中國(guó)火電廠氮氧化物控制現(xiàn)狀
氮氧化物（NOx）是主要的大氣污染物之一，火電廠排放的NOx中絕大部分是NO，其毒性不大，但是NO在大氣中可以氧化生成NO2，其毒性是NO的4～5倍，當(dāng)含量達(dá)到150×10－6時(shí)，對(duì)人體器官產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激作用。此外，NOx還導(dǎo)致光化學(xué)煙霧和酸雨的形成。在特定的地理位置，當(dāng)遇逆溫或不利擴(kuò)散的氣象條件時(shí)，光化學(xué)煙霧便會(huì)集聚不散，使區(qū)域空氣質(zhì)量退化，大氣能見(jiàn)度降低，太陽(yáng)輻射減少，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成損害，并會(huì)產(chǎn)生頭痛、呼吸道疾病惡化，嚴(yán)重的會(huì)造成死亡。由于大氣的氧化性，NOx在大氣中可形成硝酸（HNO3）和硝酸鹽細(xì)顆粒物，同硫酸（H2SO4）和硫酸鹽顆粒物一起，從而加速了區(qū)域性酸雨的惡化。
1 我國(guó)火電廠發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)的火電行業(yè)以燃煤為主。2003～2007年期間，我國(guó)火電行業(yè)的裝機(jī)容量、發(fā)電量與煤耗量均呈不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。2007年我國(guó)火電廠裝機(jī)容量為5.54億千瓦，發(fā)電量為29473億千瓦時(shí)，煤耗量為14.06億噸，與2003年相比，分別增長(zhǎng)了91.3％、86.7％和65.6％，如圖1所示。
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我國(guó)火電廠建設(shè)采取了發(fā)展高參數(shù)、大容量機(jī)組，改造和關(guān)停小火電機(jī)組的戰(zhàn)略措施，為進(jìn)一步控制火電廠大氣污染物的排放提供了良好基礎(chǔ)。
2 我國(guó)火電廠氮氧化物排放現(xiàn)狀
總體上我國(guó)火電廠氮氧化物排放量隨著火電行業(yè)的發(fā)展呈不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。2003~2007年五年間，火電廠裝機(jī)容量增長(zhǎng)了91.3%，煤耗量增長(zhǎng)了65.6%，而2007年我國(guó)火電NOx排放量為838.3萬(wàn)噸，只比2003年的597.3萬(wàn)噸增加近了40.3％，見(jiàn)圖2。相對(duì)于我國(guó)火電的總裝機(jī)容量和煤耗量而言，NOx排放量的增加速率明顯小于我國(guó)火電總裝機(jī)容量和煤耗量的增長(zhǎng)率。
3 我國(guó)火電廠氮氧化物控制政策
國(guó)外對(duì)氮氧化物進(jìn)行嚴(yán)格控制已經(jīng)有近20年的歷史。我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)火電廠產(chǎn)生的大氣污染物的控制主要集中在煙塵和二氧化硫上，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。我國(guó)現(xiàn)階段與氮氧化物控制有關(guān)的法規(guī)政策及標(biāo)準(zhǔn)如下。
我國(guó)2004年4月頒布的《大氣污染防治法》第30條規(guī)定：“企業(yè)應(yīng)當(dāng)對(duì)燃料燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氮氧化物采取控制措施”。
國(guó)務(wù)院頒發(fā)的《國(guó)家環(huán)境保護(hù)“十一五”規(guī)劃》中明確規(guī)定：“繼續(xù)開(kāi)展氮氧化物控制研究，加快氮氧化物控制技術(shù)開(kāi)發(fā)與示范，將氮氧化物納入污染源監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)范圍，為實(shí)施總量控制創(chuàng)造條件”。
《國(guó)家酸雨和二氧化硫污染防治“十一五”規(guī)劃》中要求，將氮氧化物納入環(huán)境統(tǒng)計(jì)范圍，摸清氮氧化物排放基數(shù)；修訂氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)；開(kāi)發(fā)推廣適合國(guó)情的氮氧化物減排技術(shù)，對(duì)煙氣脫硝示范工程進(jìn)行評(píng)估總結(jié)；制訂火電行業(yè)氮氧化物排放控制技術(shù)政策；啟動(dòng)編制國(guó)家火電行業(yè)氮氧化物治理規(guī)劃的相關(guān)工作。強(qiáng)化氮氧化物污染防治，促進(jìn)企業(yè)達(dá)標(biāo)排放。達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)或所在地區(qū)空氣二氧化氮、臭氧濃度超標(biāo)的新建火電機(jī)組必須同步配套建設(shè)煙氣脫硝設(shè)施，現(xiàn)役火電機(jī)組應(yīng)限期建設(shè)煙氣脫硝設(shè)施。
