国内外火力发电厂NOx控制措施及治理研究现状

摘 要：随着火力发电厂氮氧化物对环境造成的污染越来越引起人们的关注，研究火力发电厂氮氧化物的控制和治理措施对于保护环境来讲具有重要的意义。文章主要分析了国内外火力发电厂氮氧化物控制及治理措施的研究现状，旨在为今后的研究提供理论基础和技术指导。

关键词：火力发电厂；氮氧化物；控制；治理；研究现状

引言

随着人们环保意识的逐渐增强，人们越来越重视火力发电厂污染物的排放问题等，火力发电厂的氮氧化物也吸引了人们更多的关注。寻找符合我国国情的火力发电厂氮氧化物的控制措施，实现烟气脱硝装置就显得尤为重要。目前，我国大部分城市的空气氮氧化物的浓度严重的危害了人们的身心健康，部分地区氮氧化物严重的甚至产生了光化学雾现象。在这种情况下，如果对氮氧化物不进行任何处理措施，那么氮氧化物将会严重的污染空气和环境。

1 国内火力发电厂氮氧化物控制措施及治理研究现状

在控制氮氧化物的措施中，我国早期引进的锅炉对燃煤机组氮氧化物排放量的控制在650mg/Nm3以下，使用的燃烧器具有低氮氧化物的功能。在早期的锅炉中，型号为125MW、200MW和300MW型的锅炉氮氧化物的排放量较高，由于早期技术的落后，低氮氧化物燃烧技术没有开始进行研发。

在2003年，我国颁布了《火电厂大气污染物排放标准》，此后，我国开始逐步实施了火力发电厂氮氧化物排放的控制量。随着经济的不断发展，科学技术的不断进步，我国也开始组建火电机组逐渐采用了低氮燃烧技术，经过火力发电厂技术的不断改进，有条件的火力发电厂也逐步地安装了低氮燃烧器，并取得了一定的成效。在十一五期间，30万千瓦和60万千瓦装机容量的机组上已开始使用商业化的烟气脱硝装置，这为火力发电厂降低氮氧化物的排放量打下了坚定的基础。据调查研究表明，2014年当年投运火力发电厂烟气脱硝机组容量约2.57亿千瓦，这极大地促进了我国火力发电厂氮氧化物排放控制量工作的开展，截至2014年底，已投运火电厂烟气脱硝机组容量约6.87亿千瓦，占全国火电机组容量的75.0%，占全国煤电机组容量的83.2%。据不完全统计，在2009年到2014年年底，5年的时间，我国投运火电厂烟气脱硝机组容量增加了6.37亿千瓦，分布在我国大部分的省市。所采用的工艺技术一般采用的是SCR和SNCR这两种。为从根本上控制火力发电厂氮氧化物污染物的排放量，首先应考虑炉内的低氮燃烧技术，可以降低最高50%的排放浓度，再选择SCR或SNCR或两者混合技术，以控制投资和运行成本，综合考虑成本，低氮SCR对于大部分300MW及以上火电机组较为合适。需要说明的是，根据工程应用情况来看，SNCR的适应性相对较差，且其脱硝率较SCR的最高可达90%以上有不小差距。因此，在国家污染物排放法规越来越严的情况下（14年要求全部电厂排放浓度低于100mg/m3），SCR已成为绝大多数的选择）。煤电节能减排升级与改造行动计划的指导思想是落实节约、清洁，安全的能源战略方针，到2020年，实现煤炭占一次能源消费比重下降到62%以内。

2 国外火力发电厂氮氧化物控制措施及治理研究现状

早在上世纪七十年代，发达国家如日本、原西德、美国、原苏联和加拿大等就开始致力于燃料NOx的生成机理、低NOx燃烧器的开发、炉内脱硝技术以及炉后烟气脱硝技术等的研究。到目前为止，已开发出多种商业化的低NOx燃烧目前，控制火电厂NOx排放的措施主要有两种，一是通过燃烧技术的改进（包括采用先进的低NOx燃烧器）降低NOx排放量，国外低NOx燃烧技术的发展已经历三代。第一代技术不对燃烧系统作大的改动；第二代技术以空气分级燃烧器为特征；第代技术则是在炉膛内同时实施空气、燃料分级的三级燃烧方式（或燃烧器）。这种措施投资、运行费用低，采用最广泛。二是尾部加装烟气脱硝装置，其优点是可将其排放量降至200mg/Nm3以下，但其初投资及运行费用高，在德国、日本、奥地利、中国等工业国得到了应用。由于日本环境标准要求高，仅靠低NOx燃烧技术不能满足环保要求。因此，大多采用了先进的选择性催化还原法（SCR）方法。六十年代中期以前，德国的燃煤电厂NOx的排放浓度在2000mg/Nm3以上，1984年原联邦德国在大型燃烧设备规定中制定了严格的气体污染物排放限值，其中300MW以上燃煤燃烧器的烟气中NOx的浓度控制在200mg/Nm3以下。德国已开发出多种低NOx燃烧工艺，但由于严格的环保标准，除采用低氮燃烧方式外，德国电厂还普遍使用了SCR方法，运行多年来，NOx的排放量一直稳定在120-160mg/Nm3计，到目前为止，应用SCR烟气处理技术的电站燃煤锅炉容量超过178100MW。其中，日本运行的安装有SCR烟气处理的机组容量约有23100MW，60多个电厂；欧洲运行的安装有SCR烟气处理的机组容量约有55000MW；到世纪九十年代末，美国安装SCR烟气处理的机组约有2211MW，到2003年，美国将运行超过100000MW容量装有SCR的机组，占到美国机组容量的30%以上。

3 结束语

近年来我国NOx排放量不断增加，酸雨污染已由硫酸型向硫酸、硝酸复合型转变，城市大气环境形势依然严峻，区域性大气污染问题日趋明显。探讨火力发电厂氧化氮物排放量的控制及治理措施具有重要的环保意义。

参考文献

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作者简介：王珏（1984，1-），男，湖南省涟源市，汉族，本科，工程师，研究方向：火力发电厂热机专业。