当前位置:首页 >> 能源/化工 >>

我国火电行业氮氧化物排放现状及减排建议


Vol.402/2008.8B

EMISSIONS REDUCTION

我国火电行业氮氧化物排放现状及减排建议

  刘孜 / 环境保护部污染控制司    易斌  高晓晶  井鹏 / 中国环境保护产业协会    岳涛  庄德安 / 北京市劳动保护科学研究所

摘要  随着我国火电行业的迅速发展,其

氮氧化物排放量也呈迅速增长的趋势。据测算,2 0 年火电行业氮 07 氧化物排放量约为 8 0 t。本文在广泛调研的基础上,对我国目前火电氮氧化物的排放及控制现状进行了论 4万 述,并分析了我国火电行业氮氧化物控制所存在的主要问题,提出了控制建议。 关键词  火电行业  氮氧化物  控制建议

为贯彻落实《国务院关于落实科学发展观加强环境保护 的决定》和《国家酸雨和二氧化硫污染防治“十一五”规划》 , 近期环境保护部污染控制司组织中国环保产业协会等有关单 位对火电行业氮氧化物排放及控制现状展开了调研。调查显 示,随着火电行业氮氧化物排放量的持续增长,我国火电行 业氮氧化物的控制工作已经起步。

机容量增长 9 1 % ,煤耗量增长了 6 1 % ,而 2 0 0 7 年我国火 电 NO x 排放量约为 840 万 t(占全国排放总量 3 5 %~40%) , 只比 2 0 0 3 年的 5 9 7 . 3 万 t 增加约 4 0 % ,如图 2 所示。NO x 排放量的增加速率明显小于装机容量、发电量和煤耗量的 增长速度。其主要原因是大容量高效机组增速较大, 单位发 电煤耗有所降低;其次, 新增的这些机组大多采用了低氮燃 烧技术,使单位发电量的氮氧化物排放水平呈下降趋势;另

1 我国火电行业氮氧化物排放现状
我国的火电行业以燃煤为主。2003 — 2007 年期间,我 国火电行业的装机容量、发电量与煤耗量均呈不断增长的趋 势。2 0 0 7 年我国火电厂装机容量为 5 . 5 4 亿 kW ,发电量为 26980 亿 kWh [1],煤耗量约为 14 亿 t,与 2003 年相比,分别 增长 9 1 % 、7 1 % 和 6 1 % ,如图 1 所示。 总体上我国火电行业氮氧化物排放量随着火电行业的发 展呈不断增长的趋势。2003 — 2007 年的 5 年间,火电厂装

外,关停小火电机组、在役机组的低氮燃烧技术改造和新增 机组部分烟气脱硝装置的建成并投入运行,对降低氮氧化 物排放水平也起到了一定作用。为进一步控制火电行业氮 氧化物的排放提供了良好基础。但是,与世界发达国家比 较,我国火电行业单位发电量的氮氧化物排放水平依然很 高,为 3.1g/kW 时,与发达国家 1999 年排放水平相比,约 是美国的 1.3 倍、英国的 1.6 倍、德国的 3.4 倍和日本的 10 倍,如图 3 所示。 火电厂排放的氮氧化物主要是一氧化氮,二氧化氮只占 7

污染减排 ( 环境保护部总量控制办公室提供业务指导)

Vol.402/2008.8B

表 1   燃煤火电厂 N O



排放控制技术组合方案(含热电)
老机组 新机组 可达到的排放 限值 m g / N m 200 ̄250 200 ̄250 350 ̄450 200 ̄250 250 ̄350 150 ̄200 200 ̄250 200 ̄250 350 ̄450 200 ̄250 250 ̄350 150 ̄200 200 ̄250 350 ̄450 <100


容量 M W

煤种

炉型

B A T 控制技术 及组合

B A T 控制 技术及组合 LNB + SCR LNB LNB LNB + SCR LNB + SNCR LNB LNB + SCR LNB LNB LNB + SCR LNB + SNCR LNB LNB + SCR LNB LNB + SCR

