《固定式燃气轮机大气污染物排放标准》 .doc

《固定式燃气轮机大气污染物排放标准》

编制说明

（征求意见稿）

标准编制组

2019年4月

目录

1 项目背景 1

1.1任务来源 1

1.2主要工作过程 1

2 江苏省燃机现状及发展趋势 3

2.1江苏省燃机现状 3

2.2世界燃机技术发展趋势分析7

3 标准制订的必要性分析9

3.1国家及生态环境主管部门相关要求9

3.2国家及江苏省相关产业政策及行业发展规划中的生态环境要求11 3.3燃机行业发展带来的主要生态环境问题12

3.4行业清洁生产工艺和污染防治技术的最新进展13

3.5现行环保标准存在的主要问题13

4 燃机大气污染物产排污情况及控制技术14

4.1燃机主要生产工艺及产排污情况14

4.2燃机行业排污现状14

4.3污染防治技术18

5 燃机排放有毒有害污染物环境影响分析 22

5.1NO X22

5.2SO223

5.3颗粒物24

6 标准主要内容及确定依据26

6.1适用范围26

6.2标准的结构框架27

6.3术语和定义27

6.4污染物项目的选择28

6.5污染物排放限值的确定及依据29

6.6其他污染物控制指标的确定及依据33

6.7监测要求33

6.8达标判定要求36

6.9运行管理要求40

7主要国家、地区及国际组织相关标准研究42

7.1主要国家、地区及国际组织相关标准 42

7.2本标准与主要国家、地区及国际组织同类标准的对比45

8 实施本标准的成本效益分析47

8.1实施标准的环境效益47

8.2实施本标准的成本分析50 9标准的实施建议错误!未定义书签。

9.1强制性实施的建议52

9.2标准实施的措施建议52

1 项目背景

1.1 任务来源

随着世界经济的发展，化石能源消费需求仍不断增长，环境压力巨大。未来在相当长的一段时间内，常规化石能源仍然是能源供给的主力。在常规化石能源中，天然气发电由于其效率高、环境影响小、调峰能力强，因此在未来能源发展的格局中将占据重要位置。根据国家电力“十三五”发展等规划，我国燃气轮机发电厂（以下简称“燃机电厂”）装机容量到2020年将达到1.1亿千瓦左右。随着装机容量的不断增加，加之燃气轮机发电厂主要分布于环境容量有限的经济发达地区和城市，因此其氮氧化物排放问题愈来愈受到关注，北京、天津和深圳等地在国家大气污染物排放标准的基础上又出台了更为严格的氮氧化物排放标准。到“十三五”末期，江苏省固定式燃气轮机装机容量将达到2000万千瓦左右，约占全国总装机容量的20 %。但江苏省尚无固定式燃气轮机大气污染物排放标准，不能适应燃气轮机发电厂发展的现状和形势。因此依据《中华人民共和国大气污染防治法》，应抓紧研究并制定相应排放标准。

2017年5月，江苏省能源局委托国电环境保护研究院有限公司开展《江苏省天然气发电机组脱除氮氧化物研究》课题，主要研究内容包括：

（1）梳理国内外燃机环保排放现状，分析国内外燃机氮氧化物排放相关标准、政策以及已实施脱硝的燃机发电经济性和社会效益；

（2）实地调研全省在役燃机电厂氮氧化物排放情况，结合调研和研究的情况，分析在不同排放限值下，全省燃机进一步降低氮氧化物排放浓度的技术和经济可行性，并提出燃机优选的环保指标；

（3）提出全省燃机严格排放标准的技术路线，以及环保电价等相关政策建议。

2018年3月，相关研究成果通过江苏省能源局组织的验收，与会专家一致认为：项目成果丰硕，国内领先，同意通过验收，建议尽快开展工程示范。课题前期工作和研究成果为本标准的制定奠定了坚实的技术基础。

2018年11月国电环境保护研究院有限公司获得江苏省生态环境厅2018年度省级环保科研课题江苏省《固定式燃气轮机大气污染物排放标准制定》（2018-016）立项，在前期课题研究的基础上，编制江苏省《固定式燃气轮机大气污染物排放标准（征求意见稿）》及编制说明。

本标准组织制定单位和管理人员：江苏省生态环境厅

本标准主要起草单位：国电环境保护研究院有限公司

本标准主要起草人员：朱法华、刘志坦、杨爱勇、李玉刚、舒喜、张承武、赵秀勇、王圣、庄柯、王凯、冯建春、王敏、曹炼博、马修元、宣添星、周凯、周爱奕

1.2 主要工作过程

在江苏省能源局和江苏省生态环境厅课题的支持下，标准编制组于2017年06月启动标准编制工作，对现有燃气轮机发电厂开展了实际调研（包括文献资料收集、现场调研及问卷调查），对固定式燃气轮机技术发展趋势、烟气治理技术及污染物排放水平进行了分析评估，对国内外相关法规标准、政策要求开展了调研，并对标准实施的环境减排效果和经济成本进

