火電廠煙氣脫硝現(xiàn)狀分析

王智

摘? 要：火電廠排放的氮氧化物NOx（統(tǒng)稱硝）是造成大氣污染的污染源之一。人類生活、燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)等都會產(chǎn)生NOx。NOx 除可產(chǎn)生一次污染，還能導(dǎo)致光化學(xué)反應(yīng)，造成二次污染，有時由于某些氣象因素，在人口稠密的地區(qū)不易擴散，故危害很大。NOx的排放給自然環(huán)境和人類生產(chǎn)生活帶來的嚴(yán)重危害。因此，世界各國都非常重視研究NOX 的治理方法， 越來越多的研究人員致力于開發(fā)高效率低成本的工藝和技術(shù)，并取得顯著效果。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠;脫硝技術(shù);現(xiàn)狀分析

本文主要介紹和總結(jié)煙氣中NOx產(chǎn)生的機理和特點，全面地綜述國內(nèi)外常見的煙氣控制脫硝技術(shù)特點、技術(shù)進展和應(yīng)用現(xiàn)狀，并詳細(xì)介紹了SCR脫硝技術(shù)，以達(dá)到滿足煙氣脫硝率和降低脫硝成本的目的并對該技術(shù)的發(fā)展趨勢以及研究方向進行展望，為電廠煙氣脫硝技術(shù)的大規(guī)模推廣和應(yīng)用提供研究和借鑒資料。

一、我國燃煤電廠NOX的排放現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟的日益發(fā)展，我國電力需求不斷增長，大容量高參數(shù)的300MW及以上火電機組正成為電力工業(yè)的主力機組，火電廠NOx排放總量不斷增加。我國電力結(jié)構(gòu)以火力發(fā)電為主，火電廠燃煤量占全國煤炭消耗總量60%左右，這個比例今后還將不斷增加，其燃煤產(chǎn)生的NOx也將隨著增長。目前，我國發(fā)電裝機容量己經(jīng)突破4億kW，其中絕大多數(shù)為燃煤機組。2004年，由排放的NOx就超過660萬噸，按照目前的排放控制水平，到2020年火電廠NOx排放量將達(dá)到1100萬噸以上。

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，作為我國主要能源的煤的消耗量將越來越大，火電廠NOx排放量逐年增加，所引起的大氣和環(huán)境污染問題也日益突出，由此引起一系列的環(huán)境和社會問題，如果不加以控制，將會嚴(yán)重影響國家經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展。2004年我國火電廠全年發(fā)電量為18073億kW-h，電廠每生產(chǎn)1千千瓦時的電力，約產(chǎn)生62千克S0x和2.1千克NOx，折合煙氣排放NOx約為380萬噸。2003年2月國家環(huán)保局、國家發(fā)展計劃委員會、國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會聯(lián)合頒布了《排污費征收標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》，該辦法規(guī)定：從2004年7月1日起按每一當(dāng)量0.6元的規(guī)定，征收鍋爐NOx排放費。2004年新的排放標(biāo)準(zhǔn)出臺一《火電廠大氣污染排放物標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了火電廠氮氧化物最高排放濃度的限值，該標(biāo)準(zhǔn)同時規(guī)定了第三時段后新建電廠必須預(yù)留煙氣脫硝裝置空間。可見煙氣脫硝將成為今后我國電力環(huán)保行業(yè)發(fā)展的重點。因此加強NOx污染治理、研究并開發(fā)適合我國國情的煙氣脫氮技術(shù)對解決我國的NOx污染問題具有十分重要的意義。

二、燃煤電廠氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)

參照火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2003中，燃煤電廠：一時段：Vdaf<10%為1500mg/立方米、10%≤Vdaf≤20%和Vdaf>20%為1100mg/立方米，二時段：Vdaf<10%為1300mg/立方米、10%≤Vdaf≤20%和Vdaf>20%為650mg/立方米，三時段：Vdaf<10%為1100mg/立方米、10%≤Vdaf≤20%為650mg/立方米、Vdaf>20%為450/立方米。燃油電廠一時段：650mg/立方米，二時段：400mg/立方米，三時段200mg/立方米。

三、氮氧化物的特點

氮氧化物NOx（簡稱硝）是造成大氣污染的主要污染源之一。人類活動、燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)等都可產(chǎn)生NOx。NOx除可產(chǎn)生一次污染，還會導(dǎo)致光化學(xué)反應(yīng)，造成二次污染，有時由于某些氣象因素，在人口稠密的地區(qū)不易擴散，故危害很大。

NOx引起的環(huán)境問題和對人體健康的危害主要有以下幾方面：一是NOx對人體的致毒作用，危害最大的是NO2，主要影響呼吸系統(tǒng)，可引起支氣管炎和肺氣腫等疾病。二是NOx對植物的損害。三是NOx是可形成酸雨、酸霧的主要污染物。四是

