丹东市采暖锅炉脱硫现状分析

【摘 要】丹东市一部分城区采用了热电联产集中供热采暖，SO2污染大大减低；其他城区采暖锅炉普遍使用湿式除尘器，多是不加碱性脱硫剂，而以清水脱硫，其SO2排放更集中，出口SO2浓度有时比入口还高，并排放大量酸性水蒸汽。用碱作脱硫剂运转费用大，管理部门很难监控企业加碱性脱硫剂。解决丹东市SO2污染的根本途径是拆除中、小型采暖锅炉，用电厂锅炉集中采暖供热。

【关键词】湿式除尘器；脱硫；采暖供热

1.前言

2012年11月丹东市在郊区新上了热电联产锅炉，供应新城区和主城区体育馆路以西的居民供热采暖，拆除了这一范围内的中、小型锅炉，区域内环境有了极大的改善。2011年非采暖季，SO2为0.009mg/m3，采暖季为0.125　mg/m3，而在2012年拆除了采暖锅炉后，11月初至12月上旬的测定值为0.012mg/m3，比往年采暖季的测定值低得多。但在体育馆路以东，还是以中、小型锅炉供热采暖和采用湿式除尘装置除尘脱硫，采暖季SO2的测定值依然较高，达到0.129　mg/m3。表面上看，采用这种湿式除尘器的烟囱排放的烟气白烟袅袅，似乎没有污染了，其实不然。从多年的监测结果上来看，采用这种湿式除尘器后，市区内的SO2污染还是很重的，采暖季市中心采样点有将近一半以上时间超标；从锅炉污染源监测结果来看，锅炉湿式除尘器出口SO2浓度值依然很大。本文以丹东市在用供热采暖锅炉为例，系统地对民用中、小锅炉湿式除尘器的脱硫性能进行分析，对于环境综合整治、SO2污染控制及中、小锅炉除尘器脱硫技术的开发与设备研制提出建设性的意义和建议。

2.脱硫除尘装置

丹东市目前在用的民用锅炉采用的湿式脱硫除尘器主要有两类：喷淋式和自激式。喷淋器的机理是以水或碱性水溶液作为介质从除尘器上部向下喷洒，自锅炉出口排出的烟气作逆向或顺向流动，利用水滴和尘粒的惯性碰撞、截留、洗涤等作用捕集颗粒物和气体污染物，烟气中的尘粒、SO2等污染物被滞留在除尘器介质中，从而净化锅炉烟气，减少污染物的排放。这种喷淋式除尘器用水量及占地面积都较大。目前在用的较少。

自激式（或冲击式）除尘器的机理是先要在除尘器内贮存一定量的纯净水，利用锅炉烟气与水的高速接触，激起大量的液滴，使尘粒从气流中分离出来；烟气中的SO2与水接触、被水吸收，去除SO2等气体污染物，达到净化烟气的目的。这种除尘器除尘率较高，一般在95%以上；其排放烟气黑度，感观上也多在Ⅰ级以下；若在除尘器中加碱性水溶液可以去除烟气中的SO2等污染物。全市有98%以上的采暖和工业小型锅炉都采用这种除尘器。

3.自激式脱硫除尘器存在的问题

⑴运转费用大。自激式湿式除尘器只能加NaOH、　Na2CO3或NaHCO3等碱性脱硫剂，运转费用相当惊人。经实验，一台7MW的锅炉，煤的含硫量为0.8%，如果保持锅炉运行时除尘器中水溶液的pH在8-10之间，达到脱硫目的，每小时就得消耗NaOH　10-15kg，一个采暖季下来，消耗的NaOH就得有十几吨。

⑵管理监控难度大。环境监测与管理人员很难对每台锅炉进行实时监控管理，目前也不能对这种民用小锅炉进行在线监测。靠罚款和征收排污费也达不到目的，而相对于加脱硫剂来讲，其排污费比运转费要少得多，企业宁可上缴排污费也不愿加脱硫剂。

⑶设备腐蚀严重。由于不加脱硫剂，使得脱尘器中的水溶液的酸性极强，对设备的腐蚀是相当严重的。调查显示，平均2.5个采暖季就得换一次除尘器，有相当一部分是一个采暖季换一次。

⑷循环水利用率为零，不符合水循环利用的相关标准要求，排放废水易造成二次污染。按环境保护行业标准《环境保护产品技术要求湿式烟气脱硫除尘装置》要求，湿式脱硫除尘器的脱硫率应达到或超过85%。除尘器里放出的灰水多半呈酸性，有的酸性还相当强，不处理就会污染环境；进入城市下水管网也难于处理。

