江苏燃气电厂环保现状及应对趋势

大气温度对氮氧化物排放影响趋势存在差异，A电厂环境温度升高，氮氧化物浓度有升高的趋势;B电厂氮氧化物浓度升高趋势不明显;C电厂氮氧化物浓度先升高再降低。目前由于外界环境较难控制，燃气轮机基本为被动应对，同时通过大气湿度来降低氮氧化物浓度的空间有限(5～10mg/m3)，因此建议作为辅助降氮手段应用。

综上所述，通过对氮氧化物排放的影响因素分析，省内现有本体燃烧技术的降氮能力差异不大，但较难实现全负荷低氮排放，并受到自身出力、安全性等因素约束以及受到外界温度、湿度变化影响，降氮空间有限。随着未来几年江苏省环保标准的提高，燃气电厂还应考虑加入其它降氮措施。

3降氮技术路线的研究

国内现有降氮技术路线主要为加装SCR和燃气轮机本体改造，两项技术部分关键参数对比如表5。加装SCR影响机组的效率;在烟气温度达到反应要求条件下即可实现脱硝;同时存在脱硝效率较难达到设计值、燃气电厂用脱硝催化剂尚未国产化等问题。燃烧器升级改造较难实现全负荷低氮排放。

由表5可知，加装SCR脱硝系统的技术可靠，性价比更高，但仍需要解决脱硝效率偏低和国产催化剂等问题。因此，针对江苏省燃气电厂降氮技术路线开展研究，还应结合燃气电厂环保设施现状，并考虑机组的排放差异。根据调研，在不同排放水平下，江苏省燃气机组预留SCR的情况如图8所示。

假设江苏省在役燃气电厂需要将氮氧化物排放浓度降低至30mg/m3以下，则57%的50-40档燃气机组无法选择SCR脱硝，86%的40-30档燃气机组无法选择SCR脱硝。因此，江苏省燃气电厂需要根据实际情况采用合适的降氮技术手段。

结合江苏省调研情况及现有脱硝技术现状，对脱硝技术路线提出以下几点建议:

(1)针对未预留SCR安装位置的燃气电厂，建议可在锅炉侧加装直喷氨脱硝系统或在燃气轮机侧升级低氮燃烧器。

(2)针对预留空间不足的燃气电厂，建议在锅炉侧优化烟气流场的基础上加装SCR脱硝系统，确保脱硝效率达到50%以上，同时在燃气轮机侧通过燃烧调整提高排气中污染物浓度均匀性;在燃气轮机电厂投产较早、低氮燃烧器等级较低的情况下，可考虑升级低氮燃烧器。

(3)针对预留空间充足的燃气电厂，建议综合考虑SCR脱硝和燃气轮机改造的技术潜力和经济成本来选择降氮措施。从目前技术和经济指标分析，加装SCR脱硝系统初投资低，运行后可满足更严的地方标准要求，可优先考虑。

4燃气电厂环保趋势分析

为规范燃气轮机发电机组污染物排放水平，2011年我国发布了《火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011》(以下简称“国家标准”);随后部分经济发达地区也相继发布地方标准或出台政策要求:2011年年底北京发布《固定式燃气轮机大气污染物排放标准DB11847-2011》;2017年深圳市人民政府发布一号文《深圳市大气环境质量提升计划(2017—2020年)》，进一步降低燃气轮机发电机组氮氧化物排放限值，具体情况如表6所示。

目前，欧美发达国家早已对燃气发电的污染物排放水平实施严格控制，以美国为例，通过低氮燃烧+SCR脱硝技术(与国内主流技术相同)，燃气轮机出口可达到30mg/m3排放水平，SCR脱硝效率高至80%，最终实现氮氧化物(2×10负6次方～5×10负6次方的排放水平，这说明燃气电厂进一步降低氮氧化物的技术可行性。

同时，作为沿海经济发达地区的江苏环境容量小，公众对环境污染十分关注。因此，随着装机容量的日益递增，江苏省燃气发电行业的环保减排工作将受到足够重视，地区性污染物排放标准将进一步提高。

假设将氮氧化物排放浓度统一定为30mg/m3，根据本文图2，则有54%的燃气机组需要采取进一步降氮措施;根据本文图3，假设制定统一标准，则需要加装降氮设施的主要为F级机组;根据图8，机组SCR预留情况存在差异，应区别对待。基于以上分析，本文作者对未来江苏省燃气电厂氮氧化物排放限值预测如下:

