日本氮氧化物總量控制帶來哪些啟示?
為推進我國氮氧化物的總量控制工作，加強中日雙方在此領域的交流與合作，受日本環境省的邀請，環境保護部污染物排放總量控制司組織中國環境科學研究院、環境保護部環境規劃院及清華大學的專家一行6人，于2009年12月1日~5日赴日本考察氮氧化物的總量控制情況。這次考察帶給我們不少有益的啟示，日本的一些經驗值得我國借鑒。
日本氮氧化物總量控制法規和政策體系
日本從20世紀60年代進入經濟迅速發展時期，氮氧化物污染問題越來越突出，為此出臺了多個有關氮氧化物總量控制的政策和法規。
(一)法規體系
日本具有比較完備和規范的環境法規標準體系，并依據經濟發展需要和環境污染主要矛盾及其變化情況，適時地制定、調整和完善相應的環境保護法規和標準。日本環境保護的基本法規為《環境基本法》，它規定了國家對環境保護的基本管理制度和措施，確立了對整體環境(包括環境污染、生態環境、自然資源等)進行保護的法律框架。在《環境基本法》中，涉及氮氧化物控制的法規主要有《大氣污染防止法》和《汽車氮氧化物、PM法》。
(二)控制標準
日本于1973年制定了有關二氧化氮的環境標準，同時在《大氣污染防止法》中根據煙氣排放設備種類不同設定了不同的排放標準。至1983年先后5次修訂，排放限制不斷加嚴。在移動源氮氧化物排放標準方面，日本從1966年開始對汽車排放進行控制，1971年在《大氣污染防止法》中增加了機動車氮氧化物排放控制指標，根據機動車類型、短期目標和長期目標規定了不同的限值。日本機動車排放法規限值分最高值和平均值兩種。其中，每一輛車的排放量不得超過最高值，每一個季度測得的各輛車的平均值不得超過排放法規規定的平均值限值。1981年，日本將氮氧化物增加為總量控制指標。
(三)公害防止協定
日本《大氣污染防止法》規定，地方政府可以根據當地的環境質量狀況及具體要求與污染物排放者簽訂公害協議，確定污染防治的措施和發生污染事故時的應急對策？梢砸幎ū葒腋鼑栏竦呐欧趴刂埔蠛团欧艠藴，規定了污染物排放者必須采用最新的污染防治技術和對污染的區域防治應承擔的義務。在日本，《公害防止協定》與法律和地方條例并列成為第三種防治污染的強有力的行政控制手段，充分發揮了地方在實施污染控制時的主動性。
(四)氮氧化物總量控制
日本氮氧化物總量控制采用的是重點控制區域與重點排放源相結合的技術路線。1981年，日本在工廠密集的東京都、神奈川縣、大阪府三大地區對氮氧化物固定源實施了總量控制之后，氮氧化物污染得到一定控制，但大都市二氧化氮的環境空氣質量達標率仍舊較低。1992年，日本實行了機動車氮氧化物總量控制，實施了改進車輛行駛狀態及對車型進行限制的措施。實行機動車氮氧化物總量控制后，到2005年總量控制區內氮氧化物的排放量比1997年下降了32％，空氣質量得到明顯改善。
日本制定氮氧化物總量控制目標以二氧化氮濃度達標率作為依據，由地方政府利用模型模擬出這一地區環境達標所允許的排放總量和削減總量，據此制定總量削減計劃和總量控制標準，并將排放總量和削減量指標分配給各排污單位。
總量控制目標是否完成，主要依據區域的環境質量是否達到大氣環境質量標準來判定。日本環境省一般只負責對地方政府的技術指導和資金支持，由地方政府具體負責核定總量控制目標的完成情況，結果向環境省報告。2010年是目標考核年，從現在的初步評判結果看，東京都部分地區今年可能無法完成總量控制目標，地方政府部門正在采取相應的應對措施。
企業實施的氮氧化物控制技術及管理情況
(一)火電行業氮氧化物控制已處于世界領先水平
日本火電廠發電量僅次于美國和中國，居世界第三位，其中燃煤發電量占總發電量的比例約為27％。日本大氣污染物排放標準規定的對象是超過某一量值的煙氣量，當煙氣量小于70萬Nm3/h時，燃煤火力發電鍋爐的氮氧化物最高允許排放濃度為250ppm(513mg/Nm3)，當煙氣量大于70萬Nm3 /h時，最高允許排放濃度為200ppm(410mg/Nm3)。隨著火電行業氮氧化物排放控制技術的發展與進步，到2000年以后，燃煤火力發電廠氮氧化物的實際排放水平已降至20ppm(41mg/Nm3)以下。
