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关注 | 中国燃气电厂烟气排放现状及政策趋势

为了解中国燃气电厂污染物排放现状及环保设施运行现状并掌握未来燃气发电的环保政策走向,通过调研国内典型地区的多家燃气电厂,从燃机本体控制、余热锅炉SCR控制以及外部因素控制等3个方面对比分析了燃气电厂的主要污染物—NOx的减排技术现状和存在的问题,认为余热锅炉SCR控制技术的优化空间大、国内应用案例多,是燃气电厂未来降低NOx的有效手段;基于国内外排放水平和技术现状,分析得出国内燃气发电的环保标准具有进一步加严的趋势;从电厂运行、科学研究和政策制定等多个方面提出了降低NOx排放的意见和建议。

引言

近年来,随着中国雾霾频发,火力发电等重点行业的污染物排放状况受到了更多关注。自2015年以来,中国燃煤电厂逐步开始实施超低排放改造,改造后其主要污染物(烟尘、SO2和NOx)可达到国家对燃气机组的排放限值要求,部分电厂NOx排放浓度已达到25 mg/m3水平[1-3]。众所周知,由于燃料特性的不同,燃气发电相比燃煤发电更为清洁高效[4],但随着燃煤电厂实施超低排放改造,燃气电厂的环保优势受到挑战。特别是近年来气电装机容量的迅速扩充,加之燃气电厂主要位于经济发达、环境敏感区域,所以其环保问题已日益凸显。目前,中国燃气电厂污染物真实的排放水平如何?燃气电厂将如何应对新的政策变化、如何选择合理应对措施?本文对以上问题进行深入研究和探讨。

1 燃气电厂的烟气排放现状

1.1 燃气机组分布特点

截至2016年年底,中国燃气发电机组总装机容量已达7860万kW。从区域分布来看,全国燃气发电机组主要分布于长三角、珠三角和京津冀等经济发达地区,以上3个地区分别占全国装机容量的35%、25%和15%,具体情况如图1所示。

目前,中国经济发达地区环境更为敏感,部分地区已经或正计划制定更为严格的环保排放标准。

1.2 燃气电厂排放标准

为规范燃气轮机发电机组污染物排放水平,2011年中国发布了《火电厂大气污染物排放标准GB 13223—2011》(以下简称为国家标准),随后部分经济发达地区也相继发布地方标准或出台政策。2011年年底北京发布《固定式燃气轮机大气污染物排放标准DB 11847—2011》;2017年深圳市人民政府发布1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NOx排放限值,具体情况如表1所示。

在国外,美国对现有燃气电厂的排放标准要求最高。其燃气电厂污染物排放首先需满足新能源性能标准(New Source Performance Standard),标准要求:大于250 MW的燃气发电机组NOx排放浓度应低于30 mg/m3。在此基础上,为获得相关运营执照[5],美国燃气电厂还需采用BACT最佳实用技术或LAER最低可得排放速率技术。最终,美国燃气电厂采用燃气轮机低氮燃烧+SCR脱硝的技术路线后,NOx排放可达6~10 mg/m3水平。目前中国小部分燃气电厂应用了相关技术,但较难达到10 mg/m3以下排放水平,因此国内电厂有必要对国外排放标准及经验进行研究。

1.3 燃气电厂烟气污染物排放状况

由于国家标准中关于燃气轮机发电机组的SO2和烟尘的排放限值远高于实际排放水平,所以为了解相关标准实施后的实际排放水平,本文采用实地交流和发放问卷方式对中国典型地区的燃气电厂进行了环保现状调研,主要污染物排放水平汇总如表2所示。


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