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氮氧化物严控排放 火电厂准备好了吗

来源:科技日报时间:2010-10-08

  随着氮氧化物排放污染的日趋严重,国家将于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度。环境保护部颁布实施的《火电厂氮氧化物防治技术政策》,引起了相关企业的高度关注。

  技术政策分为七章,共计二十九条。第一章总则共计四条,分别说明了本技术政策制定目的、适用范围、控制重点、加强电源结构调整等内容。

  政策鼓励具有自主知识产权新技术。这些新技术包括:高效低氮燃烧技术及适合国情的循环流化床锅炉的开发和应用;具有自主知识产权的烟气脱硝技术、脱硫脱硝协同控制技术以及氮氧化物资源化利用技术的研发和应用;低成本高性能催化剂原料、新型催化剂和失效催化剂的再生与安全处置技术的开发和应用;具有自主知识产权的在线连续监测装置;适合于烟气脱硝的工业尿素的研究和开发。

  权威解读

  环境保护部副部长张力军曾指出,我国污染减排取得好于预期的明显成效,去年二氧化硫排放量与2005年相比下降了13.14%,二氧化硫“十一五”减排目标提前一年实现。

  尽管数据让人欢欣鼓舞,但是公众的感受却与之大相径庭。在北京、南京、广州等城市,空气质量的监测数据是达标的,天空却时常是灰蒙蒙的。根据环境保护部发布的《2010年上半年全国环境质量状况》,我国酸雨污染仍然较重。监测的443个城市中,189个城市出现酸雨。

  于是,公众不禁要疑问,空气质量达标,为何不见蓝天白云,还频现酸雨?已经颁布实施的我国首个《火电厂氮氧化物防治技术政策》(以下简称《技术政策》)就瞄准改变这一现象。

  现 状

  大气硝酸污染3倍增长

  清华大学环境科学与工程系教授贺克斌说,国家提出了在“十一五”期间削减10%二氧化硫的目标,但二氧化硫减排效果将被氮氧化物增长所抵消,因为降水中硫酸量下降了,硝酸量却上升了。

  研究结果显示,氮氧化物排放量的增加使得我国酸雨污染由硫酸型向硫酸和硝酸复合型转变,硝酸根离子在酸雨中所占的比例从上世纪80年代的1/10逐步上升到近年来的1/3。“十一五”期间,氮氧化物排放的快速增长加剧了区域酸雨的恶化趋势,部分抵消了我国在二氧化硫减排方面所付出的巨大努力。

  “即使在现有控制方案下,预计2020年我国约15%的地区超过氮临界负荷。与2005年相比,东部地区氮的超临界负荷增加十分显著。”清华大学教授段雷说。

  据研究,氮氧化物除了作为一次污染物伤害人体健康外,还会产生多种二次污染。氮氧化物是生成臭氧的重要前体物之一,也是形成区域细粒子污染和灰霾的重要原因,从而使我国珠江三角洲等经济发达地区大气能见度日趋下降,灰霾天数不断增加。

  目 标

  火电业成减排重点

  随着国家二氧化硫控制效果的显现,氮氧化物的污染问题越发严重。究竟哪个行业是氮氧化物排放的重点行业?

  贺克斌说,火电行业是氮氧化物排放的重点行业,排放量巨大,因此迫切需要控制。

  据中国环保产业协会组织的《中国火电厂氮氧化物排放控制技术方案研究报告》的统计分析,2007年火电厂排放的氮氧化物总量已增至840万吨,比2003年的597.3万吨增加了近40.6%,约占全国氮氧化物排放量的35%—40%。

  2007年我国单位发电量的氮氧化物排放水平为3.1克/千瓦时,同世界主要工业国家比较,高于美国、日本、英国、德国等发达国家1999年的单位发电量排放水平。

  专家们一致表示,鉴于氮氧化物对大气环境的不利影响以及目前火电厂氮氧化物排放控制的严峻形势,环境保护部制定并颁布我国首个《技术政策》,是非常有必要的。

  据环境保护部预测,到2015年本技术政策全面实施后,根据不同的减排方案,大概每年可减排氮氧化物314—476万吨,这相当于2007年火电厂氮氧化物排放量的37%—56.7%,减排效果将非常明显。

  重 点

  侧重200兆瓦发电机组

  根据《技术政策》总则:“控制重点是全国范围内200兆瓦及以上燃煤发电机组和热电联产机组”。那么,控制重点是依据什么来制定的?

