淺談燃氣工業(yè)鍋爐NOx排放標準及控制技術

段晶晶

（成都軌道交通集團有限公司，四川成都 610000）

淺談燃氣工業(yè)鍋爐NOx排放標準及控制技術

段晶晶

（成都軌道交通集團有限公司，四川成都 610000）

匯總了美國、歐盟燃氣工業(yè)鍋爐NOx排放標準，并對NOx控制技術進行簡要介紹，提出了我國燃氣工業(yè)鍋爐NOx排放控制的建議。

燃氣工業(yè)鍋爐；NOx；標準；脫硝

Abstract：Summarize the NOxemission standards of the US and EU gas industry boilers，and briefly introduce the NOxcontrol technology，and put forward the suggestions for the NOxemission control of China's gas industry.

Key words：gas industry boiler；NOx；standard；denitrification

燃氣工業(yè)鍋爐與燃煤、燃油相比，使用天然氣作為燃料，排放的顆粒物、二氧化硫等污染物顯著下降，但NOx的排放量仍在一個數(shù)量級上[1]。通常工業(yè)鍋爐的噸位較低，使用目的多樣，運行負荷波動大，不具有電站鍋爐治理措施實施的規(guī)模效益。研究國內外煙氣工業(yè)鍋爐的排放標準及控制技術，對于制定我國燃氣工業(yè)鍋爐的NOx排放標準及推廣使用燃氣工業(yè)鍋爐排放NOx的控制技術具有重要的借鑒意義。

1 部分國家/地區(qū)排放限值及控制技術

1.1 美國的排放限值[2]

加州燃氣工業(yè)鍋爐NOx的排放標準限值是美國最嚴格的，加州舊金山海灣空氣質量管理區(qū)要求執(zhí)行的標準如下（SF Bay Area AQMD ? Reg.9，Rule 7）：

表1 加州燃氣工業(yè)鍋爐NOx排放標準[3]（O2=3%）

加州中部圣華金河谷空氣質量管理區(qū)2003年修訂了轄區(qū)內燃氣工業(yè)鍋爐的排放限值（San Joaquin Valley APCD ? Reg.IV，Rule 4306，4307）：

表2 加州中部燃氣工業(yè)鍋爐NOx排放標準[4]（O2=3%）

南加州空氣質量管理區(qū)2003年修訂轄區(qū)內燃氣工業(yè)鍋爐 的 排 放 限 值（South Coast AQMD ? Rule 1146（Sep-08），1146-1）

表3 加州南部燃氣工業(yè)鍋爐NOx排放標準[5]（O2=3%）

1.2 歐洲的排放限值

歐盟《大型燃燒廠大氣污染物排放限值指令2001/80/EC》（LCP指令），額定輸入功率超過50MW的燃氣工業(yè)鍋爐SO2、NOx以及TSP的排放限值見表4。

表4 歐盟（2001/80/EC）LCP指令大型燃氣鍋爐污染物排放限值（O2=3%）

歐盟成員國可制定自己的燃氣工業(yè)鍋爐排放標準，如芬蘭，制定了嚴于歐盟的排放標準（Finnish authorities commentsfor BAT Ref D1 document），見表5。

表5 芬蘭新建鍋爐（O2=3%）

我國新建燃氣工業(yè)鍋爐NOx排放標準為200mg/m3，北京2017年4月1日起新建鍋爐的NOx排放標準執(zhí)行30mg/m3。僅從標準限值上看，我國的燃氣工業(yè)鍋爐NOx仍有減排空間。

2 NOx排放控制技術

燃氣工業(yè)鍋爐NOx排放控制技術主要有低氮燃燒器、SCR、SNCR等（圖1）。一類通過改善燃燒條件減少NOx的生成量，從而實現(xiàn)NOx減排的目的；另一類是通過煙氣脫硝技術實現(xiàn)NOX的減排。兩類技術既可以單獨使用，也可以聯(lián)合使用，如LNB+SCR（低氮燃燒器+選擇性催化還原法）。

圖1 工業(yè)鍋爐NOx排放控制技術

2.1 通過改善燃燒條件控制NOx排放

根據燃燒理論NOX的生成分為熱力型NOx（Thermal NOX）、快速型 NOx（Prompt NOX）和燃料型 NOx（Fuel NOx）[6]，以熱力型NOx為主。溫度低于1500℃時，熱力NOx的生成量很少；高于1500℃時，溫度每升高100℃，反應速度將增大6～7倍。快速型NOx在碳氫燃料燃燒且富燃料的情況下，反應區(qū)會快速生成NOx。

