摘要： 隨著環(huán)保要求的嚴格與固定式燃氣輪機裝機容量的提高，其NOx排放的影響日益受到關(guān)注。此外，目前國標(biāo)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于顆粒物、SO2的排放限制設(shè)定依據(jù)不準(zhǔn)確，缺少指導(dǎo)意義。首先對NOx、SO2、顆粒物等常規(guī)大氣污染物的來源、標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀、排放現(xiàn)狀、監(jiān)測方法等方面進行對比分析。根據(jù)江蘇省固定式燃氣輪機改造的技術(shù)可行性、標(biāo)準(zhǔn)先進性與可實施性以及經(jīng)濟環(huán)境效益，建議將NOx的排放限值定為15 mg/m3，并取消SO2、顆粒物的排放限值。

引言

近年來，燃煤機組以GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中燃氣輪機大氣污染物排放限值為標(biāo)準(zhǔn)實施了超低排放改造。與實施超低排放改造后的燃煤機組相比，燃用天然氣的固定式燃氣輪機（簡稱燃機）的NOx排放優(yōu)勢已不明顯，折算到相同含氧量，則是燃煤機組的2.5倍，若折算到單位發(fā)電量的污染物排放量，則是燃煤機組的約1.5倍[1]。北京、天津相繼出臺地方標(biāo)準(zhǔn)，將固定式燃氣輪機NOx排放限值降低至30 mg/m3（本文中污染物濃度的狀態(tài)均為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)、干基、15%O2），深圳甚至出臺文件要求降低到15 mg/m3。因此，進一步嚴格燃機NOx排放標(biāo)準(zhǔn)已是大勢所趨。

國外固定式燃氣輪機大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中普遍未對顆粒物、SO2排放濃度進行限定。中國GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》對顆粒物、SO2排放濃度進行了限制，但排放限值過于寬松（實際排放遠低于標(biāo)準(zhǔn)值），也缺少依據(jù)，不能反映真實排放情況，需要進一步修訂。

根據(jù)電力“十三五”規(guī)劃，預(yù)計到2020年，中國氣電裝機將達到110GW，東部沿海發(fā)達地區(qū)燃機比重更高[2]。以江蘇省為例，到2020年，江蘇省燃機裝機容量將接近20 GW，約占江蘇省火電裝機容量的20%。因此，為持續(xù)改善環(huán)境質(zhì)量，有必要提出更嚴格的固定式燃氣輪機大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。本文通過對NOx、SO2、顆粒物等常規(guī)大氣污染物的來源、標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀、排放現(xiàn)狀、監(jiān)測方法等方面進行分析，根據(jù)江蘇省固定式燃氣輪機改造的技術(shù)可行性、標(biāo)準(zhǔn)先進性與可實施性、經(jīng)濟環(huán)境效益，提出江蘇省固定式燃氣輪機大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)限值，為今后國家及其他地區(qū)的固定式燃氣輪機大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的制定提供參考；而以高爐、焦?fàn)t煤氣以及其他煤制氣等為燃料的固定式燃氣輪機實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，應(yīng)該加以鼓勵，建議此類機組仍然采用國家標(biāo)準(zhǔn)。

1 國內(nèi)外燃氣輪機排放標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

1.1 歐盟

現(xiàn)行的歐盟標(biāo)準(zhǔn)是歐洲議會和理事會于2010年11月發(fā)布的2010/75/EU指令（即工業(yè)排放—綜合污染預(yù)防和控制），其中規(guī)定，2016年1月1日之后投入使用的燃氣輪機NOx排放限值執(zhí)行50 mg/m3，但顆粒物及SO2無排放控制要求[3]。

2006年首次發(fā)布了《關(guān)于大型燃燒設(shè)備的最佳可用技術(shù)（BAT）參考文件（BREF）》。2017年7月，歐洲綜合污染防治局（EIPPCB）進行了修訂，要求企業(yè)優(yōu)先達到文件規(guī)定的排放限值，以此作為發(fā)放排污許可證的依據(jù)。其中，NOx排放水平可達到10~50 mg/m3，但未對顆粒物與SO2排放提出要求[4]。

