大氣溫度對氮氧化物排放影響趨勢存在差異，A電廠環(huán)境溫度升高，氮氧化物濃度有升高的趨勢;B電廠氮氧化物濃度升高趨勢不明顯;C電廠氮氧化物濃度先升高再降低。目前由于外界環(huán)境較難控制，燃氣輪機基本為被動應(yīng)對，同時通過大氣濕度來降低氮氧化物濃度的空間有限(5～10mg/m3)，因此建議作為輔助降氮手段應(yīng)用。

綜上所述，通過對氮氧化物排放的影響因素分析，省內(nèi)現(xiàn)有本體燃燒技術(shù)的降氮能力差異不大，但較難實現(xiàn)全負荷低氮排放，并受到自身出力、安全性等因素約束以及受到外界溫度、濕度變化影響，降氮空間有限。隨著未來幾年江蘇省環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，燃氣電廠還應(yīng)考慮加入其它降氮措施。

3降氮技術(shù)路線的研究

國內(nèi)現(xiàn)有降氮技術(shù)路線主要為加裝SCR和燃氣輪機本體改造，兩項技術(shù)部分關(guān)鍵參數(shù)對比如表5。加裝SCR影響機組的效率;在煙氣溫度達到反應(yīng)要求條件下即可實現(xiàn)脫硝;同時存在脫硝效率較難達到設(shè)計值、燃氣電廠用脫硝催化劑尚未國產(chǎn)化等問題。燃燒器升級改造較難實現(xiàn)全負荷低氮排放。

由表5可知，加裝SCR脫硝系統(tǒng)的技術(shù)可靠，性價比更高，但仍需要解決脫硝效率偏低和國產(chǎn)催化劑等問題。因此，針對江蘇省燃氣電廠降氮技術(shù)路線開展研究，還應(yīng)結(jié)合燃氣電廠環(huán)保設(shè)施現(xiàn)狀，并考慮機組的排放差異。根據(jù)調(diào)研，在不同排放水平下，江蘇省燃氣機組預(yù)留SCR的情況如圖8所示。

假設(shè)江蘇省在役燃氣電廠需要將氮氧化物排放濃度降低至30mg/m3以下，則57%的50-40檔燃氣機組無法選擇SCR脫硝，86%的40-30檔燃氣機組無法選擇SCR脫硝。因此，江蘇省燃氣電廠需要根據(jù)實際情況采用合適的降氮技術(shù)手段。

結(jié)合江蘇省調(diào)研情況及現(xiàn)有脫硝技術(shù)現(xiàn)狀，對脫硝技術(shù)路線提出以下幾點建議:

(1)針對未預(yù)留SCR安裝位置的燃氣電廠，建議可在鍋爐側(cè)加裝直噴氨脫硝系統(tǒng)或在燃氣輪機側(cè)升級低氮燃燒器。

(2)針對預(yù)留空間不足的燃氣電廠，建議在鍋爐側(cè)優(yōu)化煙氣流場的基礎(chǔ)上加裝SCR脫硝系統(tǒng)，確保脫硝效率達到50%以上，同時在燃氣輪機側(cè)通過燃燒調(diào)整提高排氣中污染物濃度均勻性;在燃氣輪機電廠投產(chǎn)較早、低氮燃燒器等級較低的情況下，可考慮升級低氮燃燒器。

(3)針對預(yù)留空間充足的燃氣電廠，建議綜合考慮SCR脫硝和燃氣輪機改造的技術(shù)潛力和經(jīng)濟成本來選擇降氮措施。從目前技術(shù)和經(jīng)濟指標(biāo)分析，加裝SCR脫硝系統(tǒng)初投資低，運行后可滿足更嚴的地方標(biāo)準(zhǔn)要求，可優(yōu)先考慮。