NOx與碳?xì)浠衔锟尚纬晒饣瘜W(xué)煙霧。五是NOx參與臭氧層的破壞。

由于我國大氣中揮發(fā)性有機物（VOC）濃度較高，光化學(xué)煙霧的產(chǎn)生主要受NOx的制約。大氣中NOx濃度的微小增加就可呢過導(dǎo)致產(chǎn)生光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧的害處極大，能造成作物減產(chǎn)，對人體眼睛、喉嚨有強烈的刺激作用，并會產(chǎn)生頭痛、呼吸道疾病，嚴(yán)重的會造成死亡。同時，NOx在大氣中可形成HNO3和硝酸鹽細(xì)顆粒，發(fā)生遠(yuǎn)距離傳輸，從而加速區(qū)域性酸雨的惡化。已有研究表明，HNO3對酸雨的貢獻(xiàn)有曾大趨勢，降水中NO3-/SO42-比值在全國范圍內(nèi)逐漸增加，使我國酸雨狀況有惡化趨勢。所以，在大氣環(huán)境的治理方面NOx的控制和治理尤為重要。

氮氧化物（NOx）是化學(xué)工業(yè)、國防工業(yè)、電力工業(yè)以及鍋爐和內(nèi)燃機等排放氣體中的有毒物質(zhì)之一。NOx以燃料燃燒過程中所產(chǎn)生的數(shù)量最多，約占（30% 以上，其中70% 來自于煤炭直接燃燒，固定源是NOx排放的主要來源，其余主要來自機動車輛。此外，一些工業(yè)生產(chǎn)過程也有NOx 的排放。隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，能源消耗逐年增加，NOx 排放量也迅速增加，

1995年全國NOx排放總量約1000多萬t，2000年全國NOx排放總量為1500萬t，預(yù)計到2010年將達(dá)到2000多萬t。由此引發(fā)的環(huán)境污染問題，會對人體健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成巨大威脅，影響我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。

在我國，電廠是用煤大戶，也是NO排放的重點單位，因此電廠燃煤鍋爐的NO 的減排和控制是今后環(huán)保控制工作的重點之一。

四、脫硝技術(shù)的概念

脫硝技術(shù)是一種脫除煙氣中的NOx的方法。通過這種技術(shù)人們能夠減少煙氣中的氮氧化物對空氣和人體的危害。

五、低NOx燃燒技術(shù)

燃燒過程中經(jīng)常用的低NOx燃燒技術(shù)主要包括：低氧燃燒、空氣分級燃燒、燃料分級燃燒、煙氣再循環(huán)，低NOx燃燒器和低NOx爐膛設(shè)計等。是相對經(jīng)濟實用的減排方法，但減排效率略低，一般在30%～60%之內(nèi)，往往不能滿足環(huán)保要求，但是必須強調(diào)無論如何將這一減排措施放入鍋爐的整體設(shè)計是合理而且必要的。

六、煙氣脫硝工藝分類

目前，在電站鍋爐煙氣脫硝工藝中，絕大多數(shù)采用選擇性催化還原法（SCR），只有少數(shù)裝置采用選擇性非催化還原法（SNCR）。SCR煙氣脫硝工藝脫硝率高，操作控制相對簡單，但投資和運行費用比較大，而SNCR煙氣脫硝工藝雖然投資費用較小，但脫硝效率低，不易控制。其他煙氣脫硝工藝如活性炭法和電子束法，雖然尚未廣泛應(yīng)用，但未來的前景是不可限量的。

七、脫硝技術(shù)的意義

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，在能源消費中帶來的環(huán)境污染也越來越嚴(yán)重。其中，大氣煙塵、酸雨、溫室效應(yīng)和臭氧層的破壞已成為危害人民生存的四大殺手。燃煤煙氣所含的煙塵、二氧化硫、氮氧化物等有害物質(zhì)是造成大氣污染、酸雨和溫室效應(yīng)的主要根源。在我國，二氧化硫、氮氧化物等有害物質(zhì)主要是由燃煤過程產(chǎn)生的。

隨著我國經(jīng)濟實力的增強，耗電量也將不斷增大。目前，我國已經(jīng)開展了大規(guī)模的煙氣脫硫項目，但煙氣脫硝還未大規(guī)模的開展。有研究資料表明，假如繼續(xù)不加強對煙氣中氮氧化物的治理，氮氧化物的總量和在大氣污染物中的比重都將上升，并有可能取代二氧化硫成為大氣中的主要污染物。

我國煙氣脫硝項目起步較晚，目前國內(nèi)運行的煙氣脫硝項目所采用的工藝也是引進歐美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)煙氣脫硝技術(shù)。所以，加強和重視煙氣脫硝技術(shù)的發(fā)展和研究我覺得對我國煙氣脫硝市場的需要能做一點貢獻(xiàn)是很有意義的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄧華，易紅宏，唐曉龍，寧平，余瓊粉，楊麗萍. 燃煤煙氣在13X分子篩上的吸附行為與熱力學(xué)分析[A].中南大學(xué)學(xué)報.2012，43.（1）：401-406

[2] 張楚瑩，王書肖，邢佳，趙瑜，赫吉明.中國能源相關(guān)的氮氧化物排放現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報.2008，28.（12）：2470-2479endprint