1.2 美國

美國對固定式燃氣輪機的排放標(biāo)準(zhǔn)要求最高，其污染物排放首先需滿足新源性能標(biāo)準(zhǔn)（new source performance standard，NSPS）。聯(lián)邦法規(guī)第60部分（40 CFR Part 60，2012年修訂）中規(guī)定：大于250 MW的固定式燃氣輪機機組NOx排放體積濃度應(yīng)低于1.5×10–5（質(zhì)量濃度約為30 mg/m3）[5]。為獲得相關(guān)運營執(zhí)照，在此基礎(chǔ)上還需采用最佳可行控制技術(shù)（BACT）或最低可得排放速率（LAER）進一步降低NOx排放。以加州地區(qū)為例，聯(lián)合循環(huán)和簡單循環(huán)固定式燃氣輪機采用低氮燃燒+SCR的技術(shù)路線后，NOx排放水平分別可達2.5×10–6、5 ×10-6（即約5、10 mg/m3）水平。對美國102臺燃機的數(shù)據(jù)進行分析，其中有71臺燃機執(zhí)行2.5×10–6（即約5 mg/m3）及以下的排放標(biāo)準(zhǔn)[6]。

1.3 日本

日本2012年4月對《大氣污染防治法》進行了修訂，要求燃氣輪機一般地區(qū)和重點地區(qū)的煙塵排放質(zhì)量濃度分別達到50、40 mg/m3，NOx排放體積濃度低于7.0×10–5（即質(zhì)量濃度約為143.8 mg/m3）[7]。該標(biāo)準(zhǔn)中未對燃料進行說明與區(qū)分。但是根據(jù)《大氣污染防治法》第4條第1項的規(guī)定，部分地區(qū)可以提高排放標(biāo)準(zhǔn)。以東京為例（2019年3月4日更新），燃氣輪機發(fā)電額定輸出功率>50 MW時，NOx排放限值執(zhí)行1.0×10–5（約20 mg/m3）。

1.4 中國

（1）國家標(biāo)準(zhǔn)。GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定了燃氣輪機組大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)限值，但沒有單獨分類，與“以氣體為燃料的發(fā)電鍋爐”合并在一起，籠統(tǒng)地執(zhí)行燃氣發(fā)電鍋爐的排放限值，因此規(guī)定NOx、SO2、顆粒物的排放限值分別為50、35、5 mg/m3。

（2）北京。北京市DB 11/847—2011《固定式燃氣輪機大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，固定式燃氣輪機顆粒物、SO2及NOx的排放限值分別為5、20和30 mg/m3。

（3）天津。天津市DB 12/810—2018《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，現(xiàn)有、新建燃氣輪機組NOx的排放限值均為30 mg/m3，未對顆粒物、SO2排放濃度進行限定。

（4）深圳。2018年4月深圳出臺了《2018年“深圳藍”可持續(xù)行動計劃》（簡稱《計劃》），要求燃氣電廠2018年11月前通過改造達到《計劃》要求。《深圳市大氣環(huán)境質(zhì)量提升補貼辦法（2018—2020年）》（深人環(huán)〔2018〕581號文）中明確提出NOx排放質(zhì)量濃度不高于15 mg/m3。

1.5 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)限值及監(jiān)測要求對比分析

（1）標(biāo)準(zhǔn)限值。國內(nèi)外及地方標(biāo)準(zhǔn)對比分析如表1所示。從表1中可以看出，中國國標(biāo)中NOx排放限值與國外的國標(biāo)相當(dāng)，但是與國際先進標(biāo)準(zhǔn)（如美國BACT或LEAR）仍有較大差距，國內(nèi)以深圳地區(qū)要求最為嚴格。國外僅美國對SO2有排放限值要求，其他國家均未對顆粒物、SO2提出排放限值要求，國內(nèi)天津市在最新的排放標(biāo)準(zhǔn)中也取消了相關(guān)限值要求。

（2）監(jiān)測要求。國內(nèi)HJ 820—2017《排污單位自行監(jiān)測技術(shù)指南—火力發(fā)電及鍋爐》以及《火電行業(yè)排污許可證申請與核發(fā)技術(shù)規(guī)范》中均規(guī)定：14 MW或20 t/h以上燃用天然氣的鍋爐或燃氣輪機只需自動監(jiān)測NOx，SO2、顆粒物不需要自動監(jiān)測，手工監(jiān)測頻次為按季度監(jiān)測；14 MW或20 t/h以下的天然氣鍋爐或燃氣輪機不要求設(shè)置自動監(jiān)測，手動監(jiān)測頻次NOx按月監(jiān)測，SO2、顆粒物等按年監(jiān)測?！侗本┦泄潭ㄎ廴驹醋詣颖O(jiān)控管理辦法》（京環(huán)發(fā)〔2018〕7號）規(guī)定，使用天然氣的固定式燃氣輪機的廢氣排放口可以暫不監(jiān)測SO2和顆粒物；《天津市固定污染源自動監(jiān)控管理辦法》（津環(huán)規(guī)范〔2019〕7號）規(guī)定，使用天然氣的電力企業(yè)發(fā)電機組的廢氣排放口可暫不監(jiān)測SO2和顆粒物。