行了分析测算，在此基础上形成了江苏省《固定式燃气轮机大气污染物排放标准》（初稿）。

2019年02月26日，由江苏省生态环境厅主持在南京召开了江苏省《固定式燃气轮机大气污染物排放标准》开题审查会，来自天津市生态环境局、北京市环境保护科学研究院、深圳市生态环境局以及高等院校、燃气发电企业的专家对课题组的前期工作、技术路线和技术方案均非常认可。

编制组成员根据专家的建议，与北京、深圳等地生态环境部门就燃机大气污染排放标准制定的经验进行交流，对当地燃机大气污染物减排的现状进行了进一步的调研。此外，邀请国内外燃机主机厂家就低氮燃烧技术及排放现状进行交流，了解国外燃机大气污染物的排放与控制现状，完善标准编制说明。

在广泛调研和技术交流的基础上，并依据现场测试结果的分析统计，形成了江苏省《固定式燃气轮机大气污染物排放标准》（征求意见稿）的标准文本和编制说明。

具体工作过程包括：

（1）资料调研：对国内外相关排放标准、污染防治技术、各类型燃气轮机燃烧技术发展状况、行业相关环保政策要求等内容的调研。

（2）重点排放源调查与监测：对江苏省部分在役燃气轮机发电厂和在建燃气轮机发电厂开展现场调研工作，了解电厂生产工艺、机组运行工况变化、年发电状况、污染物排放水平、污染防治技术成本、管理状况等。同时，对北京、深圳等地燃气电厂的氮氧化物排放、低氮燃烧器和选择性催化还原烟气脱硝（SCR）改造现状、相关政策等方面进行了调研。

（3）形成江苏省《固定式燃气轮机大气污染物排放标准》（征求意见稿）：综合分析上述资料，重点对标准适用范围、污染物控制项目及指标、排放限值、监测分析方法、运行管理要求、成本效益分析等标准主要技术内容进行充分论证后确定，形成了标准文本（征求意见稿）及其编制说明。

2 江苏省燃机现状及发展趋势

2.1 江苏省燃机现状

2.1.1 燃机行业规模及现状

“十二五”期间江苏省大力引进电力、天然气等优质能源，改善能源结构，燃机机组容量从2011年的406万千瓦上升至2018年底的1534万千瓦。严格控制燃煤发电机组建设，积极发展燃气轮机发电厂，建成华能金陵二期、国信协联、华电戚墅堰二期和三期、无锡蓝天、华电通州、无锡西区等多座燃气轮机发电厂。根据规划，到“十三五”末，江苏省燃机总装机容量将达到2000万千瓦。

图2-1 江苏省已投运天然气发电机组容量变化情况（2004-2018年）截止2018年底，江苏省现有在运57套燃气机组，总装机容量为1534万千瓦，占全省发电装机的14.5%，同时在建燃气机组达到440万千瓦左右，如表2-1所示。

表2-1 江苏省现有在运和在建燃气机组装机情况（适用于本标准的现有机组）

序号项目名称机组类型装机规模所在地区

合计1974万千瓦

已投运机组（57套，1534万千瓦）

1 扬子巴斯夫燃气自备电厂热电联产1×18 南京

2 张家港华兴电力有限公司一期调峰2×39 张家港

3 华电戚墅堰发电有限公司F级机组一期调峰2×39 常州

4 华电望亭发电有限公司调峰2×39 苏州

5 苏州蓝天热电有限公司热电联产2×18 苏州

6 华能金陵发电有限责任公司一期调峰2×39 南京

7 华电戚墅堰发电有限公司三期热电联产2×20 常州

8 国信淮安燃气发电厂一燃热电联产2×18 淮安

9 华电仪征热电有限公司热电联产3×22 仪征

10 华电吴江燃机热电有限公司热电联产2×18 苏州

11 大唐吴江燃机热电有限公司热电联产2×20 苏州

12 华能金陵发电有限责任公司二期热电联产2×20 南京

2.1.2 燃机企业地理分布

江苏省燃机企业地理分布如图2-2所示，江苏省固定式燃气轮机主要集中分布在南京、无锡、苏州等苏南地区。

错误!未指定书签。

图2-2 江苏省固定式燃气轮机地理分布状态图

2.1.3 燃机电厂主机现状

江苏省固定式燃气轮机由三菱、GE、西门子、阿尔斯通、安萨尔多等公司生产制造。在

运机组中，西门子燃机12台、三菱燃机8台、GE燃机35台、阿尔斯通燃机2台；在建机组中，西门子燃机4台、GE燃机14台、安萨尔多燃机8台具体机型如表2-2所示。

2.1.4 燃机发展趋势及氮氧化物排放量估算

根据江苏省“十三五”电力发展规划，“十三五”期间燃气轮机机组容量将达到2000万千瓦，其中F级燃机容量预计达到1170万千瓦，E级燃机燃机容量预计达到830万千瓦。假定所有燃机年利用小时按5500小时计，F级燃气轮机机组标准状态下15%基准氧含量时干烟气量为5立方米每千瓦时，E级燃气轮机机组标准状态下15%基准氧含量时干烟气量为6.4立方米每

