摘要：通过统计2006年至2012年内蒙古自治区内新建火力发电项目NOX治理和排放情况，并结合目前火电厂主流脱硝技术以及国家和自治区对NOX减排的相关要求，对自治区“十二五”期间NOX减排形势进行分析。

关键词：“十二五”；火力发电；NOX减排；脱硝改造

中图分类号：X701.3文献标识码：A文章编号：1007-0370（2013）03-0085-03

自2006年起截止到2012年末，内蒙古自治区内新建火力发电项目有48个。作者所在的内蒙古自治区环境监测中心站接受国家环境监测总站的委托一直参与这些新建火电项目的验收监测工作，积累这些火电项目的大量基础数据。通过整理和比较这些火电项目NOX的排放情况，同时结合国家和自治区对NOX减排政策，继而预测上述项目通过脱硝改造后的NOX排放水平。

12006年～2012年内蒙新建火电项目概况

自2006年到2012年底内蒙古自治区新建火电项目共计48个，总装机容量为30640MW，图1为新建火电装机分析图。如图单机容量在300MW以上的火电项目有35个，总装机容量为25930MW，占新建装机总量的85%；单机容量在300MW以下的项目有13个，总装机容量为4710MW，占新建装机总量的15%。

48个新建火电项目分布在内蒙古自治区东部地区、中部地区和西部地区，图2为新建火电项目地域分布图。以中部地区新增最多为12950MW，占总装机量的42%；其次为西部地区9150MW，占总装机量的30%，东部地区8540MW，占总装机量的28%。

2 新建火电项目氮氧化物排放现状

统计上述48个新建火电项目所采用的氮氧化物治理措施和监测结果后可以将其划分为以下三类。

（1）仅采用低氮燃烧技术抑制NOX产生的项目（以下简称A类项目），该类项目最多，共33个占新建项目总数的69%，其NOX排放水平为225mg/m3～461mg/m3，33个项目的NOX排放总量为182756t/a，占新建项目总排放量的83.7%（见图3和图4），NOX排放贡献最大，减排空间也最大。

（2）利用循环流化床（CFB）锅炉的燃烧温度低、分段燃烧的特点抑制NOX产生（以下简称B类项目），该类项目共12个，占新建项目总数的25%，其NOX排放水平为85mg/m3～441mg/m3，12个项目NOX排放总量为24864.9t/a，占新建项目总排放量的11.4%（见图3和图4），此类项目NOX减排空间较小。

（3）同时采用低氮燃烧技术和选择性催化还原法（SCR）脱硝的项目（以下简称C类项目），该类项目仅有3家，占总数的6%，其NOX排放水平为70mg/m3～357mg/m3，3个项目NOX排放总量为10822.4t/a，占总排放量的4.9%（见图3和图4），C类项目中有2个NOX排放浓度还未能满足新标准要求，脱硝效率分别为37.9%～46.3%和50.1%～52.5%，仍需要提高脱硝效率。

3 国家和自治区对火电项目脱硝的相关要求及新建火电项目面临的减排形势分析

3.1相关要求

国家环保部于2011年7月9日发布并于2012年1月1日实施的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）（以下简称新标准）对NOX排放浓度做出了新的要求，新标准的相关要求见表1。

表1火力发电锅炉NOX排放浓度限值[4] 单位：mg/m3序号燃料和热能转化设施类型污染物项目适用条件限值污染物排放监控位置1燃煤锅炉氮氧化物（以NO2计）全部100200（2）烟囱或烟道2采用W型火焰炉膛的火力发电锅炉，现有循环流化床火力发电锅炉，以及2003年12月31日前建成投产或通过建设项目环境影响报告书审批的火力发电锅炉执行该限值。自2014年7月1日起，现有火力发电锅炉及燃气轮机组执行表1规定的氮氧化物排放限值。

自2012年1月1日起，新建火力发电锅炉及燃气轮机组执行表1规定的氮氧化物排放限值。

根据新标准的要求，上述48个火电项目从2014年7月1日起，A类和C类项目将执行氮氧化物排放浓度100mg/m3的标准限值，B类项目将执行200mg/m3的标准限值。

同时2013年3月13日内蒙古自治区环境保护厅发布内环办[2013]54号文件，《关于加强燃煤机组脱硝设施建设验收管理的通知》，要求新建燃煤机组脱硝设施投运后综合脱硝效率必须达到环评批复要求，现有机组建设的脱硝设施在投运后要保证氮氧化物排放浓度达到《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）排放要求。内蒙古环境监测中心站于目前已受理的7个火电机组NOX单项验收监测项目中对脱硝效率的要求均大于75%。

