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，還能導致光化學反應，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，并取得顯著效果。

關鍵詞：燃煤電廠;脫硝技術;現(xiàn)狀分析

本文主要介紹和總結煙氣中NOx產(chǎn)生的機理和特點，全面地綜述國內外常見的煙氣控制脫硝技術特點、技術進展和應用現(xiàn)狀，并詳細介紹了SCR脫硝技術，以達到滿足煙氣脫硝率和降低脫硝成本的目的并對該技術的發(fā)展趨勢以及研究方向進行展望，為電廠煙氣脫硝技術的大規(guī)模推廣和應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。我國電力結構以火力發(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《排污費征收標準管理辦法》，該辦法規(guī)定：從2004年7月1日起按每一當量0.6元的規(guī)定，征收鍋爐NOx排放費。2004年新的排放標準出臺一《火電廠大氣污染排放物標準》規(guī)定了火電廠氮氧化物最高排放濃度的限值，該標準同時規(guī)定了第三時段后新建電廠必須預留煙氣脫硝裝置空間?？梢姛煔饷撓鯇⒊蔀榻窈笪覈娏Νh(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準

參照火電廠大氣污染物排放標準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，還會導致光化學反應，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與碳氫化合物可形成光化學煙霧。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致產(chǎn)生光化學煙霧。光化學煙霧的害處極大，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，嚴重的會造成死亡。同時，NOx在大氣中可形成HNO3和硝酸鹽細顆粒，發(fā)生遠距離傳輸，從而加速區(qū)域性酸雨的惡化。已有研究表明，HNO3對酸雨的貢獻有曾大趨勢，降水中NO3-/SO42-比值在全國范圍內逐漸增加，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）是化學工業(yè)、國防工業(yè)、電力工業(yè)以及鍋爐和內燃機等排放氣體中的有毒物質之一。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，預計到2010年將達到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)?？刂乒ぷ鞯闹攸c之一。

四、脫硝技術的概念

脫硝技術是一種脫除煙氣中的NOx的方法。通過這種技術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

燃燒過程中經(jīng)常用的低NOx燃燒技術主要包括：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，往往不能滿足環(huán)保要求，但是必須強調無論如何將這一減排措施放入鍋爐的整體設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，雖然尚未廣泛應用，但未來的前景是不可限量的。

七、脫硝技術的意義

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，在能源消費中帶來的環(huán)境污染也越來越嚴重。其中，大氣煙塵、酸雨、溫室效應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是造成大氣污染、酸雨和溫室效應的主要根源。在我國，二氧化硫、氮氧化物等有害物質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)達國家和地區(qū)煙氣脫硝技術。所以，加強和重視煙氣脫硝技術的發(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是很有意義的。

參考文獻：

[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分析[A].中南大學學報.2012，43.（1）：401-406

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