表6 天然氣燃燒NOx的控制方法及技術

在實際的燃燒過程中爐膛的溫度、燃料和空氣的混合程度、煙氣在爐內停留時間等這些對NOx排放有較大影響的參數(shù)均處于不斷的變化之中。通常，離燃燒器出口一定距離處的溫度最高，即存在局部高溫區(qū)，因此為了抑制NOx的生成，除了降低爐內平均溫度外，還須設法使爐內溫度分布均勻化，避免局部高溫。美國和歐洲多采用改善燃料燃燒條件對NOx排放控制（表7）。

表7 燃氣工業(yè)鍋爐通過燃燒控制NOx排放的技術[9]

美國廣泛采用預混燃燒的低氮燃燒器，或者低氮燃燒器與煙氣再循環(huán)配合使用。歐洲則是綜合平衡了能耗、效率與排放之間的關系，多采用分級燃燒的方式減少NOx的排放，通常不采用有效率損失、增加能耗較多的煙氣再循環(huán)等技術。

2.2 通過煙氣治理措施控制NOx排放

煙氣脫硝干法有選擇性催化還原法（SCR）和非選擇性催化還原法（SNCR）、吸附法等；濕法主要有吸收法、生物法等[6、9、10]（表8）。由于成本和應用條件受限等原因，實際中通過煙氣治理措施控制NOx排放的技術應用并不廣泛。

3 燃氣工業(yè)鍋爐NOx排放控制技術途徑

低氮燃燒器列為美國國家環(huán)保局和地方環(huán)保局燃氣鍋爐NOx排放控制最佳可行技術，已在美國廣泛應用超過二十年。中國也可效仿歐美在新建燃氣工業(yè)鍋爐中推廣低氮燃燒技術，結合中國各地的實際情況，綜合考慮NOx排放控制要求、經濟效益等學習美國或者歐洲的低氮燃燒技術。

低氮燃燒技術涉及到低氮燃燒器和鍋爐兩個裝置，需要系統(tǒng)配合才能實現(xiàn)低NOx排放。實際在用的鍋爐情況差異大，低氮改造中建議根據實際情況采用一種或多種NOx控制技術，如，改造安裝煙氣再循環(huán)、進行煙氣脫硝、煙氣再循環(huán)+煙氣脫硝等。

表8 部分燃氣工業(yè)鍋爐煙氣脫硝技術

[1] 姚芝茂，武雪芳，滕云，等.燃用天然氣鍋爐NO_x的排放特征與管理控制[J].環(huán)境污染與防治，2009，31（11）：88-92.

[2] 黃麗敏.美國加州空氣資源局公布測定燃料生命周期排放的新版本2.0版[J].石油煉制與化工，2015，（9）：88.

[3] SF Bay Area AQMD ? Reg.9，Rule 7 nitrogen oxides and carbon monoxide from industrial，institutional，and commercial boilers，steam generators，and process heaters.

[4] San Joaquin Valley APCD ? Reg.IV，Rule 4306，4307.boilers，steam generators，and process heaters.

[5] South Coast AQMD ? Rule 1146（Sep-08），1146-1.Emission of oxides of nitrogen from small industrial，institutional，and commercial boilers，steam generators，and process heaters.

[6] 蔣文舉.煙氣脫硫脫硝技術手冊[M].化學工業(yè)出版社，2006.11，388-392.

[7] Alternative control techniques document—NOxemissions from industrail/commerical/institutional（ici）boilers，emission standards division，EPA-453/R-94-022.

[8] Geapower.denox technologies for district heating plants introductory overview and european experience，2013：55-60.

[9] 姜樹棟.臭氧氧化煙氣脫硝制硝酸的試驗研究[J].燃燒科學與技術，2010，（01）：57-61.

[10] 王海強.光催化氧化結合液相吸收處理氮氧化物的研究[J].2007，浙江大學：139.

Discussion on NOx Emission Standard and Control Technology of Gas Industry Boiler

Duan Jing-jing

X701；X51

N

1003–6490（2017）09–0221–02

2017–08–01

段晶晶（1979—），女，河北深澤人，工程師，主要從事工程項目管理工作。