗選后,可使原煤中的含硫量降低40%~90%,灰分降低50%~80%。燃油、燃氣中的硫
分控制已有可靠且成熟的技術。燃燒前脫硫通常屬于燃料的處理范疇,本標準不涉及此工藝。
5.3.2燃燒中脫硫
5.3.2.1固硫型煤
固硫型煤是指向煤粉中加入粘結劑和固硫劑,壓制成具有一定形狀的塊狀燃料,固硫率
可達40%~60%,顆粒物初始排放量可減少60%,在6t/h以下燃煤鍋爐中有應用。固硫型煤
的技術難度較小,本標準中不涉及。
5.3.2.2爐內噴鈣脫硫
爐內噴鈣脫硫主要用于循環流化床鍋爐的爐內脫硫,可作為預脫硫使用,脫硫效率一
般能達到50%~70%,但可能會影響鍋爐的效率及穩定性,該工藝在其他爐型上應用較少。
燃燒中脫硫工藝比較成熟,單一使用該技術時往往難以實現煙氣中SO2的達標排放,目
前一般只作為預脫硫使用,本標準不涉及此類工藝。
5.3.3燃燒后脫硫(煙氣脫硫)
5.3.3.1石灰石/石灰-石膏法
石灰石/石灰-石膏法工藝脫硫效率高,技術成熟,運行可靠性高,另外石灰石儲量豐富,
分布廣,價格便宜,比較容易獲得,采用得比較多。但系統占地面積較大,一次性建設投資
大,該工藝要求運行時循環液的pH值控制在5.5左右,對自控系統要求嚴格,為控制循環
漿液中Cl-的含量,要外排處理一定量的廢水并補充新水。
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5.3.3.2電石渣/白泥-石膏法
濕式電石渣/白泥-石膏法煙氣脫硫工藝,主要工藝過程與石灰石/石灰-石膏法類似。該
工藝中的電石渣是電石法乙炔工藝中產生的固體廢料。而白泥為造紙堿回收過程中產生的固
體廢料。由于這些固廢本身價值低、雜質或雜物含量高,在脫硫劑漿液制備時需作必要的預
處理,脫硫系統需處理的廢水量也會略高于石灰石/石灰-石膏法。該工藝脫硫效率可達95%
以上,產生的脫硫石膏可作為水泥、石膏板的生產原料,也可作為鹽堿地的土壤改良劑。本
標準中將其與石灰石/石灰-石膏法合并敘述。
5.3.3.3氧化鎂法、鈉堿法、廢堿法
氧化鎂經熟化后配制成一定濃度的Mg(HO)2漿液可用于煙氣脫硫。工業鍋爐煙氣采用氧
化鎂法脫硫工藝時,一般不回收鎂鹽,脫硫產物經氧化和去除固體雜物后以可溶性鹽的形式
隨廢水排放或回用。
鈉堿法、廢堿法工藝是利用NaOH、Na2CO3、Na2SO3等可溶性堿溶液能快速吸收煙氣中SO2
等酸性污染物的特性而實現高效率脫硫。實際運行中為避免煙氣中的CO2被吸收,通常將循
環液的pH值控制在酸性范圍內。該脫硫工藝系統簡單、流程短、能耗低、效率高、運行穩
定。由于可溶性堿的價格較高,其使用場合受到制約。
5.3.3.4雙堿法
雙堿法工藝中,吸收液在脫硫吸收塔內與SO2反應后pH值下降,脫硫能力下降,需將
部分或全部液體排出吸收塔進行再生。在塔外再生時常添加鈣基脫硫劑,經過絮凝、沉淀、
除渣等操作恢復為具有脫硫活性的清液,返回吸收塔。脫硫渣拋棄或經氧化后生成二水石膏。
脫硫過程除消耗鈣基脫硫劑外,還需補充損耗掉的可溶性堿。雙堿法系統比較復雜,占地面
積較大,再生不徹底,脫硫渣的處理難度較高。當脫硫效率較高時有出現結垢的風險,長周
期穩定運行較為困難,本標準不涉及此工藝。
5.3.3.5氨法
氨法脫硫是采用氨作為脫硫劑吸收煙氣中的SO2,該方法脫硫效率高、液氣比低、能耗
低,但是工藝復雜、技術難度大,氨的運輸和儲存比較困難,氨的散逸問題較難解決,副產