碧南火力發電廠的總裝機容量為410萬千瓦，一直保持著去除二氧化硫、氮氧化物的世界最高水平，單位發電量二氧化硫排放量為0.06克/千瓦時，氮氧化物的排放量為0.09克/千瓦時，僅為日本平均水平的30％。其對氮氧化物等污染物的排放采取全過程控制，主要措施有3種:對使用的煤炭進行嚴格配比，保證煤炭含氮率在0.7％~2.2％之間；投入大量資金和技術對污染物進行處理。如采用石灰石—石膏濕法、低氮燃燒技術、干法催化還原和靜電除塵法對 100％的煙氣量進行脫硫、脫硝和除塵處理，氮氧化物去除效率達到90％以上；通過提高熱效率和減少電力傳輸與分配中的損失來減少發電的能源消耗，既節約了能耗，又有效降低了二氧化硫、氮氧化物等的排放。
電源公司磯子火力發電廠的一號、二號發電機組分別在1967年和1969年投產。在一號機組投入運行前，電源開發株式會社在1964年12月與磯子火力發電廠所在的橫濱市簽署了《公害防止協定》。企業與地方政府通過事先簽署協定來防止公害，在當時的日本尚屬首例，這種方式被稱為“橫濱方式”。地方政府為確保當地居民的健康，規定其氮氧化物的排放值應小于13ppm，嚴于國家規定的200ppm。磯子火力發電廠氮氧化物控制主要采用的是二級燃燒方式、低氮氧化物燃燒器和干式排煙脫硝裝置，去除率達85％以上。同時，安裝了日本國內首個干式排煙脫硫裝置，主要采用活性炭吸附法，在脫硫環節仍有去除氮氧化物的作用，脫除效率達30％。
(二)水泥窯氮氧化物減排技術已經成熟
日本水泥窯氮氧化物的控制技術主要為低氮燃燒技術，第一種是在水泥窯頭應用低氮氧化物燃燒器。日本開發了一種太平洋多用途(T M P )燃燒器，通過燃料快速升溫促進揮發成分釋放，來源于揮發部分的中間物質使還原氮氧化物的區域得到擴大，在不影響產量、爐渣品質的情況下比普通低氮燃燒器降低 25％~30％的氮氧化物產生量。目前低氮燃燒器已實現產業化。第二種是預熱器的低氮氧化物技術。對于SF型的分解爐，主要是在窯尾分解爐和管道中應用階段燃燒技術來降低氮氧化物的生成。對于RSP型分解爐，主要是通過旁通管降低爐內空氣比來還原氮氧化物從而降低其濃度。目前此種技術已經成熟，但成本將會很高，日本仍處于試驗階段。此外，應用化學脫硝法減少水泥行業氮氧化物排放。
太平洋水泥熊谷工廠在氮氧化物控制方面，主要采取以下3種方式降低水泥窯氮氧化物的排放:一是空氣二級燃燒，二是采用高效率的TMP燃燒器，三是尾部添加尿素。日本規定水泥氮氧化物的國家排放標準為480ppm，而太平洋水泥熊谷工廠的實際排放濃度在340ppm以下。
(三)多種措施降低日本機動車氮氧化物的排放
日本機動車是氮氧化物排放的最大貢獻源，主要來自于重型柴油車和輕型汽油車。輕型車控制技術主要包括電子燃油噴射、氧傳感器、閉環三元催化轉化器控制裝置等。柴油車氮氧化物控制，從技術的范疇看主要從內燃機技術、內燃機外排放控制技術、改善燃油品質方面著手。
五十鈴汽車公司采用多種有效方式來降低機動車污染物排放。注重發動機單體污染物排放控制技術的研發，包括發動機主體和后處理技術兩部分；積極開發混合動力車等新型環保車，比傳統汽車節油5％~6％；改善燃料品質及發展環境性能優越的二甲醚、壓縮天然氣等新型燃料；推進經濟駕駛普及，對相關人員進行培訓。經過十幾年的推廣測試，節能效果平均在26％，相應地減排二氧化碳和氮氧化物各26％。
帶給我們的有益啟示
(一)我國開展氮氧化物總量控制工作迫在眉睫
日本的氮氧化物總量控制經驗表明，總量控制制度對降低污染排放、改善空氣質量發揮了至關重要的作用。近年來我國氮氧化物排放總量持續增長。根據普查數據，2007年全國氮氧化物排放量為1797萬噸(環統排放量為1643萬噸)，預計到2010年將達2000萬噸左右，如不加以控制，將很快超過二氧化硫排放量，并可能部分抵消二氧化硫減排帶來的環境效益，“十二五”全面開展氮氧化物污染防治工作已經迫在眉睫。
