淺議如何提高火電廠煙氣脫硝技術(shù)的經(jīng)濟效益
環(huán)境保護部與國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局在2011年7月聯(lián)合發(fā)布了《火電廠污染物排放標準》，明確規(guī)定氮氧化物排放控制在100mg/Nm3以內(nèi)。在日益嚴格的環(huán)保排放控制要求下，我國火電廠普遍使用的爐內(nèi)低氮氧化物燃燒技術(shù)已經(jīng)無法滿足實際需求，因此需要對燃燒后的煙氣進行脫硝處理。本文筆者將在闡述火電廠煙氣脫硝技術(shù)的基礎(chǔ)上，就如何提高火電廠煙氣脫硝技術(shù)的經(jīng)濟效益進行探討。
1.火電廠常用的煙氣脫硝技術(shù)
1.1選擇性催化還原技術(shù)
選擇性催化還原技術(shù)（SCR）就是將還原劑氨氣噴入鍋爐省煤器下游300~400℃的煙道內(nèi)，在催化劑作用下，將煙氣中NOX還原為無害的H2O和N2。作為目前應用最多且脫硝效率最高的技術(shù)，SCR的脫硝效率可達80%以上，其使用的脫硝還原劑大致包括以下幾類：
第一類為氨水。氨水制氨用作SCR煙氣脫硝系統(tǒng)在我國還不太常見，主要由于氨水采購濃度僅為25%，火電廠脫硝系統(tǒng)使用量較大而導致運輸成本較高，加上氨水屬于危險藥品，因此自九十年代后國際上大容量火電機組就已經(jīng)很少使用氨水作為脫硝還原劑。
第二類為液氨。液氨是SCR煙氣脫硝系統(tǒng)最早采用的脫硝還原劑，前幾年在國內(nèi)火電廠使用較多。雖然液氨出廠價格比較便宜，但是其作為重大危險源，儲存、運輸以及日常的運行維護成本很高，而且存在極大的安全隱患，故近年來使用已經(jīng)逐漸減少。
第三類為尿素。由于尿素溶液的儲存、運輸和處理不需要特殊的安全防護措施，因此被認為是最安全的脫硝還原劑，使用前需要將其轉(zhuǎn)回到氨，然后再用于SCR煙氣脫硝系統(tǒng)。
1.2非選擇性催化還原技術(shù)
非選擇性催化還原技術(shù)（SNCR）就是將氨氣、氨水或尿素等含有氨基的還原性溶液噴入到鍋爐爐膛中900~1100℃的區(qū)域內(nèi)，該還原劑快速溶解生成NH3，并和煙氣中的NOX進行還原反應生成無害的H2O和N2。氨與煙氣中的NOX所發(fā)生的還原反應為：
4NH3+4NO+O2→6H2O+4N2
4NH3+2NO2+O2→6H2O+3N2
4NH3+6NO→6H2O+5N2
8NH3+6NO→12H2O+7N2
SNCR比較適合小容量鍋爐的使用，其具有如下特點：不使用催化劑，氨氣和煙氣中的NOX在爐膛中直接反應；脫硝效率一般為20%~40%，如果再進一步增加脫硝效率，將會影響下游設(shè)備并造成二次污染；反應溫度窗口比較窄，因此選擇合適的反應溫度區(qū)域比較困難；SCR在催化劑的作用下，部分SO2會SO3，而SNCR卻不存在這個問題，因此SNCR技術(shù)可允許較大的氨逃逸率；參加反應的還原劑除了氨外，還可以使用尿素，而尿素的存儲和使用都比較安全；初次投資少、運行費用低、占地面積小且建設(shè)周期短。
1.3SNCR與SCR混合煙氣脫硝技術(shù)
SNCR與SCR混合煙氣脫硝技是SNCR工藝的還原劑噴入爐膛技術(shù)同SCR工藝利用逃逸氨進行催化反應結(jié)合起來，進一步脫除NOX，從而提高整體脫硝效率。SNCR體系可向SCR催化劑提供充足的氨，但是控制好氨的分布以適應NOX的分布的改變卻是非常困難的。為了克服這一難點，混合工藝需要在SCR反應器中安裝一個輔助氨噴射系統(tǒng)，準確地試驗和調(diào)節(jié)輔助氨噴射可以改善氨在反應器中的分布。SCR與SNCR混合煙氣脫硝技術(shù)將SCR技術(shù)和SNCR工藝有效的結(jié)合起來，不但節(jié)約了成本，而且將脫硝效率提高到了95%以上。
1.4三種煙氣脫硝技術(shù)的對比
上面分別對SCR、SNCR和SNCR-SCR混合法等三種煙氣脫硝技術(shù)的原理及特點進行了闡述，下表為三種技術(shù)的綜合比較：
2.提高火電廠煙氣脫硝技術(shù)經(jīng)濟效益的建議
從國民經(jīng)濟評價角度而言，火電廠設(shè)置煙氣脫硝系統(tǒng)，雖然會增加年運行成本，但會大幅度降低NOX排放，有助于改善當?shù)卮髿猸h(huán)境質(zhì)量，為區(qū)域NOX減排做出一定貢獻。但火電廠經(jīng)營的一大目的就是提高經(jīng)濟效益，但目前火電廠使用煙氣脫硝技術(shù)的一大事實是，無論怎么提高機組年利用小時數(shù)，都無法改變NOX治理成本高于排污成本的現(xiàn)狀。因此，本文筆者認為可以從如下方面著手，來提高火電廠煙氣脫硝技術(shù)的經(jīng)濟效益：