千瓦时，在不采取烟气脱硝情况下，氮氧化物按达标排放50毫克每立方米计，每年排放的氮氧化物约3万吨。

虽然燃气轮机机组氮氧化物排放的初始浓度不高，但由于其单位发电量的烟气排放量大（燃煤电厂的标准烟气量是3.5立方米每千瓦时），故其氮氧化物排放总量相对较大，与江苏省“十三五”期间氮氧化物的减排要求不匹配，与大气环境改善要求也存在一定的差距。因此，需要进一步采取措施减少燃机机组氮氧化物的排放。

2.2 世界燃机技术发展趋势分析

燃气轮机技术的发展从上世纪20年代进入工业应用，40年代在航空发动机上得到了较大发展，70年代在舰用燃机上又得到了广泛应用。90年代以来，由于联合循环技术的成熟发展，机组效率整体得到较大提高，燃机在发电领域中得到了迅速发展，是当前应用较广的先进发电技术，特别是在发达国家，，美国燃气轮机发电装机容量占总装机容量的比例已经超过40%。

目前世界上燃机制造厂家共有100多家，但实际上真正技术独立的大型燃机制造商主要源于四家，即美国通用电气公司（GE公司）、美国西屋公司（WH公司）、德国西门子公司（SIEMENS公司）、瑞典的阿西亚-布朗勃法瑞（ABB公司），其他制造商多为从这四家引进技术进行生产。当然，其他一些制造商通过技术消化、引进和发展，有些已经有了自己的技术特点和产品，如日本三菱公司（MHI）已经成为原美国WH技术的代表。

目前国际上的燃气轮机机组水平大致可以分为三个等级，即：

①普及机组：以GE公司E系列为代表的燃气轮机，额定功率为10万千瓦（110-190MW）等级的机组，包括SIEMENS公司的2000E系列、ABB公司（现属GE公司）的GT13等机组。国际上这些机组的使用已经成熟普及，目前在我国部分机型也已经普及应用。

②主力机组：以GE公司F系列为代表的燃气轮机，额定功率为20万千瓦（200-260MW）等级的机组，包括SIEMENS公司的4000F系列、ABB公司（现属GE公司）的GT26等机组。这些都是目前国际上燃机发电的主力机组，也是我国目前发展燃气-蒸汽联合循环首选的先进机组。

③发展机组：以GE公司H系列为代表的燃气轮机，额定功率为40万千瓦（400 MW以上）等级的机组，包括SIEMENS公司的8000H系列等机组。这些机组代表了目前国际燃机的最先进水平，也是燃机的发展方向，在美国国家能源部资助的先进燃机透平系统计划（ATS）中也包括该系列机组。

根据设计资料和对厂商资料的调研，不同厂商、机组等级的氮氧化物（NO X）排放情况见表2-3，表中氮氧化物排放浓度均为设计值或是最佳值，当负荷低于50%或高于100%时，排放会有所增加。

表2-3 不同厂商、机组等级NO X排放情况

由表2-3可以看出，随着技术的提高，采用低氮燃烧技术机组NO X的排放浓度明显降低，GE公司产品E级为25 ppm（50 mg/m3），利用高级DLN燃烧室可降至15ppm；GE公司F 级利用DLN2.6+燃烧室可降至9 ppm（19 mg/m3），西门子公司产品F级燃机利用PMP燃烧器可降至15 ppm（案例较少），三菱公司F级为25 ppm。H级燃机由于透平前温度更高，在50%负荷以上运行时NO X排放浓度一般保证在25 ppm以下。

3 标准制订的必要性

3.1 国家及生态环境主管部门相关要求

3.1.1 国家对生态环境及本行业的相关要求

（1）党中央与国务院的要求

2018年5月26日，习近平总书记在全国生态环境保护大会上提出坚决打赢蓝天保卫战，明确指出：大气污染，心肺之患，是百姓健康生活的痛点。

十九大报告要求：“坚持全民共治、源头防治，持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战”。

2018年全国环境保护工作会议提出，到2020年，全国未达标城市PM2.5平均浓度要比2015年降低18 %，地级及以上城市优良天数比例达到80 %。实施大气污染防治行动，要以提升空气质量为目标，推进供给侧结构性改革，严格执行环保等标准，推动“散乱污”企业整治、重点行业污染源治理，加快不达标产能依法关停退出；抓好北方地区清洁供暖；加强机动车尾气治理；深化重点区域大气污染联防联控。