4燃氣電廠環(huán)保趨勢分析

為規(guī)范燃氣輪機發(fā)電機組污染物排放水平，2011年我國發(fā)布了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2011》(以下簡稱“國家標(biāo)準(zhǔn)”);隨后部分經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)也相繼發(fā)布地方標(biāo)準(zhǔn)或出臺政策要求:2011年年底北京發(fā)布《固定式燃氣輪機大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)DB11847-2011》;2017年深圳市人民政府發(fā)布一號文《深圳市大氣環(huán)境質(zhì)量提升計劃(2017—2020年)》，進一步降低燃氣輪機發(fā)電機組氮氧化物排放限值，具體情況如表6所示。

目前，歐美發(fā)達國家早已對燃氣發(fā)電的污染物排放水平實施嚴格控制，以美國為例，通過低氮燃燒+SCR脫硝技術(shù)(與國內(nèi)主流技術(shù)相同)，燃氣輪機出口可達到30mg/m3排放水平，SCR脫硝效率高至80%，最終實現(xiàn)氮氧化物(2×10負6次方～5×10負6次方的排放水平，這說明燃氣電廠進一步降低氮氧化物的技術(shù)可行性。

同時，作為沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的江蘇環(huán)境容量小，公眾對環(huán)境污染十分關(guān)注。因此，隨著裝機容量的日益遞增，江蘇省燃氣發(fā)電行業(yè)的環(huán)保減排工作將受到足夠重視，地區(qū)性污染物排放標(biāo)準(zhǔn)將進一步提高。

假設(shè)將氮氧化物排放濃度統(tǒng)一定為30mg/m3，根據(jù)本文圖2，則有54%的燃氣機組需要采取進一步降氮措施;根據(jù)本文圖3，假設(shè)制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，則需要加裝降氮設(shè)施的主要為F級機組;根據(jù)圖8，機組SCR預(yù)留情況存在差異，應(yīng)區(qū)別對待。基于以上分析，本文作者對未來江蘇省燃氣電廠氮氧化物排放限值預(yù)測如下:

5江蘇省典型案例分析

江蘇省內(nèi)燃氣電廠數(shù)量眾多，氮氧化物排放水平和環(huán)保裝置運行現(xiàn)狀差異較大。由于江蘇省西門子SGT5-4000F機組較多，因此，選取江蘇國信協(xié)聯(lián)燃氣輪機電廠(簡稱“協(xié)聯(lián)電廠”)作為典型案例加以分析。

5．1環(huán)保設(shè)施現(xiàn)狀與環(huán)保排放水平

協(xié)聯(lián)電廠采用西門子SGT5-4000F(4+)型燃氣輪機，采用環(huán)形燃燒室。根據(jù)以往項目經(jīng)驗，西門子9F級機組NOx排放濃度偏高、濃度場不均勻，屬于該級別中NOx控制難度較大的機組。如圖9，該31機組氮氧化物排放水平處在50-40檔。

同時，協(xié)聯(lián)電廠余熱鍋爐采用立式布置，鍋爐內(nèi)預(yù)留有SCR脫硝空間，預(yù)留距離約5.65m，預(yù)留空間較為理想。

5．2降氮目標(biāo)和潛力分析

依據(jù)本文表7對江蘇省燃氣機組排放限值的預(yù)測，協(xié)聯(lián)電廠氮氧化物濃度需降至25mg/m3以下。

根據(jù)本文表5，該電廠降氮技術(shù)有兩種選擇:SCR脫硝技術(shù)和燃燒器升級改造。與燃燒器升級改造相比，在脫硝效率能夠保障的條件下(50%～60%)，SCR脫硝后的排放水平不僅能滿足未來排放限值，而且指標(biāo)更優(yōu)。經(jīng)測算，改造后每臺機組每年將減排氮氧化物200t左右，環(huán)境效益明顯。同時，由于SCR脫硝技術(shù)成熟，國內(nèi)應(yīng)用案例較多，因此本文推薦選擇SCR脫硝技術(shù)。

