燃用天然气锅炉nox的排放特征与管理控制

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1、环境污染与防治第31卷第l1期2009年l1月燃用天然气锅炉NOx的排放特征与管理控制*姚芝茂武雪芳滕云李俊王晟王宗爽段宁(中国环境科学研究院环境标准研究所，北京100012)摘要以64台燃用天然气锅炉(≤30MW)NOx排放实测数据为基础，通过统计分析方法，研究了NOx的排放特征。通过对比分析，探讨了中国燃用天然气锅炉NOx排放控制与管理现状，讨论了进一步加强中国燃用天然气锅炉NOx排放管理控制的可能性与可行性，并提出了相应的管理控制建议。结果表明，NOx平均排放质量浓度为243mg／m，基于燃料消耗量的平均排

2、放因子为27．83kg／万m3，基于燃料发热量的平均排放因子为76．89ng／J。建议采取分阶段控制的方式，逐步提高NOx排放限制，从而实现控源减排目标关键词天然气，锅炉氮氧化物排放因子排放特征管理控制NO是一类重要的大气环境污染物，对大气环1材料与方法境和气候变化产生重要的负面影响[1]。此外，NO1．1仪器本身还会直接或间接地威胁人体健康]。燃料燃烧Testo350烟气分析仪(德国德图集团公司)；过程是大气环境中NO的主要来源之一。在燃烧KM900烟气分析仪(英国凯恩公司)。过程生成的NO中，NO占95以上，

3、其余为NO1．2监测技术要求及少量的N0。燃烧过程生成的N0由3个部分烟气采样方法、采样点位布设等依据《固定污染构成：燃料型NOx(Fuel—NO)、热力型NO源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB／T16157—1996)；锅炉运行的热工性能测试依据《工(Thermal—N0x)和快速型NOx(Prompt—NOx)[4,53。业锅炉热工性能试验规程》(GB／T10180-2003)；由于天然气中氮的含量很低，燃烧过程中所生成的NOx浓度的表示与折算依据《锅炉大气污染物排放燃料型N0x很少，一般忽略不计

4、。因此，天然气燃标准》(GB13271—2OO1))，NO以NO计，折算至烧过程中生成的NO主要由热力型NO和快速型过量空气系数为1．2的标态于烟气质量浓度。NO2个部分组成。天然气作为燃煤、燃油的清洁1．3NO排放因子的计算替代燃料，近年来在全球一次能源结构中的比例逐(1)基于燃料消耗量的排放因子年上升，且有加速发展的趋势。我国“西气东输”工以每燃烧1万m。天然气所排放No的质量程的实施，标志着中国城市燃气的天然气时代已经(以NO。计)来表示，其计算式为：来临。作为锅炉燃料，天然气与燃煤、燃油相比，其堕㈩瓯一燃

5、烧过程产生的颗粒物、二氧化硫等污染物显著降低，唯有NO的排放量是在同一个数量级上[6-83。式中：EF为基于燃料消耗量的NO排放因子，kg／万m。；cN¨为NOx排放质量浓度，mg／m。；Q为随着天然气工业的迅猛发展，天然气燃烧产生的锅炉标态干烟气量，m。／h；B为天然气燃料消耗量，NOx的环境污染问题不容忽视。因此，研究天然气m。／h。燃烧过程中N0的排放特征以及相应的管理控制(2)基于燃料发热量的排放因子策略，对于未来我国能源工业发展和实现控源减排以天然气燃烧放出每单位热量所排放NOx的目标具有重要的环境与社

6、会意义。质量(以NO计)来表示，其计算式为：本研究通过对燃用天然气锅炉NO排放实测巩一。(2)数据的分析，研究了我国天然气锅炉燃烧过程中N0的排放特征，并提出了相应的管理控制对策。式中：EF为基于燃料发热量的NO排放因子，第一作者：姚芝茂，男，1964年生，副研究员，博士，主要从事环境标准及污染物排放控制研究。*第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数核算项目“工业锅炉(含生活锅炉)产排污系数核算”课题。·88·姚芝茂等燃用天然气锅炉NO的排放特征与管理控制ng／J；H为天然气低位发热量，kJ／m。。出，在实测锅

7、炉出力范围内(≤30MW)，NO排放浓度、排放因子并未随锅炉实际出力的变化而呈现2结果与讨论有规律的改变，而是表现出较强的随机性。可以认∞殉柏如∞mO本研究共获得64台小型燃用天然气锅炉的有效为，在该实际出力范围内(≤30MW)，锅炉实际出实测数据。锅炉实际出力范围为0．21～30．27Mw，力对NO排放浓度、排放因子的影响不显著，No锅炉运行负荷接近i00。锅炉运行过量空气系数为排放浓度、排放因子的分布具有一定的随机性。1．03～1．43，平均为1．18。实测锅炉的地域分布涉及2．2NOx排放浓度与排放因子的累

8、积与区间概率北京、上海、新疆、重庆、甘肃、江西、陕西、青海、山东、资蕊诬广东、河北、安徽、河南、辽宁、江苏、湖南、四川17个以小于某一浓度值的锅炉数除以实测锅炉总省、市、自治区，覆盖广泛，具有一定的代表性。所测数，获得NO排放浓度的累积分布，结果见图4。锅炉均未采用任何NO技术控制措施。以小于某一排放因子的锅炉数除以实测锅炉总数，2．1NO排放浓度与排放因子随锅炉实际出力