燃气电厂环保现状及未来发展趋势

     2012年是中国雾霾元年，大家知道了PM2.5对雾霾影响最大，这几年雾霾越来越受到社会广泛关注，党和国家领导人也对雾霾提出要求和指示，雾霾问题到底是什么，我们把这个问题搞清楚花多少钱都可以。所以今年成立了雾霾成因的专题会议。从雾霾2012年以后，相关部门、行业也采取了很多措施，国家环保部推出大气污染的行动计划，这里面定的2017年要实现目标，这个目标实现起来有难度，北京控制在60微克每立方米，现在有一些压力和难度。

      这里面有两个政策比较重要：一个是煤改气。很多地方都提出很多这方面的政策，但是关于煤改气的问题，也有很多问题，比如说经济和环保问题；另外一项是针对电力行业，从2014年有很多企业自己做，到2015年就上升国家要求。相关部门提出要求对所有燃煤机组在2020年之前，实现东部、中部和西部的超低的排放，目前东部地区改造已经基本上完成。

      完成超级电网的改造效果怎么样呢？实施了超低排放以后，燃煤的水平，粉尘达到5毫克，通过这张表，这些电厂可以做到这点。因为这样，所有很多燃煤电厂做宣传，包括跟政府汇报，我们可以做到跟燃气电厂一样的情况，但是由于燃机实际排放水平是两个概念，这里面有一些人在宣传方面说得不是很准确。燃气电厂相对于燃煤电场的优势受到一些挑战。这种情况下，大家会问，目前燃气电厂排放物水平是什么样的，还有没有优势。第二燃气电厂面对的污染是什么，未来、今后十三五时期，下一个五年国家层面对燃机层面走向是什么？ 

      通过调查，燃气电厂除了氮氧化物是50毫克，其他的排放远远低于标准。在大家印象中燃气是清洁能源，燃气电厂在目前情况下，二氧化硫的排放是远远低于平均的标准水平，也优于燃煤机组，燃气电厂主要污染物是氮氧化物，这也是他们吸收治理的焦点。相对于以前，燃气机组的排放水平，优势不如以前大，因为以前的燃煤电厂的标准比较低，而现在标准提高，所以有一些挑战。

      那么目前，几大主机厂通过燃料方式调整，氮氧化物排放浓度，基本上可以达到30毫克的水平，如果再往下降还有一些难度。除了北京有要求，还有重庆的电厂加了脱硝装置，全国很多电厂都没有安装。所以下面我们就重点讲一下氮氧化物的控制。

      通过调研，我们发现目前已经说的，通过燃机本体控制有限，如果想进一步降低，通过燃烧调整不是不可能，但是效率也会受到影响，这件事情要找到合适的平衡点。目前已经安装脱硝系统，我们了解发现目前我们国家燃气电厂，加装脱硝装饰主要是照办参考燃煤电厂的设计理念，没有考虑到燃气电厂气体是无硫的环境，所以存在一些问题。很多电厂要求效率达到了80%，但是我们调查发现很多电厂不能达到，大家对这方面的关注度也不够。另外氮氧化物对环境等方面的影响也很大。

      刚才前面讲到存在的问题，设计问题，设备问题、运维问题等。脱硝系统里面最核心就是催化剂。目前的电厂的催化剂大部分都是用进口，目前是5-6万块钱，燃煤电厂基本上是国产，目前合理的几个区间是1.5-2万块钱，目前燃气电厂选用的催化剂价格比燃煤电厂高了2倍。而且催化剂也没有考虑燃气电厂的需求，还有现在设备检测的问题，在运维过程中，在控制方面，在设计方面有一些问题考虑不是很精细。实际在电厂运营过程中，受负荷，受催化剂影响的动态变化，他们这方面做得不是很精细。

      第三个问题，现场测试仪表和其他方面测出来的存在着差异。还有一些电厂运行不是很经济，偏氨量也会偏高。还有运行维护等等这些问题是我们目前从设备运维方面发现的问题。

      燃气电厂的排放差异性的情况，主要是三个方面问题。一个就是设备问题，运行问题，天然气成分和外部环境问题。设备问题很容易理解，不同厂家燃烧设计不一样，特别是F级，西门子的机组和三菱，和GE机组不一样，西门子是环形燃烧。不同燃烧方式，控制氮氧化物的排放有差异。

