燃煤锅炉的脱硫、脱硝、除尘技术。这是大气污染治理的核心领域，通常被称为“烟气治理”或“超低排放”技术。

燃煤锅炉产生的烟气主要污染物包括：

• 烟尘（除尘对象）

• 二氧化硫（脱硫对象）

• 氮氧化物（脱硝对象）

为了实现国家“超低排放”标准（通常指烟尘≤10mg/m³，SO₂≤35mg/m³，NOx≤50mg/m³），现代燃煤锅炉普遍采用协同或串联的多种技术。下图清晰地展示了这一完整的工艺流程：

 

一、脱硝技术：降低氮氧化物

目标是减少燃烧过程中产生的 NOx。技术路线分为燃烧中控制和燃烧后处理。

1. 低氮燃烧技术

   • 原理：通过改进燃烧器设计（如低氮燃烧器）或优化炉内燃烧方式（如空气分级、燃料分级），降低燃烧温度、减少高温区氧量，从而从源头抑制NOx的生成。

   • 特点：投资和运行成本低，是首选和基础措施，但脱除效率有限（约30-50%），难以单独达到超低排放要求。

2. 烟气脱硝技术

   • 主流技术：选择性催化还原法 - 这是目前应用*广、*成熟的技术，也是实现超低排放的关键。

     • 原理：在催化剂（主要成分为V₂O₅-WO₃/TiO₂）作用下，向约300-400℃的烟气中喷入还原剂（一般为氨水或尿素溶液），将NOx选择性地还原为无害的氮气（N₂）和水（H₂O）。

     • 反应式：NOx + NH₃ → N₂ + H₂O

     • 系统位置：通常布置在省煤器之后、空气预热器之前（此为高尘布置），因为此处烟气温度*适合催化剂工作。

     • 特点：脱硝效率高（可达90%以上），技术成熟，但催化剂成本高，且存在氨逃逸问题（过量氨会与SO₃反应生成硫酸氢铵，造成下游设备堵塞和腐蚀）。

二、除尘技术：捕集烟尘颗粒物

目标是除去烟气中的飞灰颗粒。

1. 静电除尘器

   • 原理：利用高压电场使烟气电离，尘粒荷电后在电场力作用下向集尘极移动并被捕集，通过振打清灰落入灰斗。

   • 特点：阻力小，运行费用较低，处理大风量能力强。但对细颗粒物（PM2.5）和比电阻异常的粉尘捕集效率有限，单独使用难以稳定达到10mg/m³以下的超低排放标准，常需与其他技术协同。

2. 布袋除尘器

   • 原理：利用纤维滤袋对含尘气体进行过滤，粉尘被阻留在滤袋表面，净化后气体排出。清灰方式主要为脉冲喷吹。

   • 特点：除尘效率极高（>99.9%），对微细粉尘捕集效果好，不受煤种和粉尘特性影响。但系统阻力较高，滤袋寿命受烟气温度、成分影响大。是目前实现烟尘超低排放的绝对主流和可靠选择。

3. 电袋复合除尘器

   • 原理：前级为静电除尘区，后级为布袋过滤区。先用电场除去80-90%的粗颗粒，再用布袋捕集剩余的细颗粒。结合了两者优点。

   • 特点：比单纯布袋阻力略低，滤袋寿命延长，整体经济性好，是许多现役机组改造升级的重要选择。

三、脱硫技术：脱除二氧化硫

目标是除去烟气中的SO₂。主流和几乎唯一的选择是湿法脱硫。

• 主流技术：石灰石-石膏湿法脱硫

  • 原理：在吸收塔内，烟气与石灰石（碳酸钙）浆液逆流接触，SO₂被浆液吸收并发生化学反应，*终被氧化生成副产物石膏。核心反应为：

    1. 吸收：SO₂ + H₂O + 1/2O₂ → H₂SO₄

    2. 中和：H₂SO₄ + CaCO₃ → CaSO₄ + CO₂ + H₂O

    3. 氧化结晶：CaSO₃ + 1/2O₂ → CaSO₄（石膏）

  • 特点：

    • 脱硫效率极高（>95%，可达99%以上），技术成熟可靠，适用煤种广，容量大。

    • 副产物石膏可资源化利用（如生产建材）。

    • 系统复杂，投资和运行成本较高，存在设备腐蚀、结垢和废水处理问题。

    • 协同除尘效应：湿法脱硫塔对烟气有很好的洗涤作用，能除去约50-70%的粉尘，特别是对细小颗粒和SO₃酸雾有良好脱除效果，是实现“超低排放”的重要协同环节。

四、协同治理与深度净化技术

为了确保稳定达到“超低排放”并应对更严格的标准，常在上述主流工艺后增加深度净化单元。

1. 湿式静电除尘器

   • 位置：通常安装在湿法脱硫塔之后，用于处理脱硫后的湿烟气。

   • 作用：有效捕集脱硫后烟气中携带的细颗粒物（PM2.5）、石膏浆液微滴、SO₃酸雾和气溶胶，是控制“烟囱蓝烟（酸雾）”和实现烟尘稳定低于5mg/m³的关键保障技术。

2. 脱硫脱硝除尘一体化技术

   • 这是新兴的研究和应用方向，如活性焦/炭干法技术，可在同一套装置内同时吸附SO₂、NOx和粉尘，具有节水、无废水、资源化等优点，但目前投资和运行成本较高，多用于缺水地区或特定项目。

五、典型“超低排放”技术路线

目前中国燃煤电厂*主流的、*可靠的超低排放技术路线是：

“低氮燃烧 + SCR脱硝 + 高效静电/布袋/电袋除尘 + 石灰石-石膏湿法脱硫 + 湿式静电除尘器（必要时）”

• 流程顺序：锅炉 → SCR脱硝 → 空气预热器 → 除尘器 → 引风机 → 湿法脱硫塔 → （湿式电除尘器） → 烟囱。

• 协同作用：

  • 脱硝在前，利用合适温度。

  • 高效除尘在脱硫前，可防止飞灰进入脱硫系统，造成浆液污染、设备磨损和石膏品质下降。

  • 湿法脱硫本身有除尘作用。

  • 湿式电除尘作为“把关”设备，确保*终排放。

总结

燃煤锅炉的烟气净化是一个系统工程，需要多种技术组合与协同。其发展历程是从单一污染物控制，到多污染物协同控制，再到今天的超低排放和深度净化。选择何种技术路线，取决于燃料特性、环保要求、场地条件、投资和运行成本等多方面因素。目前，以 “SCR + 高效袋/电除尘 + 湿法脱硫” 为核心的组合技术，是经过工程实践验证的、*成熟可靠的解决方案。