5江苏省典型案例分析

江苏省内燃气电厂数量众多，氮氧化物排放水平和环保装置运行现状差异较大。由于江苏省西门子SGT5-4000F机组较多，因此，选取江苏国信协联燃气轮机电厂(简称“协联电厂”)作为典型案例加以分析。

5．1环保设施现状与环保排放水平

协联电厂采用西门子SGT5-4000F(4+)型燃气轮机，采用环形燃烧室。根据以往项目经验，西门子9F级机组NOx排放浓度偏高、浓度场不均匀，属于该级别中NOx控制难度较大的机组。如图9，该31机组氮氧化物排放水平处在50-40档。

同时，协联电厂余热锅炉采用立式布置，锅炉内预留有SCR脱硝空间，预留距离约5.65m，预留空间较为理想。

5．2降氮目标和潜力分析

依据本文表7对江苏省燃气机组排放限值的预测，协联电厂氮氧化物浓度需降至25mg/m3以下。

根据本文表5，该电厂降氮技术有两种选择:SCR脱硝技术和燃烧器升级改造。与燃烧器升级改造相比，在脱硝效率能够保障的条件下(50%～60%)，SCR脱硝后的排放水平不仅能满足未来排放限值，而且指标更优。经测算，改造后每台机组每年将减排氮氧化物200t左右，环境效益明显。同时，由于SCR脱硝技术成熟，国内应用案例较多，因此本文推荐选择SCR脱硝技术。

5．3项目前景与困难分析

进一步降低燃气电厂氮氧化物排放，将不仅提升江苏省大气环境质量，同时也可解决电力环保产业的关键技术问题，例如解决高NOx排放浓度、高浓度场和温度场分布不均匀的NOx排放控制问题，突破SCR系统脱硝效率低、氨逃逸率高的技术难题，提升国内燃气轮机电厂脱硝催化剂国产化水平等。为降低燃气轮机电厂氮氧化物超低排放的实施成本，对需要SCR改造的同类型机组提供借鉴和参考，建议选择1～2台已具条件的机组进行工程示范。

目前，江苏省燃气电厂普遍处在保本微利状态，为响应国家和地方逐步加严的环保标准，对环保设施实施升级改造势必在一定程度上加重电厂经营压力。同时每年还需考虑一定运行成本。

因此，为促进江苏省燃气发电的高效和清洁发展，建议相关部门对前期实施脱硝示范的燃气电厂提供一定政策扶持和经济补贴，同时在新标准出台后对燃气电厂提供连贯的政策支持，以缓解电厂经济效益与环境效益的突出矛盾。

6结论与建议

6．1结论

(1)与已实现“超低排放”的燃煤电厂相比，江苏省燃气电厂在二氧化硫和粉尘排放方面仍具有明显的环保优势，但氮氧化物排放优势已受到省内超低排放燃煤机组的挑战。

(2)三家主机厂商的低氮燃烧技术差异不大，但由于需平衡出力、安全、效率等多方面因素，同时受到大气温度、湿度影响，江苏省现有燃气轮机低氮燃烧技术降氮潜力有限。

(3)相比燃气轮机燃烧器升级改造，燃气电厂加装SCR脱硝系统的案例更多，性能更可靠，性价比更高。

(4)燃气电厂需考虑现有机组环保排放水平及环保设施运行现状，综合分析现有脱硝手段的技术和经济可行性，选择更合适的降氮技术路线。

(5)江苏省燃气电厂氮氧化物排放标准加严是大势所趋，同时省内燃气电厂还应关注机组启停阶段的黄烟问题及全负荷氮氧化物减排问题，做好降氮技术储备。

6．2建议

在燃气轮机进一步降低氮氧化物排放的大趋势下，本文提出以下建议:

(1)我省燃气电厂应密切跟踪国家及地方环保政策的变化趋势，提前做好相关技术准备。

(2)在新标准出台前，建议新建电厂应提前预留SCR脱硝系统的合理安装位置。

(3)燃气轮机行业内相关科研机构、主机厂商等单位应加强产学研力度，进一步优化SCR脱硝技术，提高脱硝效率，降低初投资成本，特别是加快国产催化剂研发进度，促进产业化应用。

(4)建议各级环保部门应合理借鉴国外燃气电厂NOx排放标准和先进管理经验，充分调研国内燃气电厂环保现状，合理调整新的环保标准。

(5)江苏省应对排放水平优于国家标准的燃气电厂给予一定的电价补贴或利用小时奖励，以调动燃气电厂减排积极性。