摘要：“十二五”期間，國家環(huán)保部將著力于減少氮氧化物（NOX）的排放。因此火電廠作為主要的氮氧化物排放源，需要采用有效的脫硝方法減少NOX的排放。本文簡述了國內(nèi)火電廠煙氣脫硝技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，歸納了煙氣脫硝相關(guān)的政策法規(guī)和行業(yè)規(guī)范，基于當(dāng)前的煙氣脫硝政策法規(guī)及市場結(jié)構(gòu)對行業(yè)未來的發(fā)展和政策制度提出了分析和建議。

關(guān)鍵詞：脫硝；SCR；市場結(jié)構(gòu)；產(chǎn)業(yè)發(fā)展；政策建議

2012年7月，國務(wù)院總理溫家寶主持召開國務(wù)院常務(wù)會議，討論并通過了《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》，提出到2015年要確保實現(xiàn)國內(nèi)氮氧化物排放總量比2010年減少10%的約束性目標(biāo)。氮氧化物是我國主要的大氣污染物之一，大氣中的氮氧化物經(jīng)過紫外線的照射能形成有害的光化學(xué)煙霧，對人眼和植被造成極大的危害。同時氮氧化物也會和空氣中的水結(jié)合生成硝酸或亞硝酸形成酸雨，從而導(dǎo)致土壤酸化、農(nóng)作物減產(chǎn)和建筑材料溶解等一系列危害。另外，氮氧化物在環(huán)境中濃度過高會對人體的呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生危害，可以引起肺氣腫、哮喘、支氣管炎等疾病，因此在上世紀(jì)60年代NOX被國際公認(rèn)為大氣的主要污染物之一。在我國，超過三分之一的氮氧化物是由燃煤火力發(fā)電產(chǎn)生的，所以治理火電廠NOX的排放被列為環(huán)保部“十二五”期間的重點整治項目。據(jù)環(huán)保部統(tǒng)計，2011年我國氮氧化物排放總量為2404.3萬噸，比2010年增長了5.73%，未能實現(xiàn)預(yù)期的減排目標(biāo)，這使得我國治理氮氧化物的形勢變得更為緊迫。

目前，國內(nèi)火電廠對NOX排放的控制手段主要有兩大類：一種是在火電機(jī)組運(yùn)行過程中采用低氮燃燒技術(shù)，從而減少NOX的生成；另一種是對燃燒后產(chǎn)生的煙氣中的NOX進(jìn)行化學(xué)處理，減少排出氣體中的NOX含量。近年來新投運(yùn)的火電機(jī)組大多已經(jīng)采用了低氮燃燒技術(shù)，然而僅使用低氮燃燒技術(shù)難以達(dá)到《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）的要求，因此火電廠仍然需要進(jìn)行煙氣脫硝的處理，進(jìn)一步降低NOX的排放量來達(dá)到環(huán)保部的要求。本文將從國內(nèi)煙氣脫硝技術(shù)現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度做出回顧和分析，對未來幾年煙氣脫硝行業(yè)的發(fā)展進(jìn)行思考。

1.煙氣脫硝技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

目前，國內(nèi)市場上針對煙氣脫硝主要采用三種技術(shù)：選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原法（SNCR）和前兩種方法的結(jié)合（SNCR-SCR）。

SCR是目前最常用的煙氣脫硝技術(shù)，根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布的2011年度火電廠煙氣脫硫脫硝產(chǎn)業(yè)信息統(tǒng)計，SCR脫銷工程容量占總脫硝工程容量的96.8%。相比其他兩種方法，SCR的脫硝效率最高，通常基于反應(yīng)器和催化劑的合理選型可以達(dá)到80%～90%脫硝效率。

脫硝催化劑是SCR的核心，按照催化劑的外形制式來分，主要有蜂窩式、板式和波紋式三類，目前最常用的為蜂窩式，其次是板式，波紋式應(yīng)用相對較少；按照適用溫度來分，主要有高溫催化劑（345℃～590℃）、中溫催化劑（260℃～380℃）和低溫催化劑（80℃～300℃），目前大多數(shù)催化劑都屬于高溫催化劑，低溫催化劑主要還停留在試驗階段。