歐盟在2010/75/EU指令中指出燃天然氣電廠不需要連續(xù)監(jiān)測SO2與顆粒物，但是至少每6個月監(jiān)測1次[4]，需要連續(xù)監(jiān)測NOx。在最佳可用技術(shù)參考文件中，則認為SO2和顆粒物排放質(zhì)量濃度正常情況下分別在5 mg/m3、10 mg/m3以下且沒有任何相應(yīng)治理設(shè)施，因此，燃氣電廠不需要對SO2和顆粒物進行連續(xù)監(jiān)測[5]。

美國新源性能標(biāo)準(zhǔn)中要求采用在線監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）監(jiān)測SO2、NOx，未提及顆粒物的監(jiān)測要求，但是要求CEMS測得的1 h平均SO2排放率必須采用ng/J（或以輸入熱量）表示，且SO2的濃度不得修正到15%O2[5]，即不根據(jù)氧量折算而采用實測濃度。

2 NOx排放限值的確定及依據(jù)

2.1 燃機NOx來源

燃燒過程中生成的NOx主要有燃料型、熱力型及快速型。天然氣燃料中氮元素可以忽略不計，因此，一般認為固定式燃氣輪機排放的NOx中，熱力型NOx占絕大部分，其次是快速型NOx[8]。

熱力型NOx一般不會在火焰面上生成，而是在火焰下游的高溫區(qū)生成，與氧氣濃度、火焰溫度及在高溫區(qū)的停留時間成正比[9-11]。快速型NOx由空氣中的N2與燃料中的碳氫離子團（CH等）反應(yīng)產(chǎn)生，因此，只有燃燒區(qū)處于較低空燃比時才會大量生成。影響NOx排放濃度的因素主要有燃機型號和低氮燃燒技術(shù)、機組啟動狀態(tài)（冷態(tài)、溫態(tài)或熱態(tài)）、機組負荷、燃燒模式（不同燃空比）、燃料成分與溫度、空氣溫濕度、制造安裝質(zhì)量、設(shè)備老化、燃燒運行控制水平[12]，此外CEMS會影響NOx測量的準(zhǔn)確性[12]。

2.2 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中NOx的排放限值如表1所示，國外以美國BACT標(biāo)準(zhǔn)要求最嚴（可達5 mg/m3甚至更低）。目前國內(nèi)以深圳市的標(biāo)準(zhǔn)最嚴格，體現(xiàn)在3個方面：（1）標(biāo)準(zhǔn)限值最低，15 mg/m3排放質(zhì)量濃度比北京和天津的地方標(biāo)準(zhǔn)要更加嚴格；（2）標(biāo)準(zhǔn)是針對現(xiàn)役機組，且深圳8個燃機電廠中有7個是1997—2007年投運的，存在燃燒器老化和未預(yù)留SCR改造空間等問題；（3）改造時間短，要求約半年的時間內(nèi)就完成改造。

2.3 NOx排放及改造現(xiàn)狀

（1）排放現(xiàn)狀。江蘇省大部分已經(jīng)建成投運的固定式燃氣輪機未安裝SCR脫硝裝置。對已經(jīng)投運電廠的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，E級和F級機組的NOx排放質(zhì)量濃度可分別穩(wěn)定達到30和50 mg/m3以下[13]。

雖然中國燃機SCR改造早期照搬燃煤機組的設(shè)計方式導(dǎo)致運行效率普遍不高，但隨著脫硝精細化改造技術(shù)的推廣和應(yīng)用，SCR的設(shè)計與運行水平等方面能力明顯提高。國內(nèi)通過新型低氮燃燒器或SCR改造可以實現(xiàn)15 mg/m3甚至更低的排放指標(biāo)。深圳燃機在2018年底NOx排放達到15 mg/m3的排放要求，其中9臺GE的PG9171E機型燃機由于改造時間短且未預(yù)留SCR空間，均采用DLN1.0+低氮燃燒器升級改造。北京燃機2017年前后SCR優(yōu)化改造后NOx排放質(zhì)量濃度大多穩(wěn)定在15 mg/m3以下，甚至低于10 mg/m3。