（2）《中华人民共和国环境保护法》

《中华人民共和国环境保护法》由中华人民共和国第七届全国人民代表大会常务委员会第十一次会议于1989年12月26日首次通过并公布。2014年4月24日，第十二届全国人民代表大会常务委员会第八次会议对《中华人民共和国环境保护法》进行了第八次修订，并于2015年1月1日起施行。该法律的宗旨是：保护和改善环境，防治污染和其他公害，保障公众健康，推进生态文明建设，促进经济社会可持续发展。

其中第28条规定，地方各级人民政府应当根据环境保护目标和治理任务，采取有效措施，改善环境质量。第32条规定，国家加强对大气、水、土壤等的保护，建立和完善相应的调查、监测、评估和修复制度。

（3）《中华人民共和国大气污染防治法》

全国人民代表大会常务委员会于1987年9月5日发布了《中华人民共和国大气污染防治法》。第十二届全国人民代表大会常务委员会第十六次会议于2015年8月29日第三次修订通过，自2016年1月1日起施行。

其中第二条规定：防治大气污染，应当以改善大气环境质量为目标，坚持源头治理，规划先行，转变经济发展方式，优化产业结构和布局，调整能源结构。

第九条规定：国务院生态环境主管部门或者省、自治区、直辖市人民政府制定大气污染物排放标准，应当以大气环境质量标准和国家经济、技术条件为依据。

第十条规定：制定大气环境质量标准、大气污染物排放标准，应当组织专家进行审查和论证，并征求有关部门、行业协会、企业事业单位和公众等方面的意见。

（4）《中华人民共和国标准化法》

《中华人民共和国标准化法》自1988年12月29日第七届全国人民代表大会常务委员会第五次会议通过，2017年11月4日第十二届全国人民代表大会常务委员会第三十次会议再次进行了修订。

其中第十条规定：对保障人身健康和生命财产安全、国家安全、生态环境安全以及满足经济社会管理基本需要的技术要求，应当制定强制性国家标准。

第十四条规定：对保障人身健康和生命财产安全、国家安全、生态环境安全以及经济社会发展所急需的标准项目，制定标准的行政主管部门应当优先立项并及时完成。

3.1.2 国民经济和社会发展五年规划中对有关本行业的要求

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》对环境保护和电力行业多处做出了说明。

第三十章（建设现代能源体系）中要求：深入推进能源革命，着力推动能源生产利用方式变革，优化能源供给结构，提高能源利用效率，建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系，维护国家能源安全。

第三十八章第四节（扩大环境容量和生态空间）中要求：削减区域污染物排放总量；加强大气污染联防联控，实施大气污染防治重点地区气化工程，细颗粒物浓度下降25%以上。

第四十四章第一节（深入实施污染防治行动计划）中要求：制定城市空气质量达标计划，严格落实约束性指标，地级及以上城市重污染天数减少25 %。

第四十八章第二节（发展环保技术装备）中要求：增强节能环保工程技术和设备制造能力，研发、示范、推广一批节能环保先进技术装备。

3.1.3 国家生态环境保护五年规划中有关本行业的要求

《“十三五”生态环境保护规划》（国发〔2016〕65号），多次对燃气电厂、氮氧化物减排等方面提出相关要求。其中明确要求到2020年，生态环境质量总体改善，氮氧化物减排15 %（约束性指标）。

第九章（实施一批国家生态环境保护重大工程）中明确提出，建设完善京津冀、长三角、珠三角和东北地区天然气输送管道、城市燃气管网、天然气储气库、城市调峰站储气罐等基础设施，推进重点城市“煤改气”工程，替代燃煤锅炉18.9万蒸吨。

第三节（加强基础设施建设）中要求：增加清洁能源供给和使用。扩大城市高污染燃料禁燃区范围，提高城市燃气化率，地级及以上城市供热供气管网覆盖的地区禁止使用散煤，京津冀、长三角、珠三角等重点区域、重点城市实施“煤改气”工程，推进北方地区农村散煤替代。

3.1.4 江苏省地方法规有关本行业的要求

2018年3月28日江苏省第十三届人民代表大会常务委员会对《江苏省大气污染防治条例》进行了修订。

其中第九条规定：实行重点大气污染物排放总量控制制度，逐步削减重点大气污染物排放总量。

因此，氮氧化物作为重点大气污染物，进一步削减总量符合政府要求。

第三十五条规定：企业应当使用资源利用率高、污染物排放量少的工艺、设备，采用最佳实用大气污染控制技术，减少大气污染物的产生。省环境保护行政主管部门组织发布最佳实用大气污染控制技术名录。