可达到的排放 限值 m g / N m 3 200 ̄250 200 ̄250 350 ̄450 200 ̄250 250 ̄350 150 ̄200 200 ̄250 200 ̄250 350 ̄450 200 ̄250 250 ̄350 150 ̄200 <100 250 ̄300 <100

<100 无烟煤、贫煤

煤粉炉 CFB

LNB + SCR LNB LNB

烟煤、褐煤

煤粉炉

LNB + SCR LNB + SNCR

CFB 100 ̄300 无烟煤、贫煤 CFB 煤粉炉

LNB LNB + SCR LNB LNB

烟煤、褐煤

煤粉炉

LNB + SCR LNB + SNCR

CFB >300 无烟煤、贫煤 烟煤、褐煤 煤粉炉 煤粉炉

LNB LNB + SCR LNB LNB + SCR

注:① S C R 法可根据实际的 N O x 排放标准,在原先预留基础上加装不同层数的催化剂。  ② CFB 指循环流化床锅炉,CFB 容量一般小于 300MW。  ③ LNB 指低氮燃烧技术。

5% 左右,其排放量与诸多因素有关,其中以煤耗量、煤种 和燃烧方式的影响尤为突出。调查结果显示:对煤粉炉来 说,燃用不同煤种时,其排放的氮氧化物浓度有着较大的差 异。在燃用无烟煤时,即使已采用低氮燃烧技术,其吨煤氮 氧化物排放量达到 7.8~8.9kg,否则就更大;燃用贫煤时, 吨煤氮氧化物排放量为 4.3~5.5kg,约为燃用无烟煤时的 5 9 %;而燃用烟煤的吨煤氮氧化物排放量平均低于 3 . 6 k g , 只为燃用贫煤的 73%。循环流化床燃烧与煤粉燃烧相比,炉 膛温度低,有利于抑制氮氧化物的产生。据对 72 台配用于 1 0 0 M W ~3 0 0 M W 机组的循环流化床锅炉,在燃用煤矸石、 无烟煤和贫煤时的统计分析,吨煤氮氧化物排放因子平均低 于 1 . 5 k g ,比煤粉炉燃用无烟煤和贫煤时分别减少 8 2 % 和 70%。据对 2 × 6 0 0 M W 机组的调研,采用低氮燃烧技术后, 在不同负荷情况下排放的氮氧化物测定结果表明,当机组负 荷在 7 5 % 和 5 0 % 时,在标准状态下并折算到含氧量为 6 % 时的氮氧化物排放浓度,分别比 100% 负荷时降低了 12.8% 和 1 7 . 8 %。 随着我国火电装机容量的不断增长,火电行业排放的 氮氧化物量还将呈现快速增长的趋势。如 不 加 以 有 效 控 制,会带来严重的环境和生态危害。大气中的氮氧化物除 对人体器官产生强烈的刺激作用外,当氮氧化物和挥发性 8

有机物达到一定浓度后,在太阳光照射下,还会导致光化 学烟雾的形成。光化学烟雾在特定的地理位置,当遇逆温 或不利扩散的气象条件时便会集聚不散,造成区域性的臭 氧和细颗粒污染,使区域空气质量退化,并对生态系统造 成损害。

2 我国火电行业氮氧化物控制现状
2.1 低氮燃烧技术的发展现状 国外自 20 世纪 70 年代就开始研究低氮燃烧技术,主要 有空气分级燃烧、煤粉浓淡燃烧以及不同型式的低氮燃烧器。 我国从 20 世纪 80 年代中后期,随着引进的一批大容量火电 机组制造技术的同时,引进了低氮燃烧技术。 自 2003 年《火电厂大气污染物排放标准》颁布后,鉴 于低氮燃烧技术具有技术成熟、投资和运行费用少、氮氧 化物减排效果较为明显,且适合于老机组的改造等优点, 北京、上海、哈尔滨、武汉和四川东方等国内主要发电锅 炉厂在技术引进、消化的基础上,已把较先进的低氮燃烧 技术陆续应用于新生产的发电锅炉。据统计,截止到 2007 年该技术已在新建的 2 5 4 台装机容量为 1 2 5 M W ~ 1 0 0 0 M W 燃煤发电锅炉上应用。此外,国内有关单位研发