      全负荷脱硝问题，对于燃煤电厂国家有这方面的要求，大家实现起来也有一定的难度。目前燃机在启停阶段肯定是超标，但是下一步，随着政府、民众对环保问题的关注，标准会越来越严苛，可能下一步也要求全负荷达标，在这个过程中还要采取一些措施。在不同的负荷，50%的负荷以后，大家可以看出随着负荷变化，负荷越高氮氧化物的排放也在上升。另外脱硝系统的入口浓度比正常单机运行高一些，对氮氧化物排放有影响。另外氮氧化物的生成量这也是我们调研数据。还有温度和湿度，特别是温度对这个也有影响，但是影响有多大，这方面的定量研究我们还在做。

      第四个针对燃气电厂排放问题，目前燃气电厂加装脱硝的理念，基本上都是照搬燃煤电厂，虽然没有也可以达到要求，但是在这个过程中，设备投入变短，或者运行当中花的钱多了。因为原来设计是80%，但是很多电厂不能达到这个情况。北京地区要削减40-50小时，一个是跟补贴有关系。还有现在社会上，业内有不同的声音，认为北京地区把所有煤电厂都关了，为什么环境问题没有解决，认为燃气电厂也是其中一个原因。燃气电厂氮氧化物的排放问题，肯定会受到越来越多的关注，在这个过程中如何优化在技术上还有办法做。主要是燃烧从本体上做工作，还有加装脱硝系统。

      关于政策趋势和发展建议，美国燃机比重在40%多，装机容量跟煤电旗鼓相当，对于燃气电厂污染物排放，美国比较重视。美国针对燃气电厂有几个标准，美国环保局发布的新建电厂的标准，那么这个标准是最基本的标准，主要是对老机组最低标准，按照这个标准，对大型燃机标准就是15个PPM，对于容量小的就不一样。这是最低标准，美国还有两个标准，一个是PSD，美国环保对于达标地区，执行是一个环保标准，对于环境不达标地区你如果在这个地方，要新上一个电厂，必须采用最好的技术，而且不考虑经济性。通过上面这张表大家可以看到排污许可证的基本上都在几个PPM。这是我们从美国环保EPA网站上找到的一些数据，基本上这些电厂排放最高在5个PPM，最低在2个PPM。美国采用低量燃烧技术，主要是后面的设计和运行是非常精细化。对我们来说，燃气电厂排放从30降到10%，这里面难度很大，但要接受调查，大家可能最直接想法，为了达标，再增加一层催化剂，但是却没有起到太多作用。所以，在燃气电厂加装RCI的过程中要优化设计，不能简单照搬。

      在国内也有不同的标准，北京地区的DB11，目前其他地区也有这方面的考虑，南京地区下一步提高排污收费标准，所以北京、上海、南京排污标准是远远高于其他地区的。

      下一步趋势是什么呢？在燃煤电厂实现排放污染减少的时候，燃气电厂的压力也来了，所以燃气电厂下一步要做到更加清洁。在这种情况下，如果你的环保优势也没有，那整个燃气电厂在中国的生存就有危机；在这种情况下国家进一步提高燃气电厂污染物排放的标准会提升。燃气污染物排放标准会降低，氮氧化物我们认为很可能降到25%左右。

      在这种情况下加装脱硝系统会成为一种趋势，因为北京地区已经这么做了，已经有实践经验。所以目前国内现在建的电厂，已经投运的电厂，还有未来新建的电厂在未来面临这个问题。燃气电厂在环保里面投入，是否享受国家对于电厂的补贴情况，我们跟地方政府和国家争取。你做环保投入，政府也有理由给你补贴，燃气电厂现在很多靠地方补助，你如果有这个环保投入，就给你环保补贴。下一步针对燃气电厂，肯定让你有脱硝电价，要么是污染物收费方面给予减免。在这种情况下，大家在目前的过程中，密切跟踪国家相关政策走向，做好技术上储备，在技术方面，我们该出去调研调研，做一些这方面的工作。

      在这个过程中相关厂家，共同优化燃气电厂脱硝系统的设计，不能简单把燃煤电厂的办法搬过来，争取用更少的成本达到更好的标准。地方政府给燃气电厂一定的支持和补贴。因为天然气多气源格局是趋势，现在很多地区像浙江，包括北京都是多气源的格局，一个电厂可能只使用一种气，但到未来是多样化，大家要对燃料进行跟踪，对于这方面做到心里面有数。

      目前燃气电厂相对于实施过超低排放的电厂还是有优势的，我们要进一步提高标准，做到更加清洁，只有这样，我们燃机行业才可能会有更好的发展空间。

     （本文出自国电环境保护研究院常务副院长刘志坦在第四届中国燃气轮机聚焦2017上的发言，原标题为“燃气电厂环保现状及未来趋势”）