3.2 国家及江苏省相关产业政策及行业发展规划中的生态环境要求

3.2.1 国家电力行业“十三五”发展规划

国家电力发展“十三五”规划中提出：有序发展天然气发电，大力推进分布式气电建设。充分发挥现有天然气电站调峰能力，推进天然气调峰电站建设，在有条件的华北、华东、南方、西北等地区建设一批天然气调峰电站，新增规模达到500万千瓦以上。“十三五”期间，全国气电新增投产5000万千瓦，2020年达到1.1亿千瓦以上，其中热电冷多联供1500万千瓦。

3.2.2 国家“十三五”能源规划

国家“十三五”能源规划中提出：扩大天然气消费市场。创新体制机制，稳步推进天然气接收和储运设施公平开放，鼓励大用户直供，降低天然气利用成本，大力发展天然气分布式能源和天然气调峰电站，在民用、工业和交通领域积极推进以气代煤、以气代油，提高天然气消费比重。加快补上能源发展的短板。增强电力系统调峰能力，加快抽水蓄能电站、天然气调峰电站建设，同时，加大既有的热电联产机组、煤电机组灵活性改造力度。统筹推进油气管网建设，在提升骨干网输送和进口接收能力的同时，加强支线管网建设，打通最后一公里。

3.2.3 江苏省“十三五”能源发展规划

江苏省“十三五”能源发展规划对燃气发电行业相关的内容主要有如下两点。

①积极扩大天然气利用。优化交通用能结构，实施车船“油改气”工程，建立完善加气设施布局，推动公路客货车辆和内河、长江船舶使用LNG燃料。优化工业用能结构，鼓励工业企业以天然气替代煤炭、柴油、燃料油，推进工业燃煤锅炉改为燃气锅炉或燃气热电联产集中供热，鼓励发展天然气分布式供能系统。优化居民用能结构，继续加大居民和公共服务等民生领域用气保障力度，全面消除民用散煤。到2020年，全省天然气利用量力争达到350亿立方米左右。

②结合实施《中国制造2025》，加快江苏智造步伐，以重点项目和示范项目为依托，围绕绿色、低碳、智能战略方向，找准共性技术，确定突破方向，积极“推广应用一批、示范试验一批、集中攻关一批”，推动能源创新发展、高效发展。加快燃气轮机设计技术与关键材料突破，提高燃气发电效率。支持省内修造企业提升燃机自主检修维护能力，降低燃气发电企业成本。

3.2.4 江苏省打赢蓝天保卫战三年行动计划实施方案

江苏省打赢蓝天保卫战三年行动计划实施方案中相关规定如下。

①推进重点行业污染治理升级改造。全省范围内SO2、NO X、颗粒物、VOC全面执行大气污染物特别排放限值。推进非电行业NO X深度减排，钢铁等行业实施超低排放改造，城市

建成区内焦炉实施炉体加罩封闭，并对废气进行收集处理。2020年6月底前实现生活垃圾焚烧行业达标排放，鼓励燃气机组实施深度脱氮，燃煤机组实施烟羽水汽回收脱白工程。

②到2020 年，SO2、NOx、VOCs 排放总量均比2015 年下降20 %以上；PM2.5浓度控制在46 微克/立方米以下，空气质量优良天数比率达到72 %以上，重度及以上污染天数比率比2015 年下降25 %以上；确保全面实现“十三五”约束性目标。

3.3 燃机行业发展带来的主要生态环境问题

随着燃气轮机发电厂规模的扩大，其排放的NO X对城市环境质量的影响也会越来越大。一方面会导致地方空气质量中NO2指标升高，另一方面与VOC等污染物发生复杂的光化学反应，导致PM2.5、O3浓度升高，进一步削减燃气轮机的污染物排放对于改善周边城市的空气质量具有积极意义。

3.3.1 削减江苏省NO X排放总量的需要

污染物减排是改善环境质量、解决区域性环境问题的重要手段。“十一五”期间国家通过实施SO2减排措施，环境恶化趋势得到一定程度缓解，但总体环境形势依然严峻。大气污染突出表现在SO2、NO X等转化形成的细颗粒物污染加重，光化学烟雾频繁发生，许多城市和区域呈现复合型大气污染的严峻态势。因此，国家在“十二五”期间实施主要大气污染物SO2总量控制的基础上将NO X也纳入总量控制指标体系，实行统一要求、统一考核。

2016年，江苏省继续治理工业污染，完成燃煤电厂大机组超低排放改造52台2768万千瓦，整治9678台燃煤小锅炉，拆除46台钢铁烧结机脱硫设施的烟气旁路。通过上述措施，大气污染防治工作取得了显著成效，主要大气污染物排放量大幅下降，“十三五”期间大气污染物进一步减排的潜力明显减小。