國外固定式燃氣輪機通過低氮燃燒器改造、加裝SCR、控制天燃氣品質(zhì)等多種方式，NOx基本可實現(xiàn)10 mg/m3甚至5 mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)[4]。但國內(nèi)天燃氣品質(zhì)與穩(wěn)定性與美國有一定差距，因此，要穩(wěn)定實現(xiàn)5 mg/m3指標(biāo)的難度較大。

（2）江蘇省燃機改造現(xiàn)狀。江蘇省2015年后新建和改建機組預(yù)留有SCR改造空間，燃燒器更為先進和高效，在NOx減排改造方面具有很好的條件。除早期建設(shè)的6臺E級機組未預(yù)留SCR位置且為立式余熱鍋爐，采用SCR改造難度很大，但可參考深圳燃機改造方式，即采用低氮燃燒器及輔助改造方式實現(xiàn)15 mg/m3的排放要求；其他電廠可參考深圳等地經(jīng)驗，采用余熱鍋爐入口直噴氨方案等技術(shù)，實現(xiàn)15 mg/m3排放標(biāo)準(zhǔn)[13-14]。

2.4 監(jiān)測方法與標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

（1）手工監(jiān)測方法。現(xiàn)行NOx監(jiān)測方法有：GB 13223—2011與DB 11/847—2011采用HJ/T 42、HJ/T 43中的監(jiān)測方法；DB 12/810—2018采用HJ/T 42、HJ/T 43、HJ 692、HJ 693中的監(jiān)測方法。因此，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中采用的監(jiān)測方法主要有HJ/T 42、HJ/T 43、HJ 692、HJ 693中的方法。

HJ/T 42《固定污染源排氣中NOx的測定—紫外分光光度法》規(guī)定的分析方法檢出限為10 mg/m3，定量測定的質(zhì)量濃度范圍為34~730 mg/m3。

HJ/T 43《固定污染源排氣中NOx的測定—鹽酸萘乙二胺分光光度法》規(guī)定的分析方法定性檢出質(zhì)量濃度為0.7 mg/m3，定量測定的質(zhì)量濃度范圍為2.4~208 mg/m3。

HJ 692《固定污染源廢氣NOx的測定—非分散紅外吸收法》與HJ 693《固定污染源廢氣NOx的測定—定電位電解法》規(guī)定的分析方法的檢出限均為3 mg/m3，測定下限均為12 mg/m3。

因此，現(xiàn)行監(jiān)測方法中HJ/T 43、HJ 692、HJ 693適用于低濃度NOx手工監(jiān)測分析要求。

（2）在線監(jiān)測方法。HJ 75—2017《固定污染源煙氣（SO2、NOx、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定，當(dāng)NOx質(zhì)量濃度<41 mg/m3時，絕對誤差不超過12 mg/m3。需要注意的是，目前燃氣電廠的NOx排放普遍未檢測NO2，部分電廠采用5%的折算。實際上煙氣中NO2的比例明顯要高于5%，因此，建議現(xiàn)有CEMS中NOx檢測儀器應(yīng)具備NO、NO2的檢測器，或者需要更換改造[12]。

2.5 排放限值的確定

排放限值的確定需要考慮到經(jīng)濟性、可行性和環(huán)境效益等因素。

（1）技術(shù)可行性。從國內(nèi)目前的投運業(yè)績看，實現(xiàn)10 mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)是可行的。但是老型燃機或者重型燃機的出口NOx質(zhì)量濃度峰值接近甚至超過50 mg/m3，實現(xiàn)10 mg/m3排放標(biāo)準(zhǔn)有一定難度，存在氨逃逸超標(biāo)的風(fēng)險。除立式未預(yù)留SCR空間的燃機，均可采用SCR技術(shù)實現(xiàn)15 mg/m3排放標(biāo)準(zhǔn)，但未預(yù)留空間的燃機改造成本更高、難度更大一些。因此，要求江蘇省所有燃機實現(xiàn)15 mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)更加可行。

