燃煤业氮氧化物污染防控技术

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1、燃煤业氮氧化物污染防控技术姚立英张东国王伟白文娟王红宇天津市环境保护科学研究院河北工业大学天津市联合环保工程设计有限公司氮氧化物(NOX)包括NO、NO2、N2O5、N2O3、NO3、N2O4等，以NO、NO2为主[1]，NOx是主要的一次污染物，也是生成臭氧的重要前体物和形成区域细粒子污染、灰霾的重要原因[2]。环境中的氮氧化物人为排放主要来自机动车、固定源燃烧和硝酸生产、钢铁、建材等各种生产过程。氮氧化物污染防治的紧迫体现在我国“十一五”期间削减10％二氧化硫的努力将因氮氧化物排放的显著上升而全部抵消[3]，主要表现在京津冀、长三角、珠三角等经济发

2、达地区灰霾天数增加，能见度下降，我国酸雨类型由硫酸型向硝酸—硫酸符合型转变。因此，“十二五”期间我国将氮氧化物纳入总量控制，也是联防联控规划控制的重点污染物之一。工业锅炉是重要的热能动力设备，在各行各业都有广泛分布，目前全国在用的工业锅炉约58万台，燃煤6.4亿t，NOx排放量超过250万t，是重要的氮氧化物排放源，工业锅炉氮氧化物治理改善大气环境质量、保障人体健康、提高人民群众生活质量的必然选择。1我国氮氧化物排放和防治政策1.1氮氧化物排放情况2007年全国氮氧化物排放量1797.7万t，2008年超过2000万t，若无控制措施，NOx排放总量在2

3、020年将达到3000万t[4]，到2030年是3500万t[5]，增长趋势明显。2007年，电力行业氮氧化物排放总量为733.38万t，移动源排放氮氧化物549.65万t，电力行业和移动源占2007年氮氧化物排放总量的71.4%[6]；锅炉排放量250万t，约占我国氮氧化物排放总量的14%。1.2氮氧化物防治政策“十二五”期间，我国氮氧化物总量控制突出重点行业和重点区域，实行以削减火电行业排放为核心的工业氮氧化物防治体系和以控制机动车排放为核心的城市氮氧化物防治体系[7]。电力行业要持续优化能源结构，严格控制新增量，把新源和老源分开管理，控制新建电厂

4、的氮氧化物排放的增量，对老污染源实行总量控制，并强调重点地区控制，全面开展电力行业氮氧化物减排。采取综合措施加强机动车氮氧化物排放控制，移动排放源主要是二氧化氮、臭氧、PM2.5的协同治理，提高新车的进入门槛，完善老旧车的淘汰制度，在全国实行国四标准，改善配套油品质量。非电行业以工业锅炉为主，进一步从严排放标准，促进低氮燃烧技术的推广。2燃煤工业锅炉氮氧化物排放2.1我国燃煤工业锅炉的特点工业锅炉一般是指单台锅炉压力小于2.45Mpa出力在45.5MW（65t/h）及以下的用于工业生产、居民采暖和热水供应的锅炉。工业锅炉在我国分布的行业广泛，集中在供热

5、、冶金、造纸、建材等行业，布局相当分散，主要分布在大中城市及城镇建成区、工业区及周边地区。目前全国在用的工业锅炉约58万台，总功率约200万蒸t。其中，燃煤锅炉48万台，占总数的83%，年耗煤6亿t左右[8]；容量小于35蒸t/h的锅炉约占工业锅炉总量的98.9%，其中大于等于20蒸t/h的占不到20%，2-10蒸t/h的占75%，小于1蒸t/h的占5%[9]，平均容量约3.4蒸吨/h。燃煤工业锅炉与电站锅炉相比，炉型构造和燃烧方式有很大不同，燃煤电站煤粒径较细，燃烧主要在炉膛空间进行，燃烧状况好。燃煤工业锅炉多为低参数、小容量锅炉、火床燃烧锅炉[10

6、,11]，以链条炉为主，炉膛相对较小，燃烧方式为层燃，煤粒径大，燃烧集中在炉膛下部，燃烧条件相对较差[12],热效率较低，能耗大，设计效率为72-80%，实际运行效率60-65%，远低于设计水平和国际平均水平[13]。2.2我国燃煤工业锅炉的发展趋势我国工业锅炉生产多年来维持在8-10万蒸t的水平，每年拆改和替代的锅炉达到3-4万蒸吨，每年新增总容量7.5-8.5蒸t，到2015年我国工业锅炉总台数将达到52万台，总容量为340万蒸t，单台锅炉容量为6.5蒸t，能源消耗量约7.7亿t标准煤。从2015年到2020年，我国经济发展方式将发生根本转变，能源

7、利用效率提高，工业锅炉单台容量提高到7.6蒸t，总装机容量达到370万蒸t，由于集中供热的发展和城市大气污染物治理措施的实施，小锅炉比重降低，工业锅炉总台数降至49万台，能源消耗约8.8亿t标准煤。国内对中小锅炉的技术研发主要集中在文革后期和“六五”、“七五”期间，针对劣质燃煤展开锅炉设计的研究；2000年以前，主要是针对具体问题展开研究[14]，由于技术、经济、操作、政策等多方面原因，达不到全面提高技术水平的效果[15]，尤其是工业锅炉的节能减排没有按人-料-炉-机-控复合系统来控制，而是片面的追其技术效果，“十一五”的努力只在某些地区有所突破[16

8、]，整体水平并未得到提升。2.3燃煤工业锅炉氮氧化物产生特点燃烧过程中生成的氮氧化物中一氧化氮