1 火電廠NOX排放標(biāo)準(zhǔn)
1.1 我國(guó)火電廠NOX排放標(biāo)準(zhǔn)【1】【2】【3】
我國(guó)1991年頒布了《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-1991)，之后歷經(jīng)1996年和2003年兩次修訂，1996年修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)新建1000t/h以上的鍋爐規(guī)定了NOX的排放要求，對(duì)于其他鍋爐的NOX排放沒(méi)有要求。2003年修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223－2003），則按時(shí)段和燃料特性分別規(guī)定了燃煤、燃油鍋爐的NOX排放限值，見(jiàn)表1。
表1 火力發(fā)電鍋爐NOX最高允許排放濃度 單位：mg/m3
|
時(shí)段 |
第1時(shí)段 |
第2時(shí)段 |
第3時(shí)段 |
|
實(shí)施時(shí)間 |
2005年1月1日 |
2005年1月1日 |
2005年1月1日 |
|
燃煤鍋爐 |
Vdaf<10% |
1500 |
1300 |
1100 |
|
10%≤Vdaf≤20% |
1100 |
650 |
650 |
|
Vdaf>20% |
450 |
|
燃油鍋爐 |
650 |
400 |
200 |
|
*1996年12月31日前建成投產(chǎn)或通過(guò)建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書(shū)審批的新建、擴(kuò)建、改建火電廠建設(shè)項(xiàng)目，執(zhí)行第1時(shí)段排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
*1997年1月1日起至本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施前通過(guò)建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書(shū)審批的新建、擴(kuò)建、改建火電廠建設(shè)項(xiàng)目，執(zhí)行第2時(shí)段排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
*自2004年1月1日起，通過(guò)建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書(shū)審批的新建、擴(kuò)建、改建火電廠建設(shè)項(xiàng)目（含在第2時(shí)段中通過(guò)環(huán)境影響報(bào)告書(shū)審批的新建、擴(kuò)建、改建火電廠建設(shè)項(xiàng)目，自批準(zhǔn)之日起滿5年，在本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施前尚未開(kāi)工建設(shè)的火電廠建設(shè)項(xiàng)目），執(zhí)行第3時(shí)段排放控制要求。 |
表2 美國(guó)NOX排放限值(1997年以前)
|
燃料種類 |
基于熱輸入的排放限值 |
折合mg/m3 |
燃燒減排效率（％） |
|
ng/J |
lb/MMBtu |
|
氣體燃料： |
|
|
|
25 |
|
煤加工燃料 |
210 |
0.50 |
615 |
|
其他所有氣體燃料 |
86 |
0.20 |
246 |
|
液體燃料： |
|
|
|
30 |
|
煤加工燃料 |
210 |
0.50 |
615 |
|
頁(yè)巖油 |
210 |
0.50 |
615 |
|
其他所有液體燃料 |
130 |
0.30 |
369 |
|
固體燃料： |
|
|
|
65 |
|
煤加工燃料 |
210 |
0.50 |
615 |
|
固體燃料中煤矸石等劣質(zhì)煤重量比超過(guò)25% |
無(wú)要求 |
|
固體燃料中北達(dá)科塔州、南達(dá)科塔州和蒙大納州褐煤重量比超過(guò)25%且由液態(tài)排渣爐燃燒 |
340 |
0.80 |
984 |
|
固體燃料中褐煤重量比超過(guò)25%但不執(zhí)行340 ng/J排放限值 |
260 |
0.60 |
738 |
|
次煙煤 |
210 |
0.50 |
615 |
|
煙煤 |
260 |
0.60 |
738 |
|
無(wú)煙煤 |
260 |
0.60 |
738 |
|
其他所有固體燃料 |
260 |
0.60 |
738 |
表3 美國(guó)現(xiàn)行的NOX排放標(biāo)準(zhǔn)限值
|
鍋爐類型 |
標(biāo)準(zhǔn)限值 |
執(zhí)行日期 |
|
大于73MW以上的機(jī)組 |
基于輸出200 ng/J ，1.6 lb/MWh（新建機(jī)組）
(相當(dāng)于0.73g/kWh) |