Vol.402/2008.8B

EMISSIONS REDUCTION

的多种低氮燃烧技术获得了一系列拥有自主知识产权的专 利。如清华大学的船型煤粉燃烧器和双通道低氮燃烧技术、 哈尔滨工业大学的“风包粉”系列低 N O x 浓淡燃烧器、上 海理工大学的双通道浓淡组合式低氮燃烧技术等,这些技 术中有的已在对现役机组的技术改造中得到应用。根据对 1 3 个电厂 3 3 台总装机容量为 6 7 3 0 M W 在役机组低氮燃烧 技术改造应用情况的调查,氮氧化物减排效果一般可达到 2 0 % ~4 0 % [ 2 ] 。 综上所述,我国对低氮燃烧技术的研发和生产已取得了 长足的发展, 实现了自行设计、 自行制造和自行安装调试, 已 成为我国火电行业氮氧化物控制的首选技术。 2.2 烟气脱硝技术发展现状 烟气脱硝是世界上普遍应用的一种技术,国内应用的主 要是选择性催化还原法(S C R )和选择性非催化还原法 (S N C R)两种烟气脱硝技术。该种技术均利用还原剂在低温 有催化剂或者高温无催化剂的情况下,与烟气中的氮氧化物 反应,并还原成无毒无污染的氮气和水。SCR 法的特点是脱 硝效率可稳定在 7 0 % ~9 0 % 、技术成熟,但存在着投资和运 行费用高等缺点;S N C R 法系统简单、占地小、投资低、工 艺 参 数 选 择 受 机 组 负 荷 影 响 较 大 、脱硝效率低,一般在 2 5 % ~4 0 % 。 我国首台具有自主知识产权的 S C R 法烟气脱硝工程于 2 0 0 6 年 1 月在国华太仓发电有限公司 6 0 0 M W 机组成功运 行。该工程中的关键设备——脱硝反应 器、喷氨格栅、供氨系统等均由国内公司 独立开发设计,脱硝催化剂采用日立造 船的产品。此外还有 1 0 多家环保工程公 司分别引进了美国 B & W 公司和燃料技术 公司、德国鲁奇和 FBE 公司、日本三菱和 日立公司、意大利 TKC 公司、丹麦托普索 公司的烟气脱硝技术,到 2007 年底已建 成的烟气脱硝装置 26 台(套) ,总装机容 量为 1 1 2 5 万 k W ,其中除江苏利港电力 有限公司 2 台 6 0 0 M W 机组采用 S N C R 法 脱硝技术之外,其余均采用 S C R 法脱硝 技术。 目前国内火电行业采用的氮氧化物控 制技术与发达国家所采用的技术是一致的。欧盟将减少火电 厂氮氧化物排放技术措施列为初级措施和二级措施两类。初 级措施旨在控制氮氧化物在锅炉运行中的形成,低氮燃烧技 术属于此类技术;二级措施是指降低氮氧化物排放的末端治 理技术,烟气脱硝就在这类技术范围内。上述两种技术为我 国火电行业所认可。 3.1 火电行业氮氧化物控制技术选择 通过借鉴国外的经验和考虑我国火电厂 N O x 控制要求, 火电厂 N O x 控制技术选择应基于以下几点考虑。
图 3   部分国家单位火电发电量的 N O


图 1   我国近几年火电装机容量、发电量及煤耗量

图 2   我国火电行业近几年氮氧化物排放量

排放状况比较

3   控制技术选择分析

9

污染减排 ( 环境保护部总量控制办公室提供业务指导)

