火电厂烟气脱硝现状分析

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摘 要：火电厂排放的氮氧化物NOx（统称硝）是造成大气污染的污染源之一。人类生活、燃料燃烧、工业生产等都会产生NOx。NOx 除可产生一次污染，还能导致光化学反应，造成二次污染，有时由于某些气象因素，在人口稠密的地区不易扩散，故危害很大。NOx的排放给自然环境和人类生产生活带来的严重危害。因此，世界各国都非常重视研究NOX 的治理方法， 越来越多的研究人员致力于开发高效率低成本的工艺和技术，并取得显著效果。
关键词：燃煤电厂;脱硝技术;现状分析
本文主要介绍和总结烟气中NOx产生的机理和特点，全面地综述国内外常见的烟气控制脱硝技术特点、技术进展和应用现状，并详细介绍了SCR脱硝技术，以达到满足烟气脱硝率和降低脱硝成本的目的并对该技术的发展趋势以及研究方向进行展望，为电厂烟气脱硝技术的大规模推广和应用提供研究和借鉴资料。
一、我国燃煤电厂NOX的排放现状
随着经济的日益发展，我国电力需求不断增长，大容量高参数的300MW及以上火电机组正成为电力工业的主力机组，火电厂NOx排放总量不断增加。我国电力结构以火力发电为主，火电厂燃煤量占全国煤炭消耗总量60%左右，这个比例今后还将不断增加，其燃煤产生的NOx也将随着增长。目前，我国发电装机容量己经突破4亿kW，其中绝大多数为燃煤机组。2004年，由排放的NOx就超过660万吨，按照目前的排放控制水平，到2020年火电厂NOx排放量将达到1100万吨以上。
随着我国经济的发展，作为我国主要能源的煤的消耗量将越来越大，火电厂NOx排放量逐年增加，所引起的大气和环境污染问题也日益突出，由此引起一系列的環境和社会问题，如果不加以控制，将会严重影响国家经济和社会的可持续发展。2004年我国火电厂全年发电量为18073亿kW-h，电厂每生产1千千瓦时的电力，约产生62千克S0x和2.1千克NOx，折合烟气排放NOx约为380万吨。2003年2月国家环保局、国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会联合颁布了《排污费征收标准管理办法》，该办法规定：从2004年7月1日起按每一当量0.6元的规定，征收锅炉NOx排放费。2004年新的排放标准出台一《火电厂大气污染排放物标准》规定了火电厂氮氧化物最高排放浓度的限值，该标准同时规定了第三时段后新建电厂必须预留烟气脱硝装置空间。可见烟气脱硝将成为今后我国电力环保行业发展的重点。因此加强NOx污染治理、研究并开发适合我国国情的烟气脱氮技术对解决我国的NOx污染问题具有十分重要的意义。
二、燃煤电厂氮氧化物排放标准
参照火电厂大气污染物排放标准GB13223-2003中，燃煤电厂：一时段：Vdaf20%为1100mg/立方米，二时段：Vdaf20%为650mg/立方米，三时段：Vdaf20%为450/立方米。燃油电厂一时段：650mg/立方米，二时段：400mg/立方米，三时段200mg/立方米。
三、氮氧化物的特点
氮氧化物NOx（简称硝）是造成大气污染的主要污染源之一。人类活动、燃料燃烧、工业生产等都可产生NOx。NOx除可产生一次污染，还会导致光化学反应，造成二次污染，有时由于某些气象因素，在人口稠密的地区不易扩散，故危害很大。
NOx引起的环境问题和对人体健康的危害主要有以下几方面：一是NOx对人体的致毒作用，危害最大的是NO2，主要影响呼吸系统，可引起支气管炎和肺气肿等疾病。二是NOx对植物的损害。三是NOx是可形成酸雨、酸雾的主要污染物。四是
NOx与碳氢化合物可形成光化学烟雾。五是NOx参与臭氧层的破坏。