1996年出臺(tái)的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095－1996）經(jīng)2000年修訂后，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)大氣中的NO2的濃度限值做了明確的規(guī)定。2003年修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223－2003），則按時(shí)段和燃料特性分別規(guī)定了燃煤、燃油鍋爐的氮氧化物排放限值，規(guī)定了火電廠氮氧化物的排放限值。除國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)外之外，個(gè)別地方根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，頒布更為嚴(yán)格的地方性排放標(biāo)準(zhǔn)。例如，北京市2007年9月1日實(shí)施的《北京市鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/139－2007）、上海市實(shí)施的鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（DB31/387—2007）和山東省實(shí)施的火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（DB37/664—2007）。
《排污費(fèi)征收使用管理?xiàng)l例》規(guī)定，氮氧化物自2004年7月1日起按0.6元/污染當(dāng)量收費(fèi)，征收標(biāo)準(zhǔn)與二氧化硫相同。
從我國(guó)目前已有的法規(guī)政策來(lái)看，主要依賴(lài)于傳統(tǒng)的控制手段，雖然對(duì)火電廠NOx污染的控制提出了初步要求，但相關(guān)的政策標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于原則，操作性差。目前我國(guó)火電廠采用煙氣脫硝技術(shù)措施的比例還較低，難以有效控制日益增長(zhǎng)的NOx排放及其二次污染造成的環(huán)境損害。
4 我國(guó)火電廠氮氧化物控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
控制火電廠NOx排放的措施分兩大類(lèi)。一類(lèi)是通過(guò)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，另一類(lèi)是在鍋爐上加裝煙氣脫硝裝置。
4.1低NOx技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)從上世紀(jì)80年代中后期，在引進(jìn)一批大容量火電機(jī)組制造技術(shù)的同時(shí)，引進(jìn)了低NOx燃燒技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，各發(fā)電鍋爐制造廠陸續(xù)將引進(jìn)的低NOx燃燒技術(shù)或在此基礎(chǔ)上再開(kāi)發(fā)的低NOx燃燒技術(shù)應(yīng)用于在自行制造的鍋爐上。例如東方鍋爐廠、北京巴威鍋爐廠和上海鍋爐廠等從美國(guó)和日本引進(jìn)的低NOx燃燒技術(shù)已在300MW及以上裝機(jī)容量鍋爐上得到應(yīng)用；武漢鍋爐廠自主開(kāi)發(fā)的低NOx燃燒技術(shù)也已在部分130~600MW鍋爐上應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，低NOx燃燒技術(shù)已在新建的254臺(tái)裝機(jī)容量為125~1000MW的燃煤發(fā)電鍋爐上應(yīng)用。此外，在國(guó)家政策和標(biāo)準(zhǔn)的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)有關(guān)單位研發(fā)的多種低NOx燃燒技術(shù)獲得了一系列擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專(zhuān)利。如清華大學(xué)的船型煤粉燃燒器和雙通道低NOx燃燒技術(shù)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)的“風(fēng)包粉”系列低NOx濃淡燃燒器、上海理工大學(xué)的雙通道濃淡組合式低NOx燃燒技術(shù)等，這些技術(shù)中有的已在現(xiàn)役機(jī)組的技術(shù)改造中得到應(yīng)用。