5．3項目前景與困難分析

進一步降低燃氣電廠氮氧化物排放，將不僅提升江蘇省大氣環(huán)境質(zhì)量，同時也可解決電力環(huán)保產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)問題，例如解決高NOx排放濃度、高濃度場和溫度場分布不均勻的NOx排放控制問題，突破SCR系統(tǒng)脫硝效率低、氨逃逸率高的技術(shù)難題，提升國內(nèi)燃氣輪機電廠脫硝催化劑國產(chǎn)化水平等。為降低燃氣輪機電廠氮氧化物超低排放的實施成本，對需要SCR改造的同類型機組提供借鑒和參考，建議選擇1～2臺已具條件的機組進行工程示范。

目前，江蘇省燃氣電廠普遍處在保本微利狀態(tài)，為響應(yīng)國家和地方逐步加嚴的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，對環(huán)保設(shè)施實施升級改造勢必在一定程度上加重電廠經(jīng)營壓力。同時每年還需考慮一定運行成本。

因此，為促進江蘇省燃氣發(fā)電的高效和清潔發(fā)展，建議相關(guān)部門對前期實施脫硝示范的燃氣電廠提供一定政策扶持和經(jīng)濟補貼，同時在新標(biāo)準(zhǔn)出臺后對燃氣電廠提供連貫的政策支持，以緩解電廠經(jīng)濟效益與環(huán)境效益的突出矛盾。

6結(jié)論與建議

6．1結(jié)論

(1)與已實現(xiàn)“超低排放”的燃煤電廠相比，江蘇省燃氣電廠在二氧化硫和粉塵排放方面仍具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢，但氮氧化物排放優(yōu)勢已受到省內(nèi)超低排放燃煤機組的挑戰(zhàn)。

(2)三家主機廠商的低氮燃燒技術(shù)差異不大，但由于需平衡出力、安全、效率等多方面因素，同時受到大氣溫度、濕度影響，江蘇省現(xiàn)有燃氣輪機低氮燃燒技術(shù)降氮潛力有限。

(3)相比燃氣輪機燃燒器升級改造，燃氣電廠加裝SCR脫硝系統(tǒng)的案例更多，性能更可靠，性價比更高。

(4)燃氣電廠需考慮現(xiàn)有機組環(huán)保排放水平及環(huán)保設(shè)施運行現(xiàn)狀，綜合分析現(xiàn)有脫硝手段的技術(shù)和經(jīng)濟可行性，選擇更合適的降氮技術(shù)路線。

(5)江蘇省燃氣電廠氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)加嚴是大勢所趨，同時省內(nèi)燃氣電廠還應(yīng)關(guān)注機組啟停階段的黃煙問題及全負荷氮氧化物減排問題，做好降氮技術(shù)儲備。

6．2建議

在燃氣輪機進一步降低氮氧化物排放的大趨勢下，本文提出以下建議:

(1)我省燃氣電廠應(yīng)密切跟蹤國家及地方環(huán)保政策的變化趨勢，提前做好相關(guān)技術(shù)準(zhǔn)備。

(2)在新標(biāo)準(zhǔn)出臺前，建議新建電廠應(yīng)提前預(yù)留SCR脫硝系統(tǒng)的合理安裝位置。

(3)燃氣輪機行業(yè)內(nèi)相關(guān)科研機構(gòu)、主機廠商等單位應(yīng)加強產(chǎn)學(xué)研力度，進一步優(yōu)化SCR脫硝技術(shù)，提高脫硝效率，降低初投資成本，特別是加快國產(chǎn)催化劑研發(fā)進度，促進產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

(4)建議各級環(huán)保部門應(yīng)合理借鑒國外燃氣電廠NOx排放標(biāo)準(zhǔn)和先進管理經(jīng)驗，充分調(diào)研國內(nèi)燃氣電廠環(huán)保現(xiàn)狀，合理調(diào)整新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

(5)江蘇省應(yīng)對排放水平優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)的燃氣電廠給予一定的電價補貼或利用小時獎勵，以調(diào)動燃氣電廠減排積極性。