【脱硝技术】实现脱硝技术的意义

实现脱硝技术的意义

1、氮氧化物(NOx)的来源:
      大气中NOX污染物来源于两个方面:一是自然源,二是人为源。自然源的NOX主要来自微生物活动、生物体氧化分解、火山喷发、雷电、平流层光化学过程、土壤和海洋中的光解释放等。自然源产生的NOX数量比较稳定,且相对基本平衡,变化大的是人为源。
     人为源的NOX由人类的生活和生产活动产生并排放进入大气。产生NOX的人类活动主要有:
     1)化石燃料燃烧过程产生的NOX,如燃煤电站、交通车船和飞机燃料燃烧等。
     2)生产产品过程中产生的NOX,如硝酸产生、冶炼等过程。
     3)处理废物过程产生的NOX,如垃圾和污泥的焚烧等。实际上,人为排放的NOX绝大部分源于化石燃料的燃烧过程,并且随着社会经济发展水平的提高而呈现增长的趋势。

2、氮氧化物(NOx)的污染与危害:
      据相关资料介绍,NO能使人中枢神经麻痹并导致窒息死亡,NO2会造成哮喘和肺气肿,破坏人的心、肺、肝、肾及造血组织的功能丧失,其毒性比NO更强。无论是NO、NO2或N2O4还是N2O,在空气中的最高允许浓度均为5mg/m3(以NO2计)。
     目前,全世界的三大环境问题是:
     1)温室效应,其根本缘由主要是CO2、CH4、N2O。
     2)酸性降水(酸雨):其根本缘由主要是SO2、NOX
     3)臭氧层破坏:其根本缘由主要是:CCIF、NOX
     在造成上述大气环境问题的污染物中,NOX占据三项,足见其对自然界的影响之大。NOX既是硝酸型酸雨的基础,又是形成光化学烟雾、破坏臭氧层的主要物质之一,具有很强的毒性,对人体、环境、生态的危害,以及对社会经济的破坏都很大。
     NOX与SO2一样,在大气中会通过干沉降和湿沉降两种方式降落到地面,最终的归宿是硝酸盐或硝酸。硝酸型酸雨的危害程度比硫酸型酸雨的更强,因为它在对水体的酸化、对土壤的淋溶贫化、对农作物和森林的灼伤毁坏、对建筑物和文物的腐蚀损伤等方面丝毫不逊于硫酸型酸雨。所不同的是,它给土壤带来一定的有益氮分,但这种“利”远小于其“弊”,因为它可能带来地表水富营养化,并对水生和陆地的生态系统造成破坏。
     大气中的NOX有一部分进入同温层对臭氧层造成破坏,使臭氧层减薄甚至形成空洞,对人类生活带来不利影响;同时NOX中的N2O也是引起全球气候变暖的因素之一,虽然其数量极少,但其温室效应的能力是CO2的200~300倍。

3、我国各行业NOX排放的排放量
     目前,我国的NOX年排放量仅次于美国,年排放量保持在1000万吨级的水平之上,表1是清华大学郝吉明先生以2000年NOX排放的部门和燃料清单为基础对未来30年各行业NOX排放量的预测,具有一定的参考价值。表1中显示燃煤电站占有35%~40%的份额,堪称排放大户,因此,它应当是控制NOX排放的重点。
     表1 2000~2030年我国NOX排放的行业贡献率 (单位:%)

年份
2000
2010
2020
2030
火电
35.8
40.2
42.6
43.3
工业
30.9
21.3
17.0
13.8
机动车
21.3
25.9
29.4
31.6
其他
11.9
11.2
11.2
11.2

     总体来看,煤炭是我国主要的能源资源,目前及今后很长一段时间,以煤为主的能源结构不会有根本的改变。在我国消耗的煤炭中, 70%以上是以燃烧方式消耗的,其中燃煤电站是主力军。燃煤锅炉燃烧产生了烟气,烟气中的NOX是人为NOX源的主要来源之一。因此,了解燃煤电站NOX的现状,掌握其产生的机理,实现NOX排放的有效控制,是实现国家减排任务的重要工作,进而是实现燃煤电站成为“环境空气及地面水环境”达到国家有关质量标准(简称“双达标”)的绿色企业、环保企业的有效手段。

4国内氮氧化物排放相关政策
     2000年我国氮氧化物排放量为1880万吨,2005年为2200万吨,随着火电机组装机容量的增加,预计到2010年为2420万吨,2020年将会达到2668万吨。因此,国家将从排放标准上加大对氮氧化物排放的控制力度。
     1)《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2003)中规定了燃煤机组氮氧化物排放标准,见表2,其中规定液态排渣炉执行Vdaf<10%的氮氧化物排放浓度值,第Ⅲ时段的火力发电锅炉必须预留安装烟气脱硝装置的空间;《大气污染防治法》规定“企业应当对燃料燃烧过程中产生的氮氧化物采取控制措施”;国家环境保护“十五”计划规定“新建燃煤电厂要采用低氮燃烧方式控制氮氧化物的排放”;国家环保总局表示,烟气脱硝装置必须与电厂建设同步进行,新建电厂必须上马烟气脱硝或者必须预留接口。
    表 2 火力发电锅炉氮氧化物最高允许排放浓度(单位:mg/m3)

时段
第1时段
第2时段
第3时段
实施时间
2005年1月1日
2005年1月1日
2004年1月1日
燃煤锅炉
Vdaf<10%
1500
1300
1100
10%≤Vdaf≤20%
1100
650
650
Vdaf>20%
450

      对于氮氧化物污染严重和环境容量有限的经济发达地区,当地政府提出了更高的排放要求,如北京将NOX排放标准严格到100mg/Nm3
      从有关部门了解到,国家还将会把火电厂氮氧化物排放标准从450~1100mg/Nm3降低至100~200mg/Nm3,届时低氮燃烧器和分级燃烧将无法满足排放要求,只有采用燃烧后脱硝的手段才能使烟气达标排放。
      2)现行的《排污费征收使用管理条例》规定,自2004年7月起对氮氧化物按0.6元/污染当量收费。
      3)国家环保总局提出将“火电厂氮氧化物总量控制应提上日程”。
      从上述情况看出,国家在控制燃煤锅炉氮氧化物排放的政策趋于严格,随着氮氧化物排污收费力度的增大和排放权交易制度的试行,燃煤锅炉实施烟气脱硝的必要性必将增大。

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