浅谈燃气工业锅炉NOx排放标准及控制技术

段晶晶

（成都轨道交通集团有限公司，四川成都 610000）

浅谈燃气工业锅炉NOx排放标准及控制技术

段晶晶

（成都轨道交通集团有限公司，四川成都 610000）

汇总了美国、欧盟燃气工业锅炉NOx排放标准，并对NOx控制技术进行简要介绍，提出了我国燃气工业锅炉NOx排放控制的建议。

燃气工业锅炉；NOx；标准；脱硝

Abstract：Summarize the NOxemission standards of the US and EU gas industry boilers，and briefly introduce the NOxcontrol technology，and put forward the suggestions for the NOxemission control of China's gas industry.

Key words：gas industry boiler；NOx；standard；denitrification

燃气工业锅炉与燃煤、燃油相比，使用天然气作为燃料，排放的颗粒物、二氧化硫等污染物显著下降，但NOx的排放量仍在一个数量级上[1]。通常工业锅炉的吨位较低，使用目的多样，运行负荷波动大，不具有电站锅炉治理措施实施的规模效益。研究国内外烟气工业锅炉的排放标准及控制技术，对于制定我国燃气工业锅炉的NOx排放标准及推广使用燃气工业锅炉排放NOx的控制技术具有重要的借鉴意义。

1 部分国家/地区排放限值及控制技术

1.1 美国的排放限值[2]

加州燃气工业锅炉NOx的排放标准限值是美国最严格的，加州旧金山海湾空气质量管理区要求执行的标准如下（SF Bay Area AQMD • Reg.9，Rule 7）：

表1 加州燃气工业锅炉NOx排放标准[3]（O2=3%）

加州中部圣华金河谷空气质量管理区2003年修订了辖区内燃气工业锅炉的排放限值（San Joaquin Valley APCD • Reg.IV，Rule 4306，4307）：

表2 加州中部燃气工业锅炉NOx排放标准[4]（O2=3%）

南加州空气质量管理区2003年修订辖区内燃气工业锅炉 的 排 放 限 值（South Coast AQMD • Rule 1146（Sep-08），1146-1）

表3 加州南部燃气工业锅炉NOx排放标准[5]（O2=3%）

1.2 欧洲的排放限值

欧盟《大型燃烧厂大气污染物排放限值指令2001/80/EC》（LCP指令），额定输入功率超过50MW的燃气工业锅炉SO2、NOx以及TSP的排放限值见表4。

表4 欧盟（2001/80/EC）LCP指令大型燃气锅炉污染物排放限值（O2=3%）

欧盟成员国可制定自己的燃气工业锅炉排放标准，如芬兰，制定了严于欧盟的排放标准（Finnish authorities commentsfor BAT Ref D1 document），见表5。

表5 芬兰新建锅炉（O2=3%）

我国新建燃气工业锅炉NOx排放标准为200mg/m3，北京2017年4月1日起新建锅炉的NOx排放标准执行30mg/m3。仅从标准限值上看，我国的燃气工业锅炉NOx仍有减排空间。

2 NOx排放控制技术

燃气工业锅炉NOx排放控制技术主要有低氮燃烧器、SCR、SNCR等（图1）。一类通过改善燃烧条件减少NOx的生成量，从而实现NOx减排的目的；另一类是通过烟气脱硝技术实现NOX的减排。两类技术既可以单独使用，也可以联合使用，如LNB+SCR（低氮燃烧器+选择性催化还原法）。

图1 工业锅炉NOx排放控制技术

2.1 通过改善燃烧条件控制NOx排放

根据燃烧理论NOX的生成分为热力型NOx（Thermal NOX）、快速型 NOx（Prompt NOX）和燃料型 NOx（Fuel NOx）[6]，以热力型NOx为主。温度低于1500℃时，热力NOx的生成量很少；高于1500℃时，温度每升高100℃，反应速度将增大6～7倍。快速型NOx在碳氢燃料燃烧且富燃料的情况下，反应区会快速生成NOx。