日本在制定總量控制目標時，運用預測模型來估算達到環境目標的區域氮氧化物削減量，并對削減效果進行評估，對總量削減計劃的職責和技術性事項進行詳細的立法規定，地方政府與企業簽訂《公害防止協定》，制定了嚴格的排放標準，建立了嚴格的管理機制，這些是保證總量控制取得成功的關鍵，這些經驗值得我國借鑒，F階段我國在制定氮氧化物總量控制目標時，還難以建立排放目標與環境質量精確的對應關系，但在總量大規模削減后，今后的控制路線可以仿照日本依據環境容量來制定排放總量；在控制措施上，我國采取國家統一規定、地方具體實施的模式，這與日本的管理模式基本一致，但我們的目標責任制與日本的《公害防止協定》相比，缺乏立法強制性，使其實施效率降低，因此我國可適當借鑒日本的經驗，由地方政府與各企事業單位簽訂污染減排協議，發放排污許可證，充分發揮地方政府的作用；在總體路線上，“十二五”我國氮氧化物的控制需充分考慮我國當前的大氣環境形勢及氮氧化物的環境影響特征，進入以環境質量控制為切入點的大規模削減階段，在走全國總量控制路線的基礎上突出重點區域和重點行業。
(二)加強電力行業以外的水泥等行業的氮氧化物總量控制是實現氮氧化物減排的重要環節
我國水泥行業氮氧化物的排放占總排放的10％，是氮氧化物的重要排放源，未來隨著水泥行業淘汰落后產能工作的推進，新型干法窯的使用比例將大幅增加，在提高能源使用效率的同時，氮氧化物的排放也會顯著增加，而水泥行業尚未開展有效的氮氧化物控制工作。根據日本的經驗，應用LNB＋SNCR，水泥行業氮氧化物排放濃度將會降低80％，具有脫硝投資少、產出大、環境效益高的特點。因此，應加強水泥等行業氮氧化物減排的適用技術推廣和應用，并通過制定相關規范和導則加大政策導向作用，根據水泥窯的現狀和特性，在有條件的地區和企業開展水泥窯等氮氧化物減排工作。
(三)對機動車實行氮氧化物總量控制是重要組成部分
在我國，機動車是氮氧化物的第二大排放源，開展機動車氮氧化物總量控制對改善城市環境質量具有至關重要的作用。對機動車氮氧化物的總量控制，首先要從控制油品等級入手，盡快明確國家、地方控制標準和要求。日本車用柴油的硫含量已由2003年的50ppm降至10ppm。而我國強制性國標規定的硫含量為 2000ppm，致使先進的氮氧化物控制技術在我國硫含量偏高條件下難以應用。目前，我國機動車生產企業已經具備制造滿足國Ⅳ排放標準機動車能力，加快車用燃油低硫化已成為當務之急。
(四)迫切需要開發適合國情的氮氧化物削減技術
盡管我國已有機動車尾氣和電廠煙氣脫硝控制技術，但柴油車氮氧化物控制技術方面國內尚無成熟的商業化后處理技術，火電廠煙氣脫硝的一些關鍵技術仍受制于國外，工業鍋爐/窯爐的低氮燃燒技術及煙氣脫硝研究與應用也處于小規模試驗階段，因此我國應對氮氧化物控制技術研究及產業化給予更多支持及優惠政策，鼓勵自主知識產權技術產學研聯合研發，盡快推動國內氮氧化物控制技術規模示范應用及產業化，為我國氮氧化物的排放控制提供技術支持及管理依據。
(五)加大氮氧化物減排考核和信息公開力度是重要措施
日本企業在執行政府環保法規和減排要求方面自覺性非常強，除嚴格的執法處罰和考核外，信息公開和群眾監督是非常重要的措施。我國要借鑒二氧化硫減排的考核要求，并加大信息公開力度。要求重點企業自行公開減排任務完成情況，地方政府公開本地區減排完成情況和列入減排計劃的企業完成情況，國家定期或不定期公布減排完成情況好或差的企業及地區名單，接受群眾和輿論監督，促進減排目標任務完成。
作者:環境保護部總量司于飛、吳險峰；中國環境科學研究院柴發合；中國環境規劃院楊金田、蔣春來；清華大學田金平
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