（2）經(jīng)濟性與環(huán)境效益。采用SCR技術(shù)實現(xiàn)15 mg/m3或更寬松標(biāo)準(zhǔn)的投資成本差距并不明顯，前者運行費用略高，但噸減排費用前者效益更佳。據(jù)測算，400 MW級F級機組單位發(fā)電量成本增加約0.4 分/(kW·h)，200 MW級E級機組單位發(fā)電量成本增加0.37~0.52 分/(kW·h)，100 MW級及以下的F級機組單位發(fā)電量成本增加約0.5 分/(kW·h)，低于煤電超低排放改造的噸減排費用。改造后，NOx減排約1.67萬t，減排成本約為2萬元/t。

（3）監(jiān)測可行性。目前在線監(jiān)測與手工監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)難以滿足對NOx質(zhì)量濃度在10 mg/m3左右時的準(zhǔn)確測量，過于嚴格的排放標(biāo)準(zhǔn)會存在數(shù)據(jù)失真和執(zhí)法風(fēng)險。綜合考慮江蘇省燃機的實際情況、低氮燃燒器和SCR改造的技術(shù)現(xiàn)狀、江蘇省對重點大氣污染物減排的需要、環(huán)保改造的環(huán)境與經(jīng)濟效益以及一定的前瞻性，建議現(xiàn)有和新建燃機NOx排放均執(zhí)行15 mg/m3的限值。

3 SO2排放限值的確定及依據(jù)

3.1 SO2的來源分析

燃機SO2排放濃度取決于天然氣中的總硫，因此，天然氣的品質(zhì)決定了燃機SO2的排放水平。由于燃機一般使用的是通過長管道傳輸?shù)奶烊粴饣蛞夯烊粴?，根?jù)相關(guān)天燃氣的品質(zhì)可推算出燃機SO2排放水平。

目前國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有GB 17820—2018《天然氣》、GB/T 37124—2018《進入天然氣長輸管道的氣體質(zhì)量要求》、GB/T 33445—2016《煤制合成天然氣》和SN/T 2491—2010《進出口液化天然氣質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)》，具體指標(biāo)如表2所示[15]。從表2可以看出，采用長距離傳輸?shù)奶烊粴猓礉M足GB 17820—2018中的一類氣或GB/T 37124—2018的要求），在2020年12月31日之后總硫質(zhì)量濃度不會超過20 mg/m3，采用進口液化天然氣總硫質(zhì)量濃度不會超過30 mg/m3。折算到煙氣中SO2的質(zhì)量濃度分別為1.3和2 mg/m3。即使是目前過渡期期間，一類天然氣中總硫質(zhì)量濃度為60 mg/m3時，煙氣中SO2的質(zhì)量濃度約4 mg/m3。

圖1是7家電廠的天然氣總硫含量的實際測試數(shù)據(jù)，其總硫質(zhì)量濃度在0.1~8.7 mg/m3，遠低于現(xiàn)行相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。由此可見，實際天然氣中的總硫含量要比天然氣標(biāo)準(zhǔn)中的限值更低，SO2的排放量一般應(yīng)在1 mg/m3以下。

3.2 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中SO2的排放限值如表1所示。國際上普遍未對固定式燃氣輪機設(shè)置SO2的排放限值標(biāo)準(zhǔn)，即使更嚴格的歐盟《大型燃燒裝置的最佳可行技術(shù)參考文件》與美國BACT標(biāo)準(zhǔn)中也未提出SO2的排放限值，但是美國對天然氣品質(zhì)有一定的限定。

國家標(biāo)準(zhǔn)GB 13223—2011中燃氣輪機沒有單獨明確標(biāo)準(zhǔn)，籠統(tǒng)執(zhí)行燃氣發(fā)電鍋爐的排放限值（即35 mg/m3）。廣東省DB 44/612 —2009《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》及北京市DB 11/847—2011《固定式燃氣輪機大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定SO2最高允許排放質(zhì)量濃度為20 mg/m3。天津市DB 12/ 810—2018《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》與《深圳市大氣環(huán)境質(zhì)量提升補貼辦法（2018—2020年）》（深人環(huán)〔2018〕581號文）均未明確SO2的排放限值。

3.3 SO2的排放現(xiàn)狀

根據(jù)目前CEMS歷史數(shù)據(jù)顯示（見圖2），SO2的平均排放質(zhì)量濃度為0.5~2.52 mg/m3，上限值為0.7~20 mg/m3。上限值差異很大，除了天然氣品質(zhì)波動外，主要原因是CEMS采用的紅外法存在測量精度不高（達不到檢測限，甚至出現(xiàn)大量負值）以及CH4的干擾問題（主要是啟動階段），導(dǎo)致SO2濃度嚴重失真。

