國內(nèi)外火力發(fā)電廠NOx控制措施及治理研究現(xiàn)狀

摘 要：隨著火力發(fā)電廠氮氧化物對(duì)環(huán)境造成的污染越來越引起人們的關(guān)注，研究火力發(fā)電廠氮氧化物的控制和治理措施對(duì)于保護(hù)環(huán)境來講具有重要的意義。文章主要分析了國內(nèi)外火力發(fā)電廠氮氧化物控制及治理措施的研究現(xiàn)狀，旨在為今后的研究提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；氮氧化物；控制；治理；研究現(xiàn)狀

引言

隨著人們環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)，人們?cè)絹碓街匾暬鹆Πl(fā)電廠污染物的排放問題等，火力發(fā)電廠的氮氧化物也吸引了人們更多的關(guān)注。尋找符合我國國情的火力發(fā)電廠氮氧化物的控制措施，實(shí)現(xiàn)煙氣脫硝裝置就顯得尤為重要。目前，我國大部分城市的空氣氮氧化物的濃度嚴(yán)重的危害了人們的身心健康，部分地區(qū)氮氧化物嚴(yán)重的甚至產(chǎn)生了光化學(xué)霧現(xiàn)象。在這種情況下，如果對(duì)氮氧化物不進(jìn)行任何處理措施，那么氮氧化物將會(huì)嚴(yán)重的污染空氣和環(huán)境。

1 國內(nèi)火力發(fā)電廠氮氧化物控制措施及治理研究現(xiàn)狀

在控制氮氧化物的措施中，我國早期引進(jìn)的鍋爐對(duì)燃煤機(jī)組氮氧化物排放量的控制在650mg/Nm3以下，使用的燃燒器具有低氮氧化物的功能。在早期的鍋爐中，型號(hào)為125MW、200MW和300MW型的鍋爐氮氧化物的排放量較高，由于早期技術(shù)的落后，低氮氧化物燃燒技術(shù)沒有開始進(jìn)行研發(fā)。

在2003年，我國頒布了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，此后，我國開始逐步實(shí)施了火力發(fā)電廠氮氧化物排放的控制量。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國也開始組建火電機(jī)組逐漸采用了低氮燃燒技術(shù)，經(jīng)過火力發(fā)電廠技術(shù)的不斷改進(jìn)，有條件的火力發(fā)電廠也逐步地安裝了低氮燃燒器，并取得了一定的成效。在十一五期間，30萬千瓦和60萬千瓦裝機(jī)容量的機(jī)組上已開始使用商業(yè)化的煙氣脫硝裝置，這為火力發(fā)電廠降低氮氧化物的排放量打下了堅(jiān)定的基礎(chǔ)。據(jù)調(diào)查研究表明，2014年當(dāng)年投運(yùn)火力發(fā)電廠煙氣脫硝機(jī)組容量約2.57億千瓦，這極大地促進(jìn)了我國火力發(fā)電廠氮氧化物排放控制量工作的開展，截至2014年底，已投運(yùn)火電廠煙氣脫硝機(jī)組容量約6.87億千瓦，占全國火電機(jī)組容量的75.0%，占全國煤電機(jī)組容量的83.2%。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在2009年到2014年年底，5年的時(shí)間，我國投運(yùn)火電廠煙氣脫硝機(jī)組容量增加了6.37億千瓦，分布在我國大部分的省市。所采用的工藝技術(shù)一般采用的是SCR和SNCR這兩種。為從根本上控制火力發(fā)電廠氮氧化物污染物的排放量，首先應(yīng)考慮爐內(nèi)的低氮燃燒技術(shù)，可以降低最高50%的排放濃度，再選擇SCR或SNCR或兩者混合技術(shù)，以控制投資和運(yùn)行成本，綜合考慮成本，低氮SCR對(duì)于大部分300MW及以上火電機(jī)組較為合適。需要說明的是，根據(jù)工程應(yīng)用情況來看，SNCR的適應(yīng)性相對(duì)較差，且其脫硝率較SCR的最高可達(dá)90%以上有不小差距。因此，在國家污染物排放法規(guī)越來越嚴(yán)的情況下（14年要求全部電廠排放濃度低于100mg/m3），SCR已成為絕大多數(shù)的選擇）。煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃的指導(dǎo)思想是落實(shí)節(jié)約、清潔，安全的能源戰(zhàn)略方針，到2020年，實(shí)現(xiàn)煤炭占一次能源消費(fèi)比重下降到62%以內(nèi)。