3.2 新建火电项目面临的减排形势

根据已统计的新建火电项目现有NOX的排放情况，要达到国家和自治区的要求，90%的火电项目都面临着严重的问题。尤其以A类项目面临的形势最为严峻，必须进行脱硝改造、建设脱硝设施，同时建设烟气脱硝设施，该类项目可选用推荐的SCR或SNCR脱硝技术。虽然B类项目NOX排放浓度接近新标准要求，但仍有一定差距，也应进行脱硝改造，个别项目应建设烟气脱硝设施。C类项目已经建设了烟气脱硝装置，但实际上3个项目中有2个火电项目的NOX排放浓度还未能满足新标准要求，仍需要进行进一步改造提高脱硝效率，以达到要求。

4 火电厂脱硝方式介绍

4.1选择性催化还原法（SCR）[1]

选择性催化还原法（SCR）是还原剂（NH3或尿素）在催化剂作用下，选择性地与NOX反应生成N2和H2O而不是被O2所氧化。主要反应如下：

4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O

4NH3 + 2NO2 + O2 → 6N2 + 6H2O

其原理是在催化剂（使用钛和铁氧化物类催化剂）的作用下，向温度约300℃～420℃的烟气中喷入氨，将NOX还原成N2和H2O。其NOX脱除效率可达到80%～90%。

4.2空气分级燃烧选择性非催化脱硝技术（SNCR） [1]

选择性非催化还原法（SNCR），是在无催化剂存在条件下向炉内喷入还原剂氨或尿素，将NOX还原为N2和H2O。还原剂喷入锅炉折焰角上方水平烟道，在NH3 /NOX摩尔比2～3 情况下，脱硝效率30% ～ 50%。在950℃左右温度范围内，反应式为：

4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O

当温度过高时，会发生如下的副反应，又会生成NO。

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

当温度过低时，又会减慢反应速度，所以温度的控制是至关重要的。

4.3煤粉炉机组适用的脱硝技术

上述煤粉炉火电机组已普遍采用低NOX燃烧技术，为了控制燃烧过程中NOX的生成量所采取的低NOX燃烧技术措施原则为[1]：（1）降低过量空气系数和氧气浓度，使煤粉在缺氧条件下燃烧；（2）降低燃烧温度， 防止产生局部高温区；（3）缩短烟气在高温区的停留时间等。煤粉炉的燃烧温度普遍超过1100℃，而SNCR工艺适合温度区间一般为850～1000℃，故采用SCR法更为合适。反应器在锅炉尾部烟道的位置有三种方案[1]：

方案A：在空气预热器前350℃位置；

方案B：在静电除尘器和空气预热器之间；

方案C：布置在FGD（湿法烟气脱硫装置）之后。

4.4 循环流化床（CFB）锅炉适用的脱硝技术

循环流化床（CFB）锅炉的NOX排放比起传统的煤粉炉要低很多。这主要是由于CFB锅炉床温一般情况下为约870℃，并且CFB锅炉采用分级燃烧也有效地降低了NOX。如果对NOX排放有更加严格的要求则可以通过在CFB锅炉中使用SNCR技术来进一步降低NOX的排放[2]。SNCR设备安装位置一般在CFB锅炉炉膛出口或分离器进口。在CFB锅炉的旋风分离器中，烟气的温度一般为800～900℃，烟气在分离器中有较长的停留时间而且喷入的氨与烟气的混合很好，从而实现氨与烟气中的NOX反应实现脱氮的目的[3]。

5 对脱硝改造后新建火电项目的NOX排放水平的预测

A类项目经低氮燃烧技术改造和烟气脱硝（以脱硝效率80%以上计）后，可以预测到其NOX排放浓度水平将维持在45 mg/m3～92 mg/m3之间，其NOX排放总量为36551.1t/a，较原有排放总量182755.6 t/a将削减146204.5t/a。将未达到新标准NOX排放浓度要求的B类项目在进行烟气脱硝改造后（以脱硝效率为50%以上计），预测其NOX排放浓度维持在87mg/m3～200mg/m3之间，其NOX排放总量为10437.8t/a，较原有排放总量20875.6t/a将削减10437.8t/a。将2个未达到新标准要求的C类项目的脱硝设施进行改造，将NOX脱除效率提高至环评要求的80%以上后，则预测其NOX排放浓度为87mg/m3～100mg/m3，排放总量为3477.3t/a，较原有排放总量9080.2 t/a 将削减5602.9t/a。综上所述，通过脱硝改造NOX排放总量将维持在56197.7t/a，可削减162245.2t/a，削减率为74.3%。

6 结束语

如将2006年以前建设的仍在运行的火电项目一并进行脱硝改造，预计我区将完成国家“十二五”制定的火电项目减排工作，即绝对削减量将大于排放基数的30%，NOX排放量减少10%的要求。

参考文献

[1] 董晓红，倪允之.火电厂烟气脱硝技术探讨[J].内蒙古环境科学，2008，（2）.

[2] 姜鹏志.循环流化床锅炉低NOX排放特性及利用SNCR脱氮技术[J].电力技术，2010，（3）.

[3] 韩丁，石福渠，石秀书.循环流化床锅炉脱硝工艺研究[J].电站系统工程，2012，（9）.

[4] 《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）