  环境保护部科技标准司有关负责人说,根据国家电力行业的“上大压小”的政策,100兆瓦及以下在役发电机组是要被陆续淘汰的,而新建的机组一般为300兆瓦及以上机组。

  据《中国电力行业年度发展报告(2009)》的统计,截至2008年底,我国在役的200兆瓦及以上发电机组共计1177台,总容量为4.36亿千瓦,占全国火电总装机容量的74%。此外,热电联产机组广泛的分布在城市周边,对城市大气污染的贡献率较高,故也应将热电联产机组作为控制的重点。因此,控制住200兆瓦及以上机组和热电联产机组的氮氧化物排放,必将有利于氮氧化物减排目标的实现。

  该负责人表示,由于目前我国火电厂的氮氧化物防治工作才刚刚起步,没有统一划定重点控制区域。不过,大气污染重点控制区域必定是一些人口密集、工业集中、污染物排放源比较多,控制形势比较严峻的区域,对于位于重点区域应从严要求。

  难 点

  力推低氮燃烧脱硝技术

  “《技术政策》的防治技术路线为:低氮燃烧技术应作为燃煤电厂氮氧化物控制的首选技术。当采用低氮燃烧技术后,氮氧化物排放浓度不达标或不满足总量控制要求时,应建设烟气脱硝设施。” 环境保护部科技标准司有关负责人强调。

  该负责人说,对低氮燃烧技术,《技术政策》规定发电锅炉制造厂在设计、生产发电锅炉时,就应配置高效的低氮燃烧技术和装置;新建、改建和扩建的燃煤电厂,应选择装配有低氮技术的锅炉;对于在役的机组应进行低氮燃烧技术改造。

  而对烟气脱硝技术,《技术政策》主要针对不同类型的机组,提出了脱硝的建议方案以及烟气脱硝还原剂选择应注意的原则和脱硝二次污染控制要求。同时,《技术政策》鼓励开发的新技术主要包括高效低氮燃烧技术、具有自主知识产权的烟气脱硝技术及脱硫脱硝协同脱除核心技术、氮氧化物资源化利用技术及与催化剂相关的技术等。

  关键技术尚未掌握

  据估算,至2010年,全国电力行业约需新建改建烟气脱硝机组总容量达上亿千瓦,脱硝领域将迅速形成一个总量达到1100亿元的大市场。

  如此巨大的市场,我国企业究竟能分到多少“蛋糕”?根据《技术政策编制说明》提示,目前,脱硝催化剂的配方和生产工艺的关键技术目前为国外企业所掌握。国内有的企业虽已分别引进或拟引进日本、德国、美国等国的技术,但规模均较小,处于试生产阶段,且受到国内原材料品质的影响,还难以生产出品质优良的产品。

  其实,我国在要求二氧化硫脱硫时,国内企业面临同样的困境,由于我国未能掌握脱硫的核心技术,在脱硫大市场上,赚到钱的基本是外国大企业。

  建 议

  不能走脱硫只引进不吸收的老路

  《技术政策编制说明》重点提示,当前在催化剂生产、使用存在的问题是制约烟气脱硝工程的主要瓶颈之一。如果催化剂的主要生产技术和原料不被我国自主掌握,在实施燃煤电厂氮氧化物控制过程中将是十分被动的,将严重阻碍我国烟气脱硝产业的健康发展。

  中国环保机械行业协会秘书长王亦宁说,烟气脱硝系统复杂、技术含量高、投资大,短期内难以形成我国自主知识产权的烟气脱硝技术。对于国内企业来说,攻克脱硝难点技术需要国家出面组织协调。烟气脱硝不能再走烟气脱硫只引进不吸收的老路。同时,脱硝工艺的选择和装置的设计与锅炉型式、还原剂供给条件、预热器等因素都有一定的关系,照搬国外的技术不一定完全适合我国国情。

  “《技术政策》在制定过程中非常重视鼓励具有自主知识产权的新技术的开发。”环境保护部科技标准司有关负责人说。“争取在新技术的研发上给予政策的倾斜,必要的时候也可提供一些资金的支持。”

  开发催化剂处置技术,防止污染转移

  根据《技术政策编制说明》提示,特别是催化剂价格昂贵,每立方米标价高达5万元左右,一台600兆瓦的燃煤机组,需要600立方米左右的催化剂,约占整个脱硝工程造价的40%左右。此外,催化剂的使用寿命较短,一般3年左右就需要更换,更换后催化剂的再生技术尚需探索,一台60万千瓦机组每年更换催化剂费用高达1000万元。

  “催化剂中含有大量重金属,对废弃催化剂的处置方法,有待于进一步开发。否则,将会造成污染转移。”东南大学教授孙克勤说。

  名词解释

  氮氧化物是主要的大气污染物之一,包括氮氧化物、二氧化氮、一氧化氮等多种氮的氧化物。火电厂排放的氮氧化物中绝大部分是一氧化氮,在大气中氧化生成二氧化氮,二氧化氮在大气中比较稳定,造成了北京、广州、上海和深圳等大城市二氧化氮浓度普遍较高,小时浓度超标现象经常发生,且呈逐步增加趋势的主要原因之一。

  除了形成酸雨,导致土壤酸化、气候变化外,氮氧化物还产生了多种不利的环境影响。氮氧化物会通过氧化等形成地面臭氧、细小颗粒物、光化学烟雾和区域性灰霾污染,影响呼吸系统、心血管等器官,损害人体健康;氮氧化物通过雨水落在水体中,造成富营养化等问题。