表6 天然气燃烧NOx的控制方法及技术

在实际的燃烧过程中炉膛的温度、燃料和空气的混合程度、烟气在炉内停留时间等这些对NOx排放有较大影响的参数均处于不断的变化之中。通常，离燃烧器出口一定距离处的温度最高，即存在局部高温区，因此为了抑制NOx的生成，除了降低炉内平均温度外，还须设法使炉内温度分布均匀化，避免局部高温。美国和欧洲多采用改善燃料燃烧条件对NOx排放控制（表7）。

表7 燃气工业锅炉通过燃烧控制NOx排放的技术[9]

美国广泛采用预混燃烧的低氮燃烧器，或者低氮燃烧器与烟气再循环配合使用。欧洲则是综合平衡了能耗、效率与排放之间的关系，多采用分级燃烧的方式减少NOx的排放，通常不采用有效率损失、增加能耗较多的烟气再循环等技术。

2.2 通过烟气治理措施控制NOx排放

烟气脱硝干法有选择性催化还原法（SCR）和非选择性催化还原法（SNCR）、吸附法等；湿法主要有吸收法、生物法等[6、9、10]（表8）。由于成本和应用条件受限等原因，实际中通过烟气治理措施控制NOx排放的技术应用并不广泛。

3 燃气工业锅炉NOx排放控制技术途径

低氮燃烧器列为美国国家环保局和地方环保局燃气锅炉NOx排放控制最佳可行技术，已在美国广泛应用超过二十年。中国也可效仿欧美在新建燃气工业锅炉中推广低氮燃烧技术，结合中国各地的实际情况，综合考虑NOx排放控制要求、经济效益等学习美国或者欧洲的低氮燃烧技术。

低氮燃烧技术涉及到低氮燃烧器和锅炉两个装置，需要系统配合才能实现低NOx排放。实际在用的锅炉情况差异大，低氮改造中建议根据实际情况采用一种或多种NOx控制技术，如，改造安装烟气再循环、进行烟气脱硝、烟气再循环+烟气脱硝等。

表8 部分燃气工业锅炉烟气脱硝技术

[1] 姚芝茂，武雪芳，滕云，等.燃用天然气锅炉NO_x的排放特征与管理控制[J].环境污染与防治，2009，31（11）：88-92.

[2] 黄丽敏.美国加州空气资源局公布测定燃料生命周期排放的新版本2.0版[J].石油炼制与化工，2015，（9）：88.

[3] SF Bay Area AQMD • Reg.9，Rule 7 nitrogen oxides and carbon monoxide from industrial，institutional，and commercial boilers，steam generators，and process heaters.

[4] San Joaquin Valley APCD • Reg.IV，Rule 4306，4307.boilers，steam generators，and process heaters.

[5] South Coast AQMD • Rule 1146（Sep-08），1146-1.Emission of oxides of nitrogen from small industrial，institutional，and commercial boilers，steam generators，and process heaters.

[6] 蒋文举.烟气脱硫脱硝技术手册[M].化学工业出版社，2006.11，388-392.

[7] Alternative control techniques document—NOxemissions from industrail/commerical/institutional（ici）boilers，emission standards division，EPA-453/R-94-022.

[8] Geapower.denox technologies for district heating plants introductory overview and european experience，2013：55-60.

[9] 姜树栋.臭氧氧化烟气脱硝制硝酸的试验研究[J].燃烧科学与技术，2010，（01）：57-61.

[10] 王海强.光催化氧化结合液相吸收处理氮氧化物的研究[J].2007，浙江大学：139.

Discussion on NOx Emission Standard and Control Technology of Gas Industry Boiler

Duan Jing-jing

X701；X51

N

1003–6490（2017）09–0221–02

2017–08–01

段晶晶（1979—），女，河北深泽人，工程师，主要从事工程项目管理工作。