1997-07-09/2005-02-28 |
|
基于熱輸入65 ng/J，0.15 1b/MMBtu（重建和改造機(jī)組）（相當(dāng)于185 mg/Nm3） |
|
基于輸出130 ng/J ，1.0 lb/MWh（新建機(jī)組）
(相當(dāng)于0.45g/kWh) |
2005-02-28以后 |
|
ng/J， 0.11 1b/MMBtu（重建機(jī)組）
（相當(dāng)于135 mg/m3） |
|
基于熱輸入65ng/J，0.15 1b/MMBtu（改造機(jī)組）
（相當(dāng)于185 mg/m3） |
新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放限值沒(méi)有區(qū)分燃料的類型及性質(zhì)，而是以基于能量輸出的表示形式給出了新建機(jī)組的排放限值，對(duì)于現(xiàn)有機(jī)組的改建或技術(shù)改造則仍采用基于熱輸入的標(biāo)準(zhǔn)限值。基于能量輸出表示形式的標(biāo)準(zhǔn)限值考慮了電廠的總效率(即能源利用效率)，而基于熱輸入表示形式的標(biāo)準(zhǔn)限值則沒(méi)有考慮能源利用效率，因此相比而言，基于能量輸出表示形式的標(biāo)準(zhǔn)限值對(duì)電廠要求更為全面和嚴(yán)格。
1.3 歐盟火電廠NOX排放標(biāo)準(zhǔn)【8】【9】【10】
1988年歐洲共同體發(fā)布了適用于12個(gè)國(guó)家的熱功率大于50MW燃燒裝置大氣污染物排放限值，即88/609/EEC導(dǎo)則，并要求歐盟各國(guó)在1990年底前對(duì)建造的新污染源的污染物排放控制按此導(dǎo)則執(zhí)行，同時(shí)還要求歐盟各國(guó)的現(xiàn)有電廠，以1980年的排放量為基準(zhǔn)到1993年排放總量削減10％，1998年前削減30％，但允許有些國(guó)家（如希臘等）增加排放量，而對(duì)有些國(guó)家則要求削減40％，如聯(lián)邦德國(guó)等。之后經(jīng)過(guò)多次修改，于2001年發(fā)布了新的導(dǎo)則對(duì)新建和現(xiàn)有火電廠的NOX限值提出了更為嚴(yán)格的要求。在2002年11月27日前取得許可證，并在2003年11月27日之前投入運(yùn)行的企業(yè)遵守表4所列的關(guān)于NOX排放限值，其他新建企業(yè)遵守表5所列的關(guān)于NOX的排放限值。
表4 歐盟火電廠NOX排放限值(2002年11月27日前獲得許可證)
|
燃料類型 |
排放限值（固態(tài)燃料含量為6%，液態(tài)和氣態(tài)燃料含氧量為3%）（mg/Nm3） |
|
固體：
50～500MW：
＞500MW：
從2016年1月1日
50～500MW：
＞500MW： |
600
500
600
200 |
|
液體：
50～500MW：
＞500MW： |
450
400 |
|
氣體：
50～500MW：
＞500MW： |
300
200 |
|
注：“偏遠(yuǎn)地區(qū)”的電廠一般固態(tài)燃料為650 mg/m3，揮發(fā)份＜10%的固態(tài)燃料為1 300 mg/m3，液態(tài)燃料為450 mg/m3，氣態(tài)燃料為350 mg/m3。 |
表5 新建企業(yè)（2002年11月27日后獲得許可證）NOX排放限值
|
燃料類型 |
50～100MW |
100～300MW |
＞300MW |
|
固體燃料
（O2含量6％） |
生物質(zhì) |
400 |
300 |
200 |
|
普通 |
400 |
200（1） |
200 |
|
液態(tài)燃料（O2含量為3%） |
400 |
200（1） |
200 |
|
氣態(tài)燃料（O2含量為3%） |
天然氣 |
150 |
100 |
|
其他氣體 |
200 |
200 |
|
注：1）偏遠(yuǎn)地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)限值為300mg/m3 |
2 NOX排放標(biāo)準(zhǔn)與控制措施的比較
（1）實(shí)施對(duì)象
美國(guó)《新固定源排放標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施對(duì)象是燃燒化石燃料、熱功率大于73MW的發(fā)電機(jī)組。歐盟關(guān)于燃燒裝置大氣污染物排放限值的88/609/EEC號(hào)指令、98/C 300/04指令以及2001/80/EC號(hào)指令的實(shí)施對(duì)象是熱功率大于等于50MW、燃燒各類燃料（固體、液體或氣體）的裝置。我國(guó)燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13223-2003）的實(shí)施對(duì)象是使用單臺(tái)出力65t/h以上除層燃爐、拋煤機(jī)爐外的燃煤發(fā)電鍋爐；各種容量的煤粉發(fā)電鍋爐；單臺(tái)出力65t/h以上燃油發(fā)電鍋爐以及各種容量的燃?xì)廨啓C(jī)組的燃煤電廠。