物回收工藝的技術要求較高。如有廢氨水可利用則該技術的應用優勢較大,廢水處理的難度
較大,小型燃煤工業鍋爐煙氣脫硫時一般較少采用該工藝。本標準中不涉及此工藝。
5.3.3.6粉煤灰濕法脫硫
粉煤灰濕法脫硫的脫硫劑為粉煤灰中的浸取物,經除塵器收集的粉煤灰(鍋爐除塵灰)
送到制漿罐中與鍋爐排污水、工藝水配制成堿性漿液,經絮凝、沉淀后,上清液作為脫硫劑
送入吸收塔內與煙氣中的SO2發生反應,脫硫后的煙氣經除霧后通過煙囪排放。沉淀分離出
來的濃漿液與脫硫產物一起送入脫水系統進行脫水,濾液返回脫硫系統。適用于初始SO2濃
度較低的煙氣,且粉煤灰中堿性物質含量較高的場合,但該工藝對粉煤灰的綜合利用有影響,
本標準不涉及此工藝。
5.3.3.7半干法脫硫
半干法脫硫又可分為旋轉噴霧干燥法、爐內噴鈣尾部增濕活化法、煙氣循環流化床法等,
半干法煙氣脫硫工藝中,粉狀消石灰作為脫硫劑與部分循環灰一起被噴入到煙氣中,通過控
制噴入的霧化水量來調節煙氣的溫度和濕度,吸收劑與煙氣間形成強烈的傳質,實現較高的
脫硫效率。其優點是耗水量較低、排煙溫度高于70℃、脫硫后煙道及煙囪可不作額外的防
腐處理,缺點是脫硫效率的進一步提高難度較大,所需的Ca/S比高,鍋爐負荷變化對脫硫
效率的影響較大,脫硫產物中除含有較多的未完全反應的脫硫劑外,還含有較多的不穩定化
合物,利用難度較大。本標準只涉及煙氣循環流化床法脫硫工藝。
5.3.3.8活性焦干法脫硫
10
經除塵后的鍋爐煙氣均勻地穿過活性焦吸附層,煙氣中的SO2等污染物被吸附截流在活
性焦內,被吸附后的煙氣排出系統。吸附SO2接近飽和的活性焦切換到再生狀態;再生后的
活性焦重新使用。再生過程中破損的活性焦被分離出來送入鍋爐燃燒或加工成其他產品。再
生回收的高濃度SO2混合氣體送入硫回收系統作為生產濃硫酸的原料。該技術為新開發工藝,
目前在工業鍋爐中應用較少,本標準不涉及此工藝。
5.3.4高效除霧器
濕法煙氣脫硫均需設置除霧器,當要求濕法脫硫后煙氣中霧滴含量較低或要求排放的
顆粒物濃度低時,可設置高效除霧器。設置高效除塵器后排放煙氣中的霧滴含量應低于
50mg/m3。本標準中不涉及。
5.3.5排煙溫度控制
為了控制排放煙氣的含濕量或減少視角污染,可采取對排放前的煙氣進行降溫和/或升
溫等辦法,使排放的煙氣溫度、濕度符合相應的合同指標要求。本標準不涉及此工藝。
5.4工業鍋爐煙氣治理控制技術比較
5.4.1煙氣脫硝技術比較
表5主要煙氣脫硝技術比較表
序治理脫除效工程投資/管理要求及存在技術發展現狀和對鍋爐的影
適用條件
號技術率范圍運行費用的問題發展趨勢響
反應區溫嚴控燃燒區的溫根據不同的爐型設計的脫硝
低氮20%~度高,熱力運行費用最度、含氧量和燃采取有針對性的效率過高時
1
燃燒40%型NOx比例低燒區的停留時辦法,降低NOx會影響鍋爐
高間。的初始排放濃度的熱效率
會產生飛灰、
850℃~
20%~投資低,運嚴控還原劑噴入在工業鍋爐領域銨鹽沉積,造
2SNCR1150℃區
70%行費用低量,防止氨逃逸應用較為廣泛成空預器堵
域
塞、腐蝕。
部分SO2會被
常規溫度
催化劑積灰、磨氧化為SO3,
50%~窗口為脫硝效率要求高
3SCR投資高損及再生的處易發生腐蝕、
90%300℃~的工業鍋爐
理。積灰,堵塞空
420℃
預器。
總體投資
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