通常含有催化劑的反應(yīng)器會布置在電廠鍋爐省煤器和空氣預(yù)熱器之間，該段區(qū)域的溫度分布在600℃-300℃之間，這樣的溫度條件很適合催化劑充分發(fā)揮其催化活性來還原NOX。

SNCR技術(shù)主要通過將尿素、液氨等還原劑噴入爐膛850～1100℃的區(qū)間內(nèi)，使還原劑迅速生成NH3將NOX還原為N2，脫硝效率大約為25%～50%[5]。采用SNCR技術(shù)時需嚴(yán)格控制氨反應(yīng)區(qū)域，使氨分布在合適的溫度窗口內(nèi)，若反應(yīng)溫度過高則氨被氧化生成額外的NOX，若溫度過低則反應(yīng)速率較慢，造成氨逃逸率提升。此外氨氮摩爾比、煙氣還原劑混合程度等因素都對SNCR技術(shù)的脫硝效率有重要影響?？紤]到SNCR技術(shù)的實現(xiàn)不需要催化劑，不受煤質(zhì)和煤灰的影響，不需要額外的脫硝設(shè)備，反應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)置相對簡單，所以SNCR技術(shù)的投資成本較為低廉。因此，SNCR適合在對脫硝效率要求不太高的情況下使用，或是在SCR和低氮燃燒技術(shù)已經(jīng)使用的前提下排放仍不達(dá)標(biāo)時作為一種技術(shù)補(bǔ)充的手段。

SNCR-SCR是一種結(jié)合了SCR高脫硝效率和SNCR低投資成本的新型工藝。SNCR-SCR從工藝上減少了原本SCR需要的噴氨格柵，從而降低了煙道阻力。同時通過調(diào)節(jié)SNCR環(huán)節(jié)還原劑的噴射量可以有效降低最大氮氧化物濃度，以此減少SCR環(huán)節(jié)的催化劑使用量。在國內(nèi)脫硝技術(shù)起步階段，由于脫硝催化劑采購成本較高，而SNCR-SCR兼具兩種工藝特點，可以分步建立，在應(yīng)對低排放標(biāo)準(zhǔn)時可以先建立SNCR部分，待排放標(biāo)準(zhǔn)提高后再建SCR部分，以此來減少催化劑的使用量和投資成本。然而隨著脫硝技術(shù)和催化劑生產(chǎn)的國產(chǎn)化快速發(fā)展，SCR的建設(shè)成本和催化劑采購成本大幅下降，SNCR-SCR的成本優(yōu)勢也大幅削減。

2.煙氣脫硝相關(guān)政策及技術(shù)規(guī)范

早在上世紀(jì)70年代，工業(yè)發(fā)達(dá)國家，如日本、德國、美國等國就已經(jīng)對NOX的危害有了高度的重視，同時采取了一系列手段對NOX的排放進(jìn)行控制，主要通過對電廠燃煤過程進(jìn)行控制減少NOX的生成和采用脫硝催化劑來減少所排放的煙氣中的NOX含量。自此以后，針對火電廠減少NOX排放的技術(shù)有了快速的發(fā)展進(jìn)步。

我國的氮氧化物的排放治理開始于“十一五”期間，相比發(fā)達(dá)國家起步相對較晚但隨著環(huán)境惡化的加速和環(huán)保意識的提高，近幾年中國對NOX的治理力度有了很大的提高。2003年12月，環(huán)保局和國家質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223-2003）首次對火電廠氮氧化物的排放量做出了明確要求。至此以后大部分新建的火電機(jī)組都采用了低氮燃燒技術(shù)，部分已建火電廠結(jié)合自身條件進(jìn)行了低氮燃燒的改建。同時，大批環(huán)保工程公司引進(jìn)國外脫硝技術(shù)，逐步將商業(yè)化脫硝裝置引進(jìn)國內(nèi)，初步應(yīng)用于一些大中型容量的火電機(jī)組上。

“十一五”中期，隨著《國務(wù)院批轉(zhuǎn)發(fā)展改革委、能源辦<關(guān)于加快關(guān)停小火電機(jī)組若干意見>的通知》（國發(fā)[2007]2號）的正式頒布實施，大批20萬千瓦以下的小火電機(jī)組被逐步關(guān)停，借此環(huán)保部希望能通過集中控制大容量機(jī)組的氮氧化物排放來實現(xiàn)污染物的減排目標(biāo)。