燃气轮机具有能源利用率高等诸多优势，总体大气污染物排放水平较低、但其单位发电量NO X排放绩效较实施超低排放改造的燃煤机组更高（以50 mg/m3排放现值测算），且NO X排放的总量逐年增加。根据规划，到“十三五”末江苏省燃机总装机容量将达到2000万千瓦。若不采取烟气脱硝治理措施，“十三五”末燃气轮机发电厂NO X排放总量将达到3万吨每年。与此同时，天然气分布式能源系统是“十三五”期间江苏省鼓励发展的能源形式，由此带来的NO X排放增量也不容忽视。

2016年，江苏省NO X排放总量为96.45 万吨，同比削减9.66 %，电力行业NO X排放量同比削减7.09万吨，“十三五”期间，电力行业NO X排放总量有待进一步削减。因此，“十三五”期间江苏省NO X排放总量削减和空气质量改善均将面临一定压力，必须对在运和新建燃气电厂NO X排放进一步加严控制，否则燃机装机容量的迅速扩充将直接影响全省NO X排放总量，抵消一部分燃煤电厂关停或脱硝治理的NO X削减量。

3.3.2 持续改善江苏省环境空气质量的需要

固定式燃气轮机排放的主要污染物为NO X，对环境空气的影响主要有以下几个方面：

（1）NO X主要由一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）构成，在大气环境中NO会被氧

化为NO2。依据《江苏省环境状况公报（2016）》数据，江苏省空气中NO2年平均浓度为37μg/m3，与2015年相比，NO2浓度保持稳定，按照《环境空气质量标准》(GB3095-2012)二级标准进行评价，南京、无锡、徐州、常州和苏州5市的NO2超标。

（2）NO X是环境空气中臭氧（O3）形成的前体物。环境空气中O3是由于NO X和挥发性有机化合物在阳光作用下形成的。依据《江苏省环境状况公报（2016）》数据，江苏省空气中O3年平均浓度为165 μg/m3，与2015年相比，O3浓度下降1.2 %，按照《环境空气质量标准》(GB3095-2012)二级标准进行评价，苏南5市、苏中的南通和扬州以及苏北的淮安共8市O3超标。

（3）NO X会在氧化环境中转化为硝酸盐细粒子，从而加重细粒子污染。依据《江苏省环境状况公报（2016）》数据，江苏省空气中PM2.5和PM10年平均浓度为51 μg/m3和86 μg/m3，与2015年相比，两者浓度下降12.1 %和10.4 %。按照《环境空气质量标准》(GB3095-2012)二级标准进行评价，13个设区市环境空气质量均未达标，PM2.5均超标，除南通市以外其余12市PM10均超标。相关研究结果表明：在重污染天气条件下，二次粒子转化形成的PM2.5可占总量的80%以上，因此控制NO X的总量排放需要给予高度重视。

由此可见，NO X排放对环境空气质量中可吸入颗粒物、PM2.5、NO2和O3均有较大影响，而PM2.5和O3超标状况尚未得到明显缓解，因此必须通过采取严格控制措施降低江苏省NO X 的排放总量，才有可能进一步降低环境空气中污染物的浓度，从而达到持续改善江苏省环境空气质量的目标。

3.4 行业清洁生产工艺和污染防治技术的最新进展

目前，常用的控制和减少NO X排放量的途径大致可归纳为两类。一是燃烧控制，即在燃烧过程中控制NO X的生成量，包括喷水或喷蒸汽及低氮燃烧技术；二是末端治理，即从烟气中去除NO X，主要技术有选择性催化还原（SCR）脱硝技术和选择性催化氧化（SCO）技术。

3.5 现行环保标准存在的主要问题

面对天然气发电的快速发展形势，江苏省目前还没有专门针对固定式燃气轮机的大气污染物排放标准，实际环境管理中只能采用国家标准。现有国家标准中各项指标过于宽松，目前很多电厂实际的NO X排放值要低于国家标准，这不利于调动燃机电厂NO X减排的积极性以及燃机技术水平的提高。

因此，急需根据江苏省已有燃机电厂实际情况和发展规划以及环境管理的需求，结合国内外先进的污染防治技术和成本分析，制定符合江苏省排放控制要求的固定式燃气轮机大气污染物排放标准，明确NO X、SO2和颗粒物的排放要求，凸显燃机电厂环保优势，并配套相应的监测、折算方法及运行管理要求，严格控制其大气污染物排放。

综上所述，江苏省《固定式燃气轮机大气污染物排放标准》的制定十分必要，标准实施后将对有效削减NO X排放、有效控制NO X排放总量，对改善江苏省环境空气质量和保护人体健康具有十分重要的现实意义。