3.4 監(jiān)測方法與標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

（1）手工分析方法。目前SO2監(jiān)測方法有：GB 13223—2011與DB 11/847—2011采用HJ 56、HJ 57、HJ 629中的監(jiān)測方法；DB 12/810—2018中采用HJ 629、HJ 57中的監(jiān)測方法。因此，目前現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中SO2監(jiān)測方法主要采用HJ 56、HJ 57、HJ 629中的方法。

HJ 56《固定污染源排氣中二氧化硫的測定—碘量法》中規(guī)定的碘量法測定范圍是100~6 000 mg/m3，明顯不適用于低濃度檢測。

HJ 57《固定污染源廢氣SO2的測定—定電位電解法》與HJ 629《固定污染源廢氣SO2的測定—非分散紅外吸收法》中規(guī)定的方法檢出限均為3 mg/m3，測定下限也均為12 mg/m3。

上述標(biāo)準(zhǔn)難以適應(yīng)固定式燃氣輪機低濃度SO2手工監(jiān)測分析要求。

（2）在線分析方法。HJ 75《固定污染源煙氣（SO2、NOx、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定，當(dāng)SO2質(zhì)量濃度<57 mg/m3時，絕對誤差不超過17 mg/m3，難以滿足低濃度SO2的在線監(jiān)測要求。

（3）存在問題。由于固定式燃氣輪機SO2排放濃度極低，目前在線監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)的允許絕對誤差均明顯超過實際排放值，不能滿足對固定式燃氣輪機SO2的自動監(jiān)測要求；手工監(jiān)測方法也存在較大的監(jiān)測誤差，甚至出現(xiàn)排放濃度低于檢出限的情況。

3.5 排放限值的建議

由于監(jiān)測手段難以滿足極低SO2排放濃度的監(jiān)測要求，設(shè)定SO2的排放限值對污染物減排沒有實質(zhì)性意義，反而存在執(zhí)法風(fēng)險，也會造成監(jiān)測設(shè)備采購、運行維護、監(jiān)督、監(jiān)測等方面人力與財力等社會資源浪費問題，甚至?xí)`導(dǎo)相關(guān)決策。建議取消SO2的排放控制要求，與國際相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)接軌，在手工監(jiān)測與在線監(jiān)測方法與標(biāo)準(zhǔn)提高后，可再提出低排放限值。

4 顆粒物排放限值的確定及依據(jù)

4.1 顆粒物的來源分析

燃氣輪機排放的顆粒物主要來源有3個：（1）天然氣和助燃空氣中含有一定量的粉塵（質(zhì)量濃度約為每立方米數(shù)十微克）；（2）燃燒不完全產(chǎn)生的炭黑、有機物等；（3）余熱鍋爐等內(nèi)部構(gòu)件產(chǎn)生的脫落。

天然氣和空氣中的顆粒物濃度很低，且空氣經(jīng)過過濾器后才能進入燃燒室。根據(jù)EN 779—2002《一般通風(fēng)用空氣過濾器—過濾性能的測定》對空氣過濾器的分級，F(xiàn)9級空氣過濾器對0.4 μm的粒子過濾效率可達95%以上，即使是F7級空氣過濾器的過濾效率也可達80%~90%，因此，空氣中的顆粒物濃度非常低。

不完全燃燒和內(nèi)部構(gòu)件（如保溫棉）脫落產(chǎn)生的顆粒物具有一定的隨機性，量也很低，一般認為可以忽略不計。

4.2 排放標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中顆粒物的排放限值如表1所示。美國、歐盟的排放標(biāo)準(zhǔn)或最佳可行技術(shù)文件中都未對固定式燃氣輪機設(shè)置顆粒物的排放限值。日本2012年修訂的《大氣污染防治法》中規(guī)定，固定式燃氣輪機在一般地區(qū)和重點地區(qū)的煙塵排放限值分別為50和40 mg/m3，但未區(qū)分天然氣和其他燃氣。

中國GB 13223—2011中沒有單獨設(shè)置燃氣輪機機組的顆粒物排放限值，而是籠統(tǒng)地執(zhí)行燃氣發(fā)電鍋爐的排放限值（即5 mg/m3）。北京DB 11/847—2011相關(guān)規(guī)定中要求顆粒物排放限值不大于5 mg/m3。天津市DB12/ 810—2018以及《2018年“深圳藍”可持續(xù)行動計劃》未明確顆粒物的排放要求。