由于我国大气中挥发性有机物（VOC）浓度较高，光化学烟雾的产生主要受NOx的制约。大气中NOx浓度的微小增加就可呢过导致产生光化学烟雾。光化学烟雾的害处极大，能造成作物减产，对人体眼睛、喉咙有强烈的刺激作用，并会产生头痛、呼吸道疾病，严重的会造成死亡。同时，NOx在大气中可形成HNO3和硝酸盐细颗粒，发生远距离传输，从而加速区域性酸雨的恶化。已有研究表明，HNO3对酸雨的贡献有曾大趋势，降水中NO3-/SO42-比值在全国范围内逐渐增加，使我国酸雨状况有恶化趋势。所以，在大气环境的治理方面NOx的控制和治理尤为重要。
氮氧化物（NOx）是化学工业、国防工业、电力工业以及锅炉和内燃机等排放气体中的有毒物质之一。NOx以燃料燃烧过程中所产生的数量最多，约占（30% 以上，其中70% 来自于煤炭直接燃烧，固定源是NOx排放的主要来源，其余主要来自机动车辆。此外，一些工业生产过程也有NOx 的排放。随着我国经济的持续发展，能源消耗逐年增加，NOx 排放量也迅速增加，
1995年全国NOx排放总量约1000多万t，2000年全国NOx排放总量为1500万t，预计到2010年将达到2000多万t。由此引发的环境污染问题，会对人体健康和生态环境构成巨大威胁，影响我国经济的持续发展。
在我国，电厂是用煤大户，也是NO排放的重点单位，因此电厂燃煤锅炉的NO 的减排和控制是今后环保控制工作的重点之一。
四、脱硝技术的概念
脱硝技术是一种脱除烟气中的NOx的方法。通过这种技术人们能够减少烟气中的氮氧化物对空气和人体的危害。
五、低NOx燃烧技术
燃烧过程中经常用的低NOx燃烧技术主要包括：低氧燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环，低NOx燃烧器和低NOx炉膛设计等。是相对经济实用的减排方法，但减排效率略低，一般在30%～60%之内，往往不能满足环保要求，但是必须强调无论如何将这一减排措施放入锅炉的整体设计是合理而且必要的。
六、烟气脱硝工艺分类
目前，在电站锅炉烟气脱硝工艺中，绝大多数采用选择性催化还原法（SCR），只有少数装置采用选择性非催化还原法（SNCR）。SCR烟气脱硝工艺脱硝率高，操作控制相对简单，但投资和运行费用比较大，而SNCR烟气脱硝工艺虽然投资费用较小，但脱硝效率低，不易控制。其他烟气脱硝工艺如活性炭法和电子束法，虽然尚未广泛应用，但未来的前景是不可限量的。
七、脱硝技术的意义
随着我国经济的发展，在能源消费中带来的环境污染也越来越严重。其中，大气烟尘、酸雨、温室效应和臭氧层的破坏已成为危害人民生存的四大杀手。燃煤烟气所含的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等有害物质是造成大气污染、酸雨和温室效应的主要根源。在我国，二氧化硫、氮氧化物等有害物质主要是由燃煤过程产生的。
随着我国经济实力的增强，耗电量也将不断增大。目前，我国已经开展了大规模的烟气脱硫项目，但烟气脱硝还未大规模的开展。有研究资料表明，假如继续不加强对烟气中氮氧化物的治理，氮氧化物的总量和在大气污染物中的比重都将上升，并有可能取代二氧化硫成为大气中的主要污染物。
我国烟气脱硝项目起步较晚，目前国内运行的烟气脱硝项目所采用的工艺也是引进欧美等发达国家和地区烟气脱硝技术。所以，加强和重视烟气脱硝技术的发展和研究我觉得对我国烟气脱硝市场的需要能做一点贡献是很有意义的。
参考文献：
[1] 邓华，易红宏，唐晓龙，宁平，余琼粉，杨丽萍. 燃煤烟气在13X分子筛上的吸附行为与热力学分析[A].中南大学学报.2012，43.（1）：401-406
[2] 张楚莹，王书肖，邢佳，赵瑜，赫吉明.中国能源相关的氮氧化物排放现状与发展趋势[J].环境科学学报.2008，28.（12）：2470-2479