“十一五”末期，國家環(huán)保部連續(xù)出臺多條政策和指南，對火電廠氮氧化物排放做出了政策性指示和技術(shù)性指導(dǎo)。2010年1月，環(huán)保部頒布的《火電廠氮氧化物防治技術(shù)政策》重點控制對象是全國范圍內(nèi)20萬千瓦及以上燃煤發(fā)電機(jī)組和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，也包括大氣污染重點控制區(qū)域內(nèi)的所有燃煤機(jī)組和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。該政策明確將低氮燃燒技術(shù)列為電廠氮氧化物控制的標(biāo)配技術(shù)。同時，對煙氣脫硝技術(shù)的選用做出了指導(dǎo)，其中建議“新建、改建、擴(kuò)建的燃煤機(jī)組，宜選用SCR；小于等于600MW時，也可選用SNCR-SCR”。此外，對脫硝反應(yīng)還原劑的選用和煙氣脫硝二次污染控制也給出了指導(dǎo)性意見。在還原劑的使用方面要綜合考慮安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等各種因素，尤其是選用液氨時要符合《重大危險源辨識》（GB18218）等相關(guān)規(guī)定，在人口稠密區(qū)推薦使用尿素作為還原劑。對氨逃逸和失效催化劑的無害化處理提出了初步要求。

2010年2月，環(huán)保部接連發(fā)布《燃煤電廠污染防治最佳可行技術(shù)指南（試行）》（HJ-BAT-001）、《火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范 選擇性催化還原法》（HJ562-2010）和《火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范 選擇性非催化還原法》（HJ563-2010）三個技術(shù)指南和技術(shù)規(guī)范文件。在《燃煤電廠污染防治最佳可行技術(shù)指南（試行）》文件中，對SCR和SNCR的工藝原理、脫硝還原劑的選用和比較、物料消耗及污染物排放、技術(shù)適用性及特點、最佳可行工藝參數(shù)、污染物削減和排放、二次污染及防治措施、技術(shù)經(jīng)濟(jì)適用性進(jìn)行了簡要的說明。同時對《火電廠氮氧化物防治技術(shù)政策》中未詳細(xì)介紹的失效催化劑處理技術(shù)進(jìn)行了補(bǔ)充說明，其中應(yīng)首選催化劑再生，其次對不可再生部分應(yīng)嚴(yán)格遵守危險固體廢棄物的填埋規(guī)章執(zhí)行。在《火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范 選擇性催化還原法》（HJ562-2010）和《火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范 選擇性非催化還原法》（HJ563-2010）中，環(huán)保部對SCR和SNCR煙氣脫硝工程的總體要求、工藝設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、主要工藝設(shè)備和材料的使用、檢測與過程控制方法和輔助系統(tǒng)分配備等作出了規(guī)定。其中，要求SCR法在催化劑的最大裝入量情況下設(shè)計脫硝效率不得低于80%，氨氣逃逸濃度宜小于2.5mg/m3，SO2/SO3轉(zhuǎn)化率不大于1%，系統(tǒng)可用率不小于98%，煙氣壓降宜小于1400Pa，系統(tǒng)漏風(fēng)率小于0.4%；要求SNCR法的氨逃逸濃度應(yīng)控制在8mg/m3以下；系統(tǒng)對鍋爐效率的影響應(yīng)小于0.5%；不增加煙氣阻力；壽命期內(nèi)系統(tǒng)可用率應(yīng)不小于98%，服務(wù)年限應(yīng)在30年以上。

2011年7月29日，環(huán)保部正式發(fā)布了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223-2011）。該標(biāo)準(zhǔn)最初發(fā)布于1991年，經(jīng)過3次修訂后提出了目前世界上最嚴(yán)格的火電廠NOX排放標(biāo)準(zhǔn)。本次修訂明確規(guī)定重點地區(qū)新建燃煤鍋爐氮氧化物（以NO2計）排放限值為100mg/m3，在原有限值的基礎(chǔ)上直接減少了50%，該標(biāo)準(zhǔn)已于2012年1月1日起正式實施。這也意味著在接下來幾年里國內(nèi)新建或者改建的火電廠都將會使用脫硝效率更高的方式來減少NOX的排放從而達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2011年11月29日，發(fā)改委出臺了脫硝電價補(bǔ)償政策《發(fā)改價格[2011]2622號》，給予正常運(yùn)行脫硝設(shè)備的火電廠試行每千瓦時0.8分的脫硝電價補(bǔ)助來應(yīng)對脫硝造成的成本支出。進(jìn)一步鼓勵火電企業(yè)落實脫硝要求，力爭實現(xiàn)“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案的要求。