Vol.402/2008.8B

(1)低氮燃烧技术具有投资与运行费用低、技术成熟等 优点,且已在发达国家和我国新出厂发电机组上得到广泛 应用。低氮燃烧技术应作为我国火电厂 N O x 减排的基本技 术。新建的发电机组必须配备低氮燃烧技术;在役机组在考 虑对煤种和炉型适应性的前提下,也应进行低氮燃烧技术 改造。 (2 )燃用无烟煤和贫煤的机组采用低氮燃烧技术的 N O x 减排效果有限,在大气 NO x 环境容量饱和区域和地方 NO x 排 放标准严格的城市,仅用低氮燃烧技术满足不了排放要求。 这些情况下应考虑采用烟气脱硝技术。 (3)考虑到我国火电厂煤质多变、机组负荷变动频繁且 变化范围较大,对 NO x 排放控制要求还将进一步严格的实际 情况,而 SCR 法可通过增加催化剂床层以满足不断加严的排 放要求,具有较大的灵活性,故新建机组和条件适合的在役 机组改造宜采用 S C R 法脱硝技术。 (4 )S N C R 脱硝技术,脱硝效率较低,但投资和占地较 小,主要考虑应用在现役机组的改造,或采用低氮燃烧技术 后 NO x 依然少量超标排放的机组和少部分 NO x 削减率要求小 于 4 0 % 的新建机组。 3.2 火电行业氮氧化物控制技术方案 在分析国外有关氮氧化物控制技术措施和我国火电厂 NOx 控制要求基础上,提出我国燃煤火电厂 NO x 排放控制技 术组合方案(见表 1) 。该方案分机组容量、煤种、炉型及对 照新老机组给出了最佳控制技术组合以及预期可达到的 N O x 控制效果。 据测算,随着我国火电厂装机容量和发电量的持续增长, 若不强化控制力度,到 2015 年氮氧化物排放量将超过 1200 万 t。若要在 2015 年将氮氧化物排放量控制在 2007 年 840 万 t 的排放水平,实施上述控制技术组合方案的初投资需要 458~656 亿元,运行费用约需要 148 亿元
 [2]

大利、丹麦等国有关公司开发的烟气脱硝技术。这些单位大 多处于引进、消化和初步应用阶段。对 S N C R 技术的消化吸 收至今未取得根本性进展;对 SCR 技术中使用的催化剂基本 依赖进口,虽然有的环保公司已引进了催化剂制备技术,但 生产规模很小或受到国内原材料品质的影响,生产的催化剂 不能满足烟气脱硝要求;催化剂使用中产生的重金属积累, 在失效处置过程中对土壤和水体的影响以及两种脱硝技术使 用的还原剂(液氨,属危险化学品)对环境安全的影响等。上 述问题尚需引起有关单位的关注和重视,否则将成为制约火 电行业烟气脱硝技术和产业化发展的主要瓶颈之一。 4.3 烟气脱硝装置的运行情况不理想 除个别火电厂能坚持投运外,大多数电厂是时开时停, 甚至个别火电厂自机组验收后就不再投入运行。造成此种情 况,除环保部门尚未将氮氧化物减排纳入重点监督内容外, 其相关技术需要磨合,经济政策尚待落实也是其主要原因。

5 控制建议
氮氧化物具有的区域性污染特征已在我国逐渐显现,但 我国对氮氧化物控制尚处于起步阶段。按其目前的控制力度, 火电行业氮氧化物排放量还将快速增长。加大力度控制火电 行业氮氧化物的排放是我国大气污染防治的重要任务。为促 进我国火电行业氮氧化物控制工作健康有序的开展,提出如 下建议。 (1)低氮燃烧技术是控制火电行业氮氧化物排放的首选技 术和基本措施。各发电锅炉制造厂在设计、生产锅炉时应配 置最佳可行的低氮燃烧技术及装置。对新建燃用烟煤或褐煤 火电项目锅炉尚未配置低氮燃烧技术及装置的,在环评审批 时不予批复。各发电集团公司对在役发电机组的低氮燃烧技 术改造应做好规划,分步实施。 (2)尽快启动《国家氮氧化物污染防治规划》和《火电厂