（2）標(biāo)準(zhǔn)屬性
我國(guó)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)與美國(guó)、歐盟的排放標(biāo)準(zhǔn)類似，都是必須嚴(yán)格遵守的最低要求的標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)省級(jí)人民政府可以制定嚴(yán)于國(guó)家的地方排放標(biāo)準(zhǔn)；美國(guó)州政府可以制定嚴(yán)于聯(lián)邦政府的地方排放標(biāo)準(zhǔn)；歐盟各國(guó)可以制定嚴(yán)于歐盟的國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
（3）控制措施
從NOX的排放標(biāo)準(zhǔn)限值，就可知其NOX控制措施。如以美國(guó)火電廠NOX的排放標(biāo)準(zhǔn)為例，1997年7月9日以前建設(shè)的電廠，其NOX的排放限值是基于熱量輸入給出的，標(biāo)準(zhǔn)限值不僅考慮到燃料的種類、性質(zhì)，甚至考慮了燃料的產(chǎn)地，全部是基于低NOX燃燒技術(shù)來(lái)控制NOX排放。1997年7月9日以后建設(shè)的電廠，則在低NOX燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上，還需加裝煙氣脫硝裝置，標(biāo)準(zhǔn)限值不再考慮燃料的種類與性質(zhì)，排放標(biāo)準(zhǔn)的限值是基于電能輸出給出的，因此也不再考慮電廠效率之間的差異。
從歐盟火電廠NOX的排放標(biāo)準(zhǔn)限值（表4）中可以看出，2002年11月27日以前獲得許可建設(shè)的電廠，對(duì)NOX的控制主要是基于較為先進(jìn)的低NOX燃燒，但對(duì)不在“偏遠(yuǎn)地區(qū)”的電廠，對(duì)于燃用低揮發(fā)份的煤，則需要同步加裝煙氣脫硝裝置。對(duì)于2002年11月27日以后獲得許可建設(shè)的100MW以上的電廠，則全部需在低NOX燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上，加裝煙氣脫硝裝置。
需要特別指出的是，由于歐盟成員國(guó)較多，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差異較大，有些國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)要比歐盟的標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格得多，如德國(guó)1984年8月5日就通過(guò)了較為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表6），燃煤電廠普遍要求加裝煙氣脫硝裝置。
表6 德國(guó)電廠NOX排放標(biāo)準(zhǔn)（1984年8月5日）
|
電廠燃料 |
新建電廠 |
原有電廠 |
|
固體 |
液體 |
氣體 |
固體 |
液體 |
氣體 |
|
標(biāo)準(zhǔn)值 |
200 |
150 |
100 |
200 |
150 |
100 |
我國(guó)1997年1月1日開(kāi)始對(duì)1000t/h以上的電站鍋爐，采用低NOX燃燒技術(shù)控制NOX，但執(zhí)行不是很到位。2004年1月1日起，對(duì)火電廠NOX實(shí)施較為嚴(yán)格的低NOX燃燒控制。目前在國(guó)家法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)層面尚未要求加裝煙氣脫硝裝置，但正如美國(guó)1997年以前、歐盟2002年以前就有較多的煙氣脫硝裝置一樣，我國(guó)目前也有較多的煙氣脫硝裝置投入運(yùn)行，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到2007年底已有34家電廠的74臺(tái)機(jī)組上已建成或正在建設(shè)煙氣脫硝裝置，總裝機(jī)容量達(dá)到3635萬(wàn)千瓦。
3 對(duì)我國(guó)火電廠NOX排放標(biāo)準(zhǔn)與控制措施的建議
3.1 欠發(fā)達(dá)地區(qū)以低NOX燃燒為控制原則，發(fā)達(dá)地區(qū)應(yīng)同步加裝煙氣脫硝裝置
