淺議如何提高火電廠煙氣脫硝技術的經濟效益
環境保護部與國家質量監督檢驗檢疫總局在2011年7月聯合發布了《火電廠污染物排放標準》，明確規定氮氧化物排放控制在100mg/Nm3以內。在日益嚴格的環保排放控制要求下，我國火電廠普遍使用的爐內低氮氧化物燃燒技術已經無法滿足實際需求，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的基礎上，就如何提高火電廠煙氣脫硝技術的經濟效益進行探討。
1.火電廠常用的煙氣脫硝技術
1.1選擇性催化還原技術
選擇性催化還原技術（SCR）就是將還原劑氨氣噴入鍋爐省煤器下游300~400℃的煙道內，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，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煙氣脫硝系統最早采用的脫硝還原劑，前幾年在國內火電廠使用較多。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，使用前需要將其轉回到氨，然后再用于SCR煙氣脫硝系統。
1.2非選擇性催化還原技術
非選擇性催化還原技術（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℃的區域內，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、占地面積小且建設周期短。
1.3SNCR與SCR混合煙氣脫硝技術
SNCR與SCR混合煙氣脫硝技是SNCR工藝的還原劑噴入爐膛技術同SCR工藝利用逃逸氨進行催化反應結合起來，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，準確地試驗和調節輔助氨噴射可以改善氨在反應器中的分布。SCR與SNCR混合煙氣脫硝技術將SCR技術和SNCR工藝有效的結合起來，不但節約了成本，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的原理及特點進行了闡述，下表為三種技術的綜合比較：
2.提高火電廠煙氣脫硝技術經濟效益的建議
從國民經濟評價角度而言，火電廠設置煙氣脫硝系統，雖然會增加年運行成本，但會大幅度降低NOX排放，有助于改善當地大氣環境質量，為區域NOX減排做出一定貢獻。但火電廠經營的一大目的就是提高經濟效益，但目前火電廠使用煙氣脫硝技術的一大事實是，無論怎么提高機組年利用小時數，都無法改變NOX治理成本高于排污成本的現狀。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的經濟效益：
第一，積極推廣低氮燃燒技術。低氮燃燒技術一般是指空氣分級燃燒技術、燃料分級燃燒技術和低氮燃燒器等。采用低氮燃燒技術能顯著降低爐內氮氧化物生成，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后脫硝系統入口NOX濃度一般能控制在400mg/m3以內，但低氮燃燒技術目前在我國還處于起步階段，很多關鍵技術還不夠成熟，關鍵設備還有待于國產化，這也是我們未來相關工作者需要努力解決的問題。
第二，火電廠要盡量減少設備改造，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施，確保減排政策調整時能夠最大限度減少對原設備的改造，通過降低設備投資來提高經濟效益，另一方面，從排污權交易的角度而言，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，在企業審批的氮氧化物排放總量中結余一定的指標來進行市場交易，將企業減排負擔變為盈利的資源，與脫硝不利超出審批指標的企業進行排污指標交易而獲利。
第三，貫徹落實國家發改委《關于疏導環保電價矛盾有關問題的通知》（發改價格[2014]1908號）。2014年國家發展改革委員引發了《關于疏導環保電價矛盾有關問題的通知》（發改價格[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，適當降低燃煤發電企業上網電價，用于進一步疏導環保電價矛盾。此次電價調整，全國燃煤發電企業標桿上網電價平均每千瓦時降低0.93分錢，重點用于對脫硝、除塵環保電價矛盾進行疏導。《通知》要求發電企業與煤炭企業切實采取有效措施，將發電用煤價格維持在合理區間，防止出現過度下跌，以促進煤炭、電力行業協調發展。近年來，在環保電價政策支持下，火電廠積極開展脫硝、除塵設施改造，而此次電價調整，將有利于環保電價及時結算，支持火電廠開展脫硝、除塵改造，改善大氣質量。
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，火電廠面臨的經營壓力日益加劇，資金的緊缺使絕大多數火電廠不愿投資煙氣脫硝裝置，而金融系統為了保證其收益，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，促使煙氣脫硝關鍵設備的國產化。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企業的支持力度，使更多的企業能夠生成具有自主知識產權的催化劑產品，這就會加劇生產企業間的商業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的經濟效益。
3.小結
實踐表明，單獨依靠提高機組利用小時數來改變火電廠氮氧化物治理成本高于排污成本的現狀是不現實的，為此筆者認為國家應該出臺降低脫硝工程貸款利率、增大脫硝上網電價、調整排污費收費標準、許可排污權交易等一系列政策，盡量增加火電廠煙氣脫硝的經濟效益。
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