2011.07

3.煙氣脫硝行業(yè)的市場結(jié)構(gòu)

3.1脫硝市場容量迅猛增加

截止到2011年底，全國火力發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到76546萬千瓦，較2010年增長了8.3%的裝機(jī)容量，其中燃煤發(fā)電機(jī)組容量為70667萬千瓦[6]。2010年底，全國已投運(yùn)的煙氣脫硝機(jī)組容量超過2億kW，2011年全國各大環(huán)保公司新增的投運(yùn)脫銷工程容量3806萬千瓦。至此，目前仍有超過65%的火電機(jī)組急需上馬煙氣脫硝工程。預(yù)計到“十二五”末，我國煤電裝機(jī)容量將達(dá)到9億千瓦。據(jù)此推測，在今后的四年需要平均每年完成煙氣脫硝1億千瓦機(jī)組容量以上。由此可見，我國在“十二五”期間煙氣脫硝工程的市場需求十分巨大。

3.2大規(guī)模推廣使用SCR技術(shù)

目前國內(nèi)已投運(yùn)的煙氣脫硝機(jī)組以新建機(jī)組為主，且大部分采用SCR工藝。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會統(tǒng)計，2011年期間采用SCR脫硝工藝的投運(yùn)機(jī)組容量占年度脫銷工程容量的96.9%。而在SCR技術(shù)中最常用的蜂窩式SCR催化劑也將獲得很大的市場需求，預(yù)計“十二五”期間每年蜂窩式SCR催化劑需求量將超過10萬立方米。因此在近兩年內(nèi)，國內(nèi)SCR催化劑廠家尤其是蜂窩式SCR廠家紛紛上馬準(zhǔn)備投產(chǎn)。到2012年底，國內(nèi)將有超過20家SCR催化劑生產(chǎn)公司投產(chǎn)。因此按照目前的催化劑生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展來看，國內(nèi)將有足夠的國產(chǎn)催化劑來滿足煙氣脫硝的需求。

3.3本土工程公司已具有獨立完成煙氣脫硝工程的能力

通過技術(shù)引進(jìn)和自主研發(fā)改進(jìn)，國內(nèi)的-些環(huán)保公司或鍋爐廠已具備SCR煙氣脫硝工程的設(shè)計及總承包能力，基本滿足了我國煙氣脫硝市場的建設(shè)需求。近年來，我國大型火電機(jī)組的煙氣脫硝工程均由國內(nèi)鍋爐廠或環(huán)保公司自主承包建設(shè)，并成功實現(xiàn)了大量的30萬kW、60萬kW及以上火電機(jī)組的煙氣脫硝工程建設(shè)業(yè)績。

4.煙氣脫硝的市場發(fā)展前景和政策措施建議

4.1煙氣脫硝行業(yè)市場的前景

近年來，電廠煙氣脫硝工程大多采用SCR技術(shù)，市場占有率超過95%，并且根據(jù)目前的形勢來看這一比例還會繼續(xù)上升，這就使得其中起核心作用的SCR催化劑有了較大的市場空間。因此最近3年來，SCR脫硝催化劑生產(chǎn)廠家不斷地涌現(xiàn)出來，目前國內(nèi)市場上已經(jīng)有20家左右的脫硝催化劑生產(chǎn)廠家。其中大部分廠家以生產(chǎn)蜂窩式催化劑為主，少數(shù)廠家生產(chǎn)板式催化劑。國內(nèi)SCR催化劑技術(shù)來源包括美國、日本、韓國等SCR催化劑生產(chǎn)企業(yè)，并有部分廠家實現(xiàn)了自有技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化，但在目前階段其中不少廠家面臨業(yè)績匱乏和產(chǎn)品穩(wěn)定性不足等問題。同時，隨著各個大型國有發(fā)電集團(tuán)對脫硝要求的重視，越來越多極具實力的國有脫硝催化劑公司紛紛上馬，依托自有電廠的條件、雄厚的資金背景投入和先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，在市場競爭中獲取有利位置，從而進(jìn)一步壓縮了中小型民營脫硝催化劑生產(chǎn)企業(yè)的成長空間。近年來，國內(nèi)一些設(shè)備廠家已經(jīng)能自主制造SCR催化劑生產(chǎn)所需的相關(guān)主體設(shè)備，同時國內(nèi)催化劑生產(chǎn)廠家配合科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)研發(fā)出SCR催化劑的生產(chǎn)工藝。這一發(fā)展趨勢將使得煙氣脫硝行業(yè)的準(zhǔn)入門檻有所降低，為民營企業(yè)節(jié)約投資成本、提高產(chǎn)品競爭力等提供了積極的推動作用。