4 燃机大气污染物产排污情况及控制技术

4.1 燃机主要生产工艺及产排污情况

燃气轮机运行过程中排放的大气污染物主要有：NO X、颗粒物、SO2。其次不完全燃烧会产生微量浓度的CH4、CO、VOC等，总排放量低对环境影响有限，因此不在本标准制定内容之内。如表4-1所示，在未安装任何脱硫除尘环保设施的情况下，SO2和粉尘实际排放水平均远低于《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011）规定的排放限值，也优于超低排放燃煤机组的排放水平，NO X为燃机电厂的主要污染物。此外，燃气电厂运行过程中除生活废水外基本无生产废水外排，其噪声通过防噪墙等降噪措施处理后也能达到国家环保标准要求。

燃气轮机运行过程中排放的NO X是天然气燃烧时产生的，由于天然气中氮气含量极低，因此燃机烟气中的NO X生成机理主要是热力型和快速型，其中以热力型为主。通过调整过量空气系数、燃料燃烧方式，降低燃烧区温度及燃烧室停留时间，可以降低NO X的生成。需要注意的是，NO X中以NO为主，NO2占比约20 %（与燃煤烟气5 %有较大差异），且随负荷、天然气成分等因素变化而变化。

燃气轮机运行过程中排放的颗粒物浓度很低，其主要来源有三个：①天然气和助燃空气中含有一定量的粉尘（浓度约数十微克以下）；②燃烧不完全产生的炭黑、有机物等；③余热锅炉等内部构件产生的脱落。

燃气轮机生产工程中排放的SO2是由天然气中微量的硫化氢等含硫物质燃烧产生的，排放浓度取决于天然气的品质。

4.2 燃机行业排污现状

4.2.1 燃机NO X排放现状

2017年06月到2017年07月，标准编制组先后对江苏省13座在役燃机电厂和8座在建燃机电厂进行了污染物排放现状调研，通过对大量数据分析，获得如下结论。

（1）在役机组NO X排放水平存在差异

如图4-1所示，27 %、27 %和46 %的机组NO X排放浓度分别在50、40和30 mg/m3以下。假如今后江苏省地方标准将NO X排放限值统一定为30 mg/m3，则54 %数量的燃气机组需要采取进一步降氮措施；若采用NO X排放限值为15 mg/m3，则所有燃机需要采取进一步降氮措施。

图4-1 在役机组在NO X排放水平分布

注：分析了一年中正常运行数据，其中NO X排放浓度最高数值的平均值在50-40 mg/m3范围，我们就将该机组化归为“50-40档”；NO X排放浓度最高数值的平均值在40-30mg/m3范围，我们就将该机组化归为“40-30档”；NO X排放浓度最高数值的平均值在30-20 mg/m3，我们就将该机组化归为“30-20档”。

（2）NO X排放水平分档规律因机组参数不同而不同

由于燃机透平前温度决定了NO X生成速率，同时F级机组透平前温度一般高于E级机组，因此F级机组的NO X排放浓度会高于E级机组。目前，省内燃气机组NO X浓度分档情况如图4-2所示。

图4-2 不同排放水平下E级与F级机组的数量占比情况

如图4-2所示，在低浓度档位，E级机组占比更大，F级机组占比更小。这也说明，F级机组降氮幅度比E级机组更大。

（3）SCR预留和加装情况存在差异

目前，省内在役机组中只有2座燃气轮机发电厂加装有SCR脱硝系统。大部分机组未预留SCR安装位置，而所有在建机组全部预留了SCR位置，但预留空间偏小。已安装SCR的燃气电厂仅靠低氮燃烧技术就可以满足目前NO X的排放标准。由于加装时间较短，因此SCR 装置启动次数少，研究数据有限。

从装机容量角度考虑，我省在役机组中约有600万千瓦未预留SCR脱硝位置。

目前江苏省燃机电厂加装SCR脱硝装置案例少（仅华电戚墅堰和扬州电厂），运行时

间短，数据有限，为进一步了解燃机机组及其烟气脱硝装置运行的稳定性和大气污染物排

放水平，以北京的燃机电厂为例加以分析。北京华电郑常庄和太阳宫两家燃机电厂2010年

采暖季脱硝装置运行时段的大气污染物连续监测数据见表4-2及表4-3。

表4-2 北京华电郑常庄燃机大气污染物连续监测数据均值

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表4-3 北京太阳宫电厂燃机大气污染物连续监测数据均值

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由表4-2可知，华电1号和2号的E级机组颗粒物和SO2的排放浓度均较低，小于10

