張愛(ài)春

（江蘇省邳州市環(huán)境監(jiān)測(cè)站,江蘇 邳州 221300）

我國(guó)火電廠氮氧化物控制存在的問(wèn)題與對(duì)策

張愛(ài)春

（江蘇省邳州市環(huán)境監(jiān)測(cè)站,江蘇 邳州 221300）

摘要：本文主要對(duì)火電廠燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的產(chǎn)生條件、環(huán)境管理現(xiàn)狀及主要存在問(wèn)題進(jìn)行了分析，并根據(jù)國(guó)家氮氧化物治理和排放政策，并結(jié)合“十二五”規(guī)劃，從政策角度對(duì)火電行業(yè)脫銷(xiāo)的必然趨勢(shì)及應(yīng)對(duì)策略提出了建設(shè)性意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：火電廠；氮氧化物；控制

氮氧化物（NOX）是造成大氣污染的主要污染物之一，包括N2O、NO、NO2、N2O2、N2O4和N2O5，其中污染大氣的主要是NO和NO2。大氣中NOx的來(lái)源主要有兩方面，自然界自身產(chǎn)生和人為活動(dòng)排放，其中由燃料高溫燃燒產(chǎn)生的鍋爐尾氣和汽車(chē)尾氣約占人為源排放氮氧化物的90％左右。

1　火電廠氮氧化物現(xiàn)行主要控制措施

目前我國(guó)火電廠燃煤產(chǎn)生的NOx污染的控制措施主要有燃料脫氮、燃燒脫氮、煙氣脫硝等三大類(lèi)方法。燃料脫氮就是燃前脫氮，燃燒脫氮是燃燒過(guò)程中脫氮，也稱之為爐內(nèi)脫氮，煙氣脫硝是路后脫氮，前兩種方法是主動(dòng)脫氮，主要是從源頭控制，最后一種方法是末端治理，屬于被動(dòng)型治理措施。

（1）燃料脫氮與燃料脫硫一樣，主要利用微生物處理、超臨界萃取等技術(shù)降低燃料中的氮含量，由于技術(shù)還沒(méi)有完全成熟，處理工藝復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高，目前還沒(méi)有在煤炭、石油等礦物燃料脫氮中推廣使用。

（2）與一種脫氮技術(shù)難度大，費(fèi)用高相比，碟中脫氮技術(shù)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，因此近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)燃料脫氮燃燒進(jìn)行了大量的研究工作，開(kāi)發(fā)了多種可靠、實(shí)用的脫氮技術(shù)，如煙氣循環(huán)技術(shù)、多段燃燒技術(shù)、低溫燃燒技術(shù)、超低氮燃燒技術(shù)等。但根據(jù)國(guó)家一些政策法規(guī)規(guī)定，未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)低NOX燃燒技術(shù)仍是控制電力行業(yè)氮氧化物排放的主要手段。

（3）煙氣脫銷(xiāo)是目前NOX控制措施中較為有發(fā)展?jié)摿Φ姆椒?，其?yōu)點(diǎn)是氮氧化物脫除效率高，但初次投資高，運(yùn)行費(fèi)用昂貴。煙氣脫銷(xiāo)方法按照工作介質(zhì)的不同可分為干法（催化法）和濕法（吸收法）兩類(lèi)，按照其作用原理的不同，可分為氣相反應(yīng)法、氧化還原法、液體吸收法、吸附法等。目前工業(yè)上多以干法為主，其中目前在國(guó)內(nèi)外得到大量使用的煙氣脫硝技術(shù)主要是催化轉(zhuǎn)化法，可分為SCR（選擇性催化還原法）、SNCR（選擇性非催化還原法）、NSCR（非選擇性催化還原法）。

2　火電廠氮氧化物排放現(xiàn)狀

燃煤電廠煙氣中的NOX主要包括NO和NO2，其中NO約占95％，并且主要是熱力型NOx和燃料型NOX。近年來(lái)我國(guó)各地還在不斷建設(shè)電廠，只是由于審批越來(lái)越難，特別是總量政府控制很?chē)?yán)，很難得到指標(biāo)，因此新建火電項(xiàng)目速度明顯變緩。但由于我國(guó)多年都是以火電為主，水電、核電為輔，造成我國(guó)火電裝機(jī)容量一直在高居不下，煤炭消耗量一直很大，火力發(fā)電產(chǎn)生的NOX占排放總量比例逐年增加，年增長(zhǎng)率超過(guò)8％。