4   当前存在的主要问题
4.1 氮氧化物控制政策、法规、标准不完善 现行的《火电厂大气污染物排放标准》按燃用不同挥发 份的煤规定相应的氮氧化物排放限值,没有体现公平的排放 要求,不利于促进火电企业上治理措施;对火电行业氮氧化 物排放总量控制在法规上尚无明确要求;对氮氧化物减排技 术的应用范围以及烟气脱硝工程建设的质量保证体系的确立 等缺乏相关技术政策指导文件。 4.2 烟气脱硝技术引进存在较多问题 除个别单位开发了具有自主知识产权的核心技术外,国 内有 10 余家环保工程公司分别引进了美国、日本、德国、意 1 0

氮氧化物治理规划》制订工作;尽早出台《火电厂氮氧化物 控制指导意见》 。 (3)在修订《火电厂大气污染物排放标准》 (GB13223 - 2003)时,需充分考虑不同地方、不同季节采用不同控制力 度和方式的问题,并取消不同煤质对应的浓度限值差别。 (4)全面开展烟气脱硝工程的示范和评估总结等项工作。    参考文献
[ 1 ] 中国电力企业联合会统计信息部.   全国电力工业统计快报 [M].  北京:2008. [ 2 ] 中国环保产业协会等.   火电厂氮氧化物排放控制技术方案 研究报告[M].  北京:2 0 0 8 .


相关文章:
从节能减排角度分析我国火电发展现状及前景
从节能减排角度分析我国火电发展现状及前景_专业资料...比如硫氧化物、 氮氧化物等的大气污染、固体废物、...我国电 力行业 SO 的排放量已占全国排放量的 52%...
我国火电行业污染减排面临挑战及其对策
火电行业温室气体排放因子... 76页 免费 我国火电行业氮氧化物排放... 4页...其次,建议根据项目实际情况, 因地制宜、因时制宜,考虑采用经济效益更好的、更...
浅谈火电行业节能减排工作当前状况与前景
火电行业我国节能减排的重要领域,面对低碳经济的...氧化碳排放占全国的 40%左右,氮氧化物排放也占据...火电行业的能耗现状电力行业生产中使用的能源主要是...
我国火电厂烟气脱硝现状研究
我国火电行业氮氧化物排放现状及减排建 议》 [J] 环境保护 2008,8(B) 7-10 [4]、国家环境保护部.《火电厂大气污染物排放标准》GB 13223-2011 [5]SCR...
火电厂NOX现状
2 我国火电氮氧化物排放现状 总体上我国火电厂氮氧化物排放量随着火电行业的发展呈不断增长的趋势。 2003~2007 年五年间,火电厂装机容量增长了 91.3%,...
我国电力行业节能减排成效及展望
电力行业节能减排现状 “十一五”以来电力行业通过...氮氧化物排放绩效逐 年下降,随着氮氧化物控制作为...改革开放以来我国火电装机容量增长了 18 倍,在...
中国火力发电行业减排污染物的环境价值标准估算
为此,应当合理制定出我国火电行业污染物减排的环境...在这种情况下,致使我国火力发电的二氧化硫和 烟尘...氮氧化物排放量为 290 万吨,分别约占全国总排放量...
2016年电力行业节能减排现状及发展趋势分析 (目录)
2013 年,全国电力行业烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放...年中国电力行业节能减排行业现状分析与发展 前景研究...我国火电厂烟气脱硫产业运行状况 二、我国火电厂...
燃煤电厂的环保现状报告
正是通过火电行业等诸多行业在节能减排 上的共同努力, “十二五”前三年间,我国二氧化硫排放量累计下降 9.9%。 三、燃煤电厂固体废物污染防治法律规定与现状 1、...
火电厂氮氧化物政策
促进火电行业可持续发展和 氮氧化物减排及控制技术...制度执行情况的定期检查和监督,电厂应提供烟气脱硝...统计数据显示,我国氮氧化物排放最大的是火电行业,...
更多相关标签:
氮氧化物减排 | 机动车氮氧化物减排 | 氮氧化物排放标准 | 氮氧化物排放标准2016 | 锅炉氮氧化物排放标准 | 氮氧化物排放量 | 氮氧化物排放量计算 | 最新氮氧化物排放标准 |