⑸湿式除尘器排放SO2更集中，很多情况下除尘器出口SO2浓度比入口还低。在对湿式除尘器的多年监测、研究及管理发现，当对它鉴定、验收时，研制或使用单位是在一种理想状态下对锅炉及除尘器进行调试的，各相关方面也都是为了通过测试创造有利条件，它的脱硫率可以达到70%，甚至更高，但当实际推广使用时要受多方面条件影响和制约，情况却远非如此。现在用的湿式脱硫除尘器90%以上都是用清水进行除尘脱硫，而没有加碱性脱硫剂，用清水作脱硫剂的湿式除尘器不但不能脱硫，还会使其排放SO2更集中，污染更重。

测试表明，许多时候会出现除尘器出口的SO2浓度值比入口还高的现象。例如，滨江楼湿式脱硫除尘器的SO2入口浓度为1700mg/m3，出口达2100　mg/m3；黄海汽车家属楼湿式脱硫除尘器的SO2入口浓度为1400mg/m3，出口达1800　mg/m3。近几年在采暖季对湿式除尘器进行检测及实验时发现，只要除尘器不加碱，用清水作SO2吸收剂，开始时，排放SO2会很少，但在运行了一段时间达到吸饱和或除尘器中水溶液温度升高后，SO2排放会更多。为什么？在以pH值呈中性的水作为脱硫除尘介质，又没有加碱性溶液的情况下，从锅炉出来的烟气进入除尘器后，烟气中的SO2气体部分溶解在水中，部分与水发生一定反应生成亚硫酸，但亚硫酸性质很不稳定，容易分解成SO2和H2O，SO2又释放出来。SO2与H2O的反应式见式（1）：

SO2+H2OH2SO3 （1）

水对SO2的溶解是有限度的，常温（25℃）下1体积的水可溶40体积的SO2，大约相当于100g水可溶10g　SO2；另一方面，随着水温的升高，SO2在水中的溶解度会越来越小，实验结果显示100克水在0℃－40℃对SO2的吸收呈线性状态，水温再增高时，溶解吸收SO2较少，释放SO2较多，不呈线性状态，水温更高时，几乎不吸收SO2。如果除尘器水溶液不加碱性溶液，正常设计的烟气与水的比例，运行半个小时，水对SO2的吸收就可达到饱和状态，进入多少SO2就排多少SO2；同时，由于除尘器中水的温度的升高，一部分生成亚硫酸的SO2就又释放出来，这时的除尘器出口SO2排放浓度会比入口高。只有当亚硫酸被碱性物质中和，且产生固体析出物以后，烟气中的SO2才有可能继续被水溶解吸收。

实际上，当湿式除尘器用水作燃煤锅炉脱硫介质时，它同时还会溶解许多烟尘、NOx、CO等污染物，其水溶液会因杂质的越来越多而对SO2的溶解度变得越来越小。

⑵湿式除尘器排放大量酸雾。湿式除尘器不加碱性脱硫剂运行时其烟囱冒出的水蒸汽在感官上洁白干净，但这种白色烟气含有大量的SO2、亚硫酸和硫酸，pH值大多在4以下，是一种酸性较强的酸雾，它经过湿沉降、凝结在近地面空气中或降落到地面上，一遇适宜的气象条件就极易形成酸雨（雪）。一台7MW的锅炉每小时会排放水蒸汽800kg以上。

如果城市的民用采暖锅炉都采用此类湿式除尘器进行除尘脱硫的话，当其水溶液达到吸饱和状态或温度升高时会使SO2等污染物集中排放；由于排烟温度较低，湿烟气的抬升高度会很低，SO2、亚硫酸和硫酸等污染物也会下落到锅炉排放筒附近的居民区内，危害是相当严重的。图1为丹东市2011年1月某一天SO2的平均值曲线。采暖季每天早、午、晚三次运行锅炉，曲线有3个峰值与之对应，其中早晨3：30－4点钟点炉，到5点SO2排放达到最多，因早晨多逆温天气，空气扩散和流动不好，污染较重。其它两次也是在采暖锅炉每次点炉运行一段时间后，其污染物排放各达到一个峰值，只不过中午与晚上比早晨扩散好，污染显得轻些。

4.结束语

减少SO2排放有许多方法，有煤燃烧前脱硫、燃烧时脱硫、燃烧后烟气脱硫，常见的是燃烧后烟气脱硫。采用的脱硫方法有双碱法、双级除尘、利用碱性炉、利用工业碱性废液，以及本文提到的、在中、小型锅炉普遍采用的自激式湿式烟气脱硫方式。实践证明，这些脱硫方式都存在某种缺欠和不足，由于市区内锅炉数还相当多，它们都排出大量大气污染物，又城市采取建高楼的城市建设规划，比锅炉烟囱还高的密集高楼群阻碍城区内SO2的向外扩散。若想消除丹东市的SO2污染，就得拔掉市区内所有的小锅炉，而采用在郊区建立热电联产电厂锅炉进行采暖供热，这样才能从根本上解决市区内SO2污染问题。