3　火電廠氮氧化物環(huán)境管理存在的主要問(wèn)題

3.1排放總量難以計(jì)算

造成NOX排放總量難以計(jì)算的原因主要有以下三點(diǎn)：

（1）燃料型NOX的產(chǎn)生量可以通過(guò)燃燒計(jì)算得到，但熱力型NOX的產(chǎn)生量要受多種因素影響，尤其是過(guò)剩空氣系數(shù)、燃燒溫度等對(duì)熱力型NOX的生成量影響很大，很難準(zhǔn)確計(jì)算出NOX的生成量。

（2）目前我國(guó)火電行業(yè)多數(shù)煙氣脫硝系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，脫硝效率變化很大，排放濃度時(shí)高時(shí)低，因此要準(zhǔn)確確定NOX排放量很難。

（3）運(yùn)行工況、開(kāi)機(jī)時(shí)間均不穩(wěn)定。2014年受用電需求不足的影響，我國(guó)多數(shù)火電廠只能半負(fù)荷運(yùn)行，也就是開(kāi)一半機(jī)組，這樣就很難按總裝機(jī)容量來(lái)準(zhǔn)確確定NOX的排放數(shù)據(jù)。

3.2認(rèn)識(shí)重視程度不夠

長(zhǎng)期以來(lái)的高能源消耗，特別是煤炭消耗，導(dǎo)致我國(guó)SO2、NOX排放量持續(xù)增加。雖然我國(guó)目前酸雨污染仍以硫酸型為主，但是氮氧化物的排放增幅已經(jīng)超過(guò)二氧化硫，其對(duì)酸雨的貢獻(xiàn)率呈逐年上升的趨勢(shì)，目前我國(guó)二氧化硫控制已經(jīng)取得初步成效，排放量并沒(méi)有隨裝機(jī)容量的上升而增加，但氮氧化物控制效果不理想，排放量仍在不斷增加，導(dǎo)致我國(guó)酸雨污染已由硫酸型向硫酸、硝酸復(fù)合型轉(zhuǎn)變，亟需采取有效手段控制氮氧化物的排放。

然而與此相對(duì)應(yīng)的是我國(guó)對(duì)氮氧化物排放的治理尚處于起步階段，對(duì)氮氧化物的總量控制也剛列入工作日程，沒(méi)有制定嚴(yán)格的總量控制標(biāo)準(zhǔn)，只是對(duì)排放濃度做了一定限制，各地區(qū)對(duì)其的重視程度也不夠，除少數(shù)城市外，全國(guó)絕大部分地區(qū)沒(méi)有制定相應(yīng)的地方排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.3法律、標(biāo)準(zhǔn)較松

我國(guó)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223—2中規(guī)定Vdaf＜10％時(shí)NOX排放標(biāo)準(zhǔn)為1100mg/m3，10％≤Vdaf ≤20％時(shí)NOX排放標(biāo)準(zhǔn)為650mg/m3，Vdaf ＞20％時(shí)NOX排放標(biāo)準(zhǔn)為mg/m3。上述排放標(biāo)準(zhǔn)限值太高，導(dǎo)致我國(guó)火電行業(yè)NOX排放量高居不下，各地每年NOX減排任務(wù)很難完成，大氣中的酸性氣體并沒(méi)有因?yàn)镾O2排放量的減少而得到有效控制。究其原因，主要有兩點(diǎn)：一是我國(guó)NOX排放標(biāo)準(zhǔn)太松，而是我國(guó)火電比例太高，燃煤量太大。因此我國(guó)必須調(diào)整火電行業(yè)NOX排放標(biāo)準(zhǔn)，建議將調(diào)到150 mg/m3，以下。

3.4關(guān)鍵技術(shù)尚未掌握

我國(guó)目前對(duì)氮氧化物的防治技術(shù)路線是將：燃燒脫氮作為燃煤電廠氮氧化物控制的首選技術(shù)。當(dāng)爐型不適合采用燃燒脫氮技術(shù)或爐型雖適合，但效果不理想，氮氧化物無(wú)法達(dá)標(biāo)排放時(shí)，火電廠必須采取煙氣脫硝。

眾所周知，我國(guó)目前煙氣脫硝進(jìn)展緩慢，多數(shù)火電廠煙氣脫硝運(yùn)行情況并不很好，根本原因在于我國(guó)煙氣脫硝尚處于起步階段。盡管?chē)?guó)內(nèi)目前進(jìn)行煙氣脫硝技術(shù)研究的很多，既有工藝研究，也有設(shè)備開(kāi)發(fā)，既有新脫硝技術(shù)開(kāi)發(fā)研究，也有對(duì)國(guó)外引進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)研究，但因種種原因，目前我國(guó)自主研發(fā)的且能夠超過(guò)或接近歐美和日本煙氣脫硝技術(shù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)還很少，其實(shí)質(zhì)就是我國(guó)還沒(méi)有掌握先進(jìn)的煙氣脫硝技術(shù)。