我國(guó)與歐盟較為相似，區(qū)域遼闊，地區(qū)發(fā)展水平差異較大，欠發(fā)達(dá)地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)水平、技術(shù)水平、管理水平、公眾對(duì)電價(jià)的承受能力都相對(duì)稍低，因此建議這些區(qū)域的火電廠以低NOX燃燒為控制原則；發(fā)達(dá)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)水平與歐盟發(fā)達(dá)國(guó)家的上世紀(jì)90年代水平已經(jīng)相當(dāng)，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)，因此應(yīng)同步加裝煙氣脫硝裝置，這些地區(qū)也具有相應(yīng)的承受能力。
3.2 國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于新建電廠的排放限值應(yīng)與煤質(zhì)無(wú)關(guān)
美國(guó)1997年7月9日和歐盟2002年11月27日以后新、擴(kuò)、改建火電廠的NOX排放標(biāo)準(zhǔn)限值與燃煤揮發(fā)份均沒(méi)有關(guān)系，我國(guó)目前的GDP總量已居世界第4位，因此對(duì)于新建電廠的NOX排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)刪除所有與煤質(zhì)有關(guān)的要求，但對(duì)于不同地區(qū)的燃煤電廠還應(yīng)考慮上面提到的控制原則。
3.3 現(xiàn)有機(jī)組NOX的排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)在考慮地區(qū)、容量和時(shí)段的基礎(chǔ)上分別制定
對(duì)現(xiàn)有機(jī)組應(yīng)按不同時(shí)段、不同區(qū)域并結(jié)合機(jī)組規(guī)模分別給出排放限值。對(duì)于發(fā)達(dá)地區(qū)的大容量機(jī)組應(yīng)考慮逐步加裝煙氣脫硝裝置；對(duì)于欠發(fā)達(dá)地區(qū)的大容量機(jī)組主要應(yīng)立足于低NOX燃燒技術(shù)改造。對(duì)于中小機(jī)組，應(yīng)主要立足于關(guān)停。
參考文獻(xiàn)
- 【1】國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局．燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13223-1991）．1991
- 【2】國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局．火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13223-1996）．1996
- 【3】國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局．火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13223-2003）．2003
- 【4】EPA．Standards of Performance for Fossil-Fuel-Fired Steam Generators for Which Construction Is Commenced After August 17, 1971．
- 【5】EPA．Standards of Performance for Electric Utility Steam Generating Units for Which Construction is Commenced After September 18, 1978．
- 【6】EPA．Revision of Standards of Performance for Nitrogen Oxide Emissions from New Fossil-Fuel Fired Steam Generating Units．1998
- 【7】EPA．Standards of Performance for Electric Utility Steam Generating Units．2006
- 【8】 EU．Directive 88/609/EEC on the limitation of emissions of certain pollutants into the air from large combustion plants．1988
- 【9】EU．Proposal for a Council Directive amending Directive 88/609/EEC on the limitation of emissions of certain pollutants into the air from large combustion plants．1998
- 【10】EU．On the Limitations of Certain pollutants into the Air From Large Combustion Plants, DIRECTIVE 2001/80/EC OF THE EUROPEAN PALIAMENT AND OF CONCIL． 2001
| 