4.2政策措施建議

（1）進(jìn)一步完善煙氣脫硝的政策法規(guī)和行業(yè)技術(shù)規(guī)范

歐盟、美國和日本等發(fā)達(dá)國家或地區(qū)的煙氣脫硝工作起步較早，相關(guān)的政策和行業(yè)規(guī)范比起國內(nèi)較為成熟。所以我國可以借鑒國外的煙氣脫硝法律法規(guī)，結(jié)合自身發(fā)展特點和區(qū)域經(jīng)濟(jì)需求，盡快形成一套成熟可行的政策法規(guī)和行業(yè)規(guī)范。

（2）加大監(jiān)管力度，切實保證脫硝政策要求的落實

加強(qiáng)對原有電廠氮氧化物污染治理設(shè)施的監(jiān)管力度，加快建設(shè)污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)，促進(jìn)節(jié)能減排。同時，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，積極試行上大壓小的策略，關(guān)停部分小火電，淘汰落后產(chǎn)能，實現(xiàn)能集中控制氮氧化物污染源頭的目的，促進(jìn)結(jié)構(gòu)減排。

（3）推行相關(guān)鼓勵政策，提高火電企業(yè)的脫硝積極性，加快NOX減排步伐。

推廣排污權(quán)交易制度，激勵企業(yè)采用跟優(yōu)越的脫硝手段，實現(xiàn)超量減排，通過出售排污權(quán)獲取經(jīng)濟(jì)利益。

合理使用排污費用，將所收取的NOX排污費用完全用于NOX治理，例如用來獎勵老電廠煙氣脫硝改造等。

對煙氣脫硝相關(guān)產(chǎn)業(yè)的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備引進(jìn)提供方便，尤其是對一些目前仍然不能實現(xiàn)國產(chǎn)化合格生產(chǎn)的設(shè)備進(jìn)口提供減免稅收的優(yōu)惠。

（4）在技術(shù)上要加大自主研發(fā)力度，積極研發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)新產(chǎn)品，擺脫對國外技術(shù)的依賴，降低進(jìn)口技術(shù)轉(zhuǎn)讓的成本，從而降低煙氣脫硝反應(yīng)器、催化劑和配套設(shè)備的生產(chǎn)成本。

結(jié)語

隨著環(huán)保政策要求的不斷升級，國內(nèi)煙氣脫硝工程開展進(jìn)度日益加快，同時為了配合新的減排要求，SCR技術(shù)在行業(yè)中的應(yīng)用比例也逐步提高。從事煙氣脫硝的工程公司通過近年來的經(jīng)驗累積，已經(jīng)擁有了較為成熟的工程技術(shù)，而配套的SCR催化劑生產(chǎn)公司也大量投產(chǎn)，為“十二五”減排目標(biāo)的實現(xiàn)提供了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。

而對于市場來說，煙氣脫硝行業(yè)目前正處于國家扶持階段，受政策影響短期內(nèi)煙氣脫硝市場需求容量激增，行業(yè)的整體發(fā)展勢頭良好，但要想占據(jù)市場份額，企業(yè)必須要具備有良好的技術(shù)實力、工程經(jīng)驗和客戶資源等條件，以此才能在激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳跟。同時相關(guān)企業(yè)需要有超前意識，發(fā)展多領(lǐng)域合作，將業(yè)務(wù)延伸至水泥、玻璃等同樣需要脫硝的行業(yè)，并且突破地域限制，積極拓展海外市場，力爭成為一個可長期健康成長的行業(yè)。

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