我國(guó)目前煙氣脫硝技術(shù)與設(shè)備主要依賴進(jìn)口，周?chē)蛶?lái)兩個(gè)問(wèn)題，一是投資高，而是運(yùn)行管理難度加。與國(guó)外相比。我國(guó)生產(chǎn)的煙氣脫硝催化劑活性、抗毒性、壽命、比表面積等關(guān)鍵參數(shù)還有較大差距大，這嚴(yán)重影響我國(guó)煙氣脫硝的發(fā)展與應(yīng)用。

3.5其他方面

（1）部分火電廠雖同步建設(shè)了煙氣脫硝設(shè)施，但運(yùn)行時(shí)偷工減料，主要表現(xiàn)為三個(gè)方面，一是催化劑堵塞、中毒、老化，活性很低，但為節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用仍不更換；二是煙氣溫度達(dá)不到，還原反應(yīng)很難發(fā)生，脫硝效果很差；三是運(yùn)行管理人員水平不夠，煙氣脫銷(xiāo)設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)很差。

（2）氨逃逸率高，形成二次污染。

（3）我國(guó)多數(shù)火電廠鍋爐爐型為煤粉爐和層燃爐，不適合采用低溫燃燒脫氮技術(shù)，造成熱力型NOX產(chǎn)生量增多，為煙氣脫硝增加了難度。

（4）催化劑床層設(shè)置偏少。目前燃煤電廠SCR脫硝裝置大多設(shè)置兩層催化劑，導(dǎo)致脫硝效果不高，如SCR脫硝裝置設(shè)為三層催化劑時(shí)，就可以明顯提高的NOX脫除效率。

4　對(duì)策

4.1利用有利政策條件，加大宣傳、控制力度

我國(guó)于2010年1月27日頒布了《火電廠氮氧化物防治技術(shù)政策》，這一技術(shù)政策將在頒布之日起執(zhí)行。該政策必將促進(jìn)我國(guó)火電行業(yè)氮氧化物控制的實(shí)施。在這樣的政策利好條件下，各地方環(huán)保部門(mén)必將提高對(duì)氮氧化物的重視程度，加大氮氧化物的控制力度，對(duì)轄區(qū)內(nèi)的火力發(fā)電廠和部分工業(yè)企業(yè)自備電廠的煙塵、二氧化硫和氮氧化物的排放都應(yīng)該進(jìn)行更為嚴(yán)格的檢測(cè)控制。

4.2加大資金投入，提升自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)

（1）開(kāi)發(fā)低溫脫銷(xiāo)催化劑，使其活化溫度在150℃以下，這就大大降低了煙氣脫硝難度和運(yùn)行費(fèi)用。

（2）開(kāi)發(fā)脫硫脫硝一體化技術(shù)，煙氣既要脫硫，又必須脫銷(xiāo)，分開(kāi)進(jìn)行，不僅系統(tǒng)極其復(fù)雜，投資大，而且運(yùn)行管理及費(fèi)用都很高，所以如能將脫硫脫硝一體化，必將為火電廠大氣污染治理開(kāi)辟了一條前景非常廣闊的新路子。

（3）通過(guò)對(duì)當(dāng)量比的控制，實(shí)現(xiàn)低溫燃燒，降低氮氧化物的生成。

4.3優(yōu)化鍋爐結(jié)構(gòu)

（1）改進(jìn)爐膛結(jié)構(gòu)，使?fàn)t膛溫度均勻。

（2）改進(jìn)燃燒器結(jié)構(gòu)，通過(guò)再循環(huán)罩或射流卷吸，開(kāi)發(fā)外部煙氣再循環(huán)和內(nèi)部煙氣再循環(huán)技術(shù)。

（3）研究催化燃燒技術(shù)，通過(guò)添加催化劑，使燃料分子和氧化劑分子能以較低的活化能在催化劑表面進(jìn)行反應(yīng)，這樣反應(yīng)溫度相比于同類(lèi)的燃燒要更低，產(chǎn)生Nox就更少。

4.4限制燃煤發(fā)電，發(fā)展其它清潔能源

（1）逐漸采用燃?xì)忮仩t，減少燃煤鍋爐比例

（2）控制火電機(jī)組，大力發(fā)展水電、風(fēng)電、核電、太陽(yáng)能發(fā)電，是控制氮氧化物排放的最有效的途徑。

參考文獻(xiàn)：

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