2 國外火力發(fā)電廠氮氧化物控制措施及治理研究現(xiàn)狀

早在上世紀(jì)七十年代，發(fā)達(dá)國家如日本、原西德、美國、原蘇聯(lián)和加拿大等就開始致力于燃料NOx的生成機(jī)理、低NOx燃燒器的開發(fā)、爐內(nèi)脫硝技術(shù)以及爐后煙氣脫硝技術(shù)等的研究。到目前為止，已開發(fā)出多種商業(yè)化的低NOx燃燒目前，控制火電廠NOx排放的措施主要有兩種，一是通過燃燒技術(shù)的改進(jìn)（包括采用先進(jìn)的低NOx燃燒器）降低NOx排放量，國外低NOx燃燒技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)歷三代。第一代技術(shù)不對(duì)燃燒系統(tǒng)作大的改動(dòng)；第二代技術(shù)以空氣分級(jí)燃燒器為特征；第代技術(shù)則是在爐膛內(nèi)同時(shí)實(shí)施空氣、燃料分級(jí)的三級(jí)燃燒方式（或燃燒器）。這種措施投資、運(yùn)行費(fèi)用低，采用最廣泛。二是尾部加裝煙氣脫硝裝置，其優(yōu)點(diǎn)是可將其排放量降至200mg/Nm3以下，但其初投資及運(yùn)行費(fèi)用高，在德國、日本、奧地利、中國等工業(yè)國得到了應(yīng)用。由于日本環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求高，僅靠低NOx燃燒技術(shù)不能滿足環(huán)保要求。因此，大多采用了先進(jìn)的選擇性催化還原法（SCR）方法。六十年代中期以前，德國的燃煤電廠NOx的排放濃度在2000mg/Nm3以上，1984年原聯(lián)邦德國在大型燃燒設(shè)備規(guī)定中制定了嚴(yán)格的氣體污染物排放限值，其中300MW以上燃煤燃燒器的煙氣中NOx的濃度控制在200mg/Nm3以下。德國已開發(fā)出多種低NOx燃燒工藝，但由于嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，除采用低氮燃燒方式外，德國電廠還普遍使用了SCR方法，運(yùn)行多年來，NOx的排放量一直穩(wěn)定在120-160mg/Nm3計(jì)，到目前為止，應(yīng)用SCR煙氣處理技術(shù)的電站燃煤鍋爐容量超過178100MW。其中，日本運(yùn)行的安裝有SCR煙氣處理的機(jī)組容量約有23100MW，60多個(gè)電廠；歐洲運(yùn)行的安裝有SCR煙氣處理的機(jī)組容量約有55000MW；到世紀(jì)九十年代末，美國安裝SCR煙氣處理的機(jī)組約有2211MW，到2003年，美國將運(yùn)行超過100000MW容量裝有SCR的機(jī)組，占到美國機(jī)組容量的30%以上。

3 結(jié)束語

近年來我國NOx排放量不斷增加，酸雨污染已由硫酸型向硫酸、硝酸復(fù)合型轉(zhuǎn)變，城市大氣環(huán)境形勢依然嚴(yán)峻，區(qū)域性大氣污染問題日趨明顯。探討火力發(fā)電廠氧化氮物排放量的控制及治理措施具有重要的環(huán)保意義。

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作者簡介：王玨（1984，1-），男，湖南省漣源市，漢族，本科，工程師，研究方向：火力發(fā)電廠熱機(jī)專業(yè)。