4.3 排放現(xiàn)狀

根據(jù)江蘇省17家燃機電廠CEMS的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)（取自近一年的小時均值報表）顯示，煙氣中顆粒物濃度均值為0.1~2 mg/m3，峰值一般不超過3.5 mg/m3，具體數(shù)據(jù)見圖3。

4.4 監(jiān)測方法與標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

（1）手工監(jiān)測分析方法?，F(xiàn)行顆粒物監(jiān)測方法有：GB 13223—2011與DB 11/847—2011采用GB/T 16157中的監(jiān)測方法；DB 12/810—2018采用GB/T 16157和HJ 836中的監(jiān)測方法。因此，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中顆粒物監(jiān)測方法主要采用GB/T 16157、HJ 836中的方法。

GB/T 16157《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》中規(guī)定的方法適用于質(zhì)量濃度>20 mg/m3的測量。

HJ 836《固定污染源廢氣—低濃度顆粒物的測定》中規(guī)定的方法檢出限為1.0 mg /m3，測定下限為3~4 mg/m3。

（2）在線分析方法。HJ 75《固定污染源煙氣（SO2、NOx、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定，當(dāng)顆粒物質(zhì)量濃度<10 mg/m3時，絕對誤差不得超過5 mg/m3，明顯難以滿足固定式燃氣輪機低濃度顆粒物的在線監(jiān)測要求。

（3）存在問題?，F(xiàn)行顆粒物監(jiān)測方法與標(biāo)準(zhǔn)存在與SO2監(jiān)測方法與標(biāo)準(zhǔn)相似的問題。

4.5 排放限值的確定

參考取消SO2排放限值的緣由，建議取消顆粒物的排放限值。

5 環(huán)境效益

截至2018年年底，江蘇省在運57臺固定式燃氣輪機機組（裝機容量為15.34 GW），同時在建26臺（裝機容量為4.40 GW）。其中14臺為調(diào)峰機組，其余為熱電聯(lián)產(chǎn)機組，年運行小時數(shù)參考環(huán)境影響評價中的取值分別按3000、5 000 h計。根據(jù)估算，燃煤與燃氣機組NOx排放分別達到約4.8和2.4萬t，其中燃氣機組占電力行業(yè)總排放的約33%。燃機執(zhí)行15 mg/m3的新標(biāo)準(zhǔn)后，NOx排放總量可削減約1.67萬t。通過模擬計算分析，執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)后，江蘇省典型市與全省大氣NOx日均值和年均值可分別降低3~8.47 μg/m3 和 0.68~1.38 μg/m3，PM2.5日均值和年均值可分別降低1.39~1.87 μg/m3和0.13~0.19 μg/m3[15]。

6 結(jié)論

當(dāng)前環(huán)保工作已經(jīng)逐步進入精細化治理階段，NOx作為城市臭氧、PM2.5等主要污染物的前體物，進一步控制其排放對于持續(xù)改善城市環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。同時考慮到氨逃逸、技術(shù)可行性與經(jīng)濟性等多種因素，且環(huán)保電價等補貼政策到位時，建議固定式燃氣輪機NOx的排放限值設(shè)定為15 mg/m3。

設(shè)定SO2、顆粒物的排放限值對污染物減排沒有實質(zhì)性意義，反而存在執(zhí)法風(fēng)險以及社會資源浪費等問題。建議取消SO2、顆粒物的排放限值，與國際相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)接軌。未來需要加強手工檢測與在線監(jiān)測方法與標(biāo)準(zhǔn)的研究，為環(huán)境執(zhí)法監(jiān)督提供技術(shù)和政策支撐。

采用高爐與焦?fàn)t煤氣等其他燃氣的固定式燃氣輪機實現(xiàn)了對副產(chǎn)物的綜合利用，建議仍按GB13223—2011的要求執(zhí)行。

作為清潔能源，燃氣發(fā)電在中國未來能源發(fā)展格局中將發(fā)揮愈來愈重要的作用。更嚴格、更精準(zhǔn)的固定式燃氣輪機污染物排放標(biāo)準(zhǔn)限值設(shè)定一方面將有利于改善區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量，另一方面也將更加有利于凸顯燃氣發(fā)電的環(huán)保優(yōu)勢和天然氣清潔能源的本質(zhì)屬性。