綜前所述，為控制我國(guó)火電廠排放的氮氧化物，近幾年來(lái)，在有關(guān)科研院校和各發(fā)電鍋爐廠的共同努力下，對(duì)低NOx燃燒技術(shù)的研發(fā)和生產(chǎn)已取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，燃煤發(fā)電鍋爐的低NOx燃燒技術(shù)，尤其是在燃用煙煤或褐煤的機(jī)組應(yīng)用后，其排放的NOx濃度可滿足2003年頒布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的限值要求，并實(shí)現(xiàn)了自行設(shè)計(jì)、自行制造和自行安裝調(diào)試。
4.2煙氣脫硝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)火電廠煙氣脫硝裝置于20世紀(jì)90年代引進(jìn)日本技術(shù)在福建后石電廠的600MW機(jī)組率先建成。首臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的SCR法煙氣脫硝工程于2006年1月20日在國(guó)華太倉(cāng)發(fā)電有限公司600MW機(jī)組成功運(yùn)行。該工程中的關(guān)鍵設(shè)施—脫硝反應(yīng)器、噴氨格柵、供氨系統(tǒng)等均由蘇源環(huán)保公司獨(dú)立開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，脫硝催化劑采用日立造船的產(chǎn)品。此外還有10多家環(huán)保工程公司分別引進(jìn)了美國(guó)B&W公司和燃料技術(shù)公司、德國(guó)魯奇和FBE公司、日本三菱和日立公司、意大利TKC公司、丹麥托普索公司的煙氣脫硝技術(shù)，到2007年底已建成的煙氣脫硝裝置26臺(tái)（套），總裝機(jī)容量為1125萬(wàn)千瓦，其中除江蘇利港電力有限公司4臺(tái)600MW機(jī)組和江蘇闞山發(fā)電有限公司2臺(tái)600MW采用SNCR法脫硝技術(shù)之外，其余均采用SCR法脫硝技術(shù)。我國(guó)部分已建、在建火電廠煙氣脫硝項(xiàng)目見(jiàn)表1。
表1 我國(guó)部分已建、在建火電廠煙氣脫硝項(xiàng)目
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在SCR法的應(yīng)用過(guò)程中，為了擺脫催化劑完全依賴(lài)進(jìn)口的局面，2005年，東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司與德國(guó)KWH公司合資成立的成都東方凱特瑞環(huán)保催化劑有限責(zé)任公司，合作生產(chǎn)脫硝催化劑，計(jì)劃每年生產(chǎn)SCR催化劑的能力為4500立方米，預(yù)計(jì)產(chǎn)品除了銷(xiāo)售給中國(guó)市場(chǎng)以及由東方鍋爐成套的SCR電廠外，同時(shí)也銷(xiāo)售給KWH公司負(fù)責(zé)的歐洲和美國(guó)市場(chǎng)？屏汁h(huán)保公司等也效仿東鍋模式，建立了脫硝催化劑生產(chǎn)基地。而蘇源環(huán)保、重慶遠(yuǎn)達(dá)、山東三融、大唐環(huán)境、浙江菲達(dá)等公司也都在積極組織脫硝催化劑的研究和開(kāi)發(fā)，為SCR法煙氣脫硝技術(shù)深度開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。
5 結(jié)論
我國(guó)火電廠氮氧化物排放量隨著火電行業(yè)的發(fā)展呈不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。與煙塵、二氧化硫等其它大氣污染物相比，我國(guó)火電廠氮氧化物控制工作才剛起步。我國(guó)對(duì)低NOx燃燒技術(shù)的研發(fā)已取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，為我國(guó)火電廠NOx控制提供了可行的技術(shù)，也具備了裝備低NOx燃燒設(shè)備的生產(chǎn)能力。我國(guó)對(duì)SCR法煙氣脫硝技術(shù)的引進(jìn)尚處于消化吸收和初步應(yīng)用階段。其中的關(guān)鍵技術(shù)如：催化劑工藝制備技術(shù)、流場(chǎng)混合和優(yōu)化技術(shù)等方面的積累比較欠缺，是制約我國(guó)脫硝技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的主要瓶頸之一。SNCR法煙氣脫硝技術(shù)也只是停留在個(gè)別應(yīng)用階段。隨著我國(guó)NOx控制技術(shù)的逐步成熟及煙氣脫硝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相信在不久的將來(lái)，會(huì)有大量的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)得以應(yīng)用，脫硝成本會(huì)進(jìn)一步降低，為火電廠氮氧化物控制工作的全面展開(kāi)創(chuàng)造堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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