第一，積極推廣低氮燃燒技術(shù)。低氮燃燒技術(shù)一般是指空氣分級燃燒技術(shù)、燃料分級燃燒技術(shù)和低氮燃燒器等。采用低氮燃燒技術(shù)能顯著降低爐內(nèi)氮氧化物生成，降低SCR反應器入口NOX濃度，減少還原劑液氨的耗用量，減少氮氧化物排放量。以600MW的燃煤機組為例，改用低氮燃燒器采用低氮燃燒技術(shù)后脫硝系統(tǒng)入口NOX濃度一般能控制在400mg/m3以內(nèi)，但低氮燃燒技術(shù)目前在我國還處于起步階段，很多關(guān)鍵技術(shù)還不夠成熟，關(guān)鍵設(shè)備還有待于國產(chǎn)化，這也是我們未來相關(guān)工作者需要努力解決的問題。
第二，火電廠要盡量減少設(shè)備改造，切實提高氮氧化物脫除效率。一方面，由于國家的減排控制措施越來越嚴格，火電廠在新建時要按國家要求來同步增加脫硝設(shè)施，確保減排政策調(diào)整時能夠最大限度減少對原設(shè)備的改造，通過降低設(shè)備投資來提高經(jīng)濟效益，另一方面，從排污權(quán)交易的角度而言，火電廠可以利用高效率脫硝裝置進入排污交易市場來獲利。對于脫硝力度比較大的火電廠，在企業(yè)審批的氮氧化物排放總量中結(jié)余一定的指標來進行市場交易，將企業(yè)減排負擔變?yōu)橛馁Y源，與脫硝不利超出審批指標的企業(yè)進行排污指標交易而獲利。
第三，貫徹落實國家發(fā)改委《關(guān)于疏導環(huán)保電價矛盾有關(guān)問題的通知》（發(fā)改價格[2014]1908號）。2014年國家發(fā)展改革委員引發(fā)了《關(guān)于疏導環(huán)保電價矛盾有關(guān)問題的通知》（發(fā)改價格[2014]1908號），決定從9月1號開始在保持銷售電價總水平不變的情況下，適當降低燃煤發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電價，用于進一步疏導環(huán)保電價矛盾。此次電價調(diào)整，全國燃煤發(fā)電企業(yè)標桿上網(wǎng)電價平均每千瓦時降低0.93分錢，重點用于對脫硝、除塵環(huán)保電價矛盾進行疏導！锻ㄖ芬蟀l(fā)電企業(yè)與煤炭企業(yè)切實采取有效措施，將發(fā)電用煤價格維持在合理區(qū)間，防止出現(xiàn)過度下跌，以促進煤炭、電力行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展。近年來，在環(huán)保電價政策支持下，火電廠積極開展脫硝、除塵設(shè)施改造，而此次電價調(diào)整，將有利于環(huán)保電價及時結(jié)算，支持火電廠開展脫硝、除塵改造，改善大氣質(zhì)量。
第四，實施積極的煙氣脫硝貸款政策。隨著電力市場改革的不斷深化，火電廠面臨的經(jīng)營壓力日益加劇，資金的緊缺使絕大多數(shù)火電廠不愿投資煙氣脫硝裝置，而金融系統(tǒng)為了保證其收益，又不斷提高貸款利率或縮短還貸周期，從而增加了火電廠的脫硝財務費用。雖然我國一些省市已經(jīng)將煙氣脫硝貸款列為國家貸款扶持范圍，對新建煙氣脫硝實施低、貼息政策，降低貸款利息并降低此類貸款門檻，但將這一優(yōu)惠政策落到實處還有很長的路要走，因此國家應該研究如何實施積極的煙氣脫硝貸款政策，促進火電廠投入更多的資金給煙氣脫硝裝置。
第五，促使煙氣脫硝關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化。在火電廠煙氣脫硝裝置中，催化劑成本約占整個脫硝投資的45%，如果國家加大催化劑生產(chǎn)企業(yè)的支持力度，使更多的企業(yè)能夠生成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的催化劑產(chǎn)品，這就會加劇生產(chǎn)企業(yè)間的商業(yè)競爭而導致脫硝裝置投資的降低，從而提高火電廠煙氣脫硝技術(shù)的經(jīng)濟效益。
3.小結(jié)
實踐表明，單獨依靠提高機組利用小時數(shù)來改變火電廠氮氧化物治理成本高于排污成本的現(xiàn)狀是不現(xiàn)實的，為此筆者認為國家應該出臺降低脫硝工程貸款利率、增大脫硝上網(wǎng)電價、調(diào)整排污費收費標準、許可排污權(quán)交易等一系列政策，盡量增加火電廠煙氣脫硝的經(jīng)濟效益。
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