mg/m3；NO X初始排放浓度小于50 mg/m3，经SCR脱硝装置净化后的烟气NO X排放浓度在25 mg/m3以下，脱硝效率达到40-50 %左右。

由表4-3可知，太阳宫1号和2号的F级机组SO2和NO X的排放浓度均较低，SO2小于10 mg/m3，NO X初始排放浓度小于50

mg/m3，经SCR脱硝装置净化后的烟气NO X排放浓度小于20

mg/m3，脱硝效率达到60 %以上。

为了比较省内现有燃气机组本体在正常负荷下的NO X减排能力，课题组对省内三大主机厂家透平出口NO X排放水平进行了比较，见表4-4。

表4-4 省内典型燃机机组的NO X排放水平

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的平均值，不排除有排放较高的特殊样本。

从表4-4可知，对于F级和E级机组，正常负荷条件下不同主机厂家的NO X排放水平差异不大，其中西门子机组由于采用环型或筒型燃烧室，有别于其它厂家的环筒型燃烧室，实现正常负荷下的低氮排放难度更大。目前，江苏省内燃机电厂由于排放达标，均未对燃机本体进行升级或改造，因此NO X排放浓度偏高。

4.2.2 颗粒物排放现状

由于燃料和助燃空气中的颗粒物含量很低，燃烧不完全产生的颗粒物量也很低，因此燃机实际颗粒物排放浓度很低。在线监测数据均值在0.1~2 mg/m3之间，峰值一般不超过3.5 mg/m3，具体数据见表4-5。

由于目前在线测量表计的量程普遍很大，计量精度较差，监测值仅做参考。建议更换监测

限更低、量程更小、精度更高的颗粒物监测仪。

表4-5 不同燃机机组颗粒物排放水平

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4.2.3 SO2排放现状

由于目前在线测量表计的量程普遍很大，计量精度差，部分电厂甚至出现大量负值。此外，CH4等气体会产生较大的干扰，特别是燃机启动阶段SO2数据严重失真。因此，建议更换测量方式以及量程。

由于燃料中总硫含量较低（过渡期一类气体＜60 mg/m3，2020年12月31日后一类气＜20 mg/m3），且燃烧后会稀释约32倍，排放的SO2应该小于4 mg/m3(对应于天然气总硫含量60 mg/m3)。目前一般电厂SO2的均值在2 mg/m3左右，个别厂较高与监测仪器精度和燃气品质有关（如采用二类气体总硫小于200 mg/m3，对应SO2排放浓度约13 mg/m3），详见表4-6。

表4-6 不同燃气机组SO2排放水平

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4.3 污染防治技术

燃气轮机发电厂燃料主要为天然气，天然气是一种清洁燃料，燃料能够在燃气轮机燃烧室中实现完全燃烧，此类电厂的颗粒物、SO2排放浓度很低，其主要大气污染物为NO X，因此调研的重点是NO X污染防治技术。

目前，常用的控制和减少燃机NO X排放量的途径大致可归纳为两类，一是燃烧控制，即在燃烧过程中控制NO X的生成量，包括喷水或喷蒸汽及低氮燃烧技术；二是末端治理，即从烟气中去除NO X，主要技术有SCR脱硝技术、SCO脱硝技术。

4.3.1 喷水或喷蒸汽

在高负荷条件下，向扩散燃烧室的燃烧区按照一定比例注入水或蒸汽，可降低最高燃烧火焰的温度，有效地抑制NO X的生成，这是目前较为成熟有效降低NO X排放的方法。在加拿大进行NO X控制的燃气轮机中大约有50%的机组采用蒸汽/水喷射技术。这种方法可实现60 %左右的NO X减排率。

该控制技术的缺点是：（1）增加了一氧化碳及其它未燃碳氢化合物的排放量，特别是在低负荷时；（2）燃料消耗约增加5 %，以补偿水转换为蒸汽的汽化热损失；（3）需使用经彻底处理过的水，因而增加了运行成本；（4）增加了燃气轮机控制和监测系统的复杂性；（5）缩短了燃气轮机热通道主要部件的寿命。与喷水相比较，喷蒸汽因补偿蒸汽发热而造成的热耗增加没有那么大。另外对关键部件透平的潜在损害也较低。但是为了得到降低NO X的同样效果，所消耗的蒸汽量要比水量大约多50 %。而且其对供汽系统的要求与对供水系统的要求是类似的。

4.3.2 低氮燃烧技术

（1）原理

低氮燃烧技术是一种控制NO X较经济的方法。干式低氮燃烧室的基本特征是：空气与燃料混合，燃烧通过两个连续的步骤进行。通过助燃空气和燃料在燃烧前混合，可实现均匀的温度分布和较低的火焰温度，从而降低NO X的排放。目前，对利用天然气的燃气轮机组来说干式低氮燃烧室是一种非常成熟的技术。江苏省燃机电厂均采用了低氮燃烧技术，实测NO X初始排放浓度为23~43 mg/m3。

（2）改造方式

在现有低氮燃烧器上进行优化，还存在多种技术方案，下面以某主机厂家9F级燃气轮机燃烧器NO X减排方案为例加以介绍，如表4-7所示。