燃氣發電(diàn)具有清潔、高效的特點，近年來我(wǒ)國燃機電(diàn)廠裝機規模不斷擴大(dà)，有力地推動了我(wǒ)國能源結構轉型。由于燃燒溫度高、過量空氣系數大(dà)等工(gōng)藝特點的影響，燃機電(diàn)廠在生(shēng)産過程中(zhōng)産生(shēng)大(dà)量的“熱力型”NOx^[1]，相比燃煤電(diàn)廠具有較高的氮氧化物(wù)排放(fàng)水平。相比國外(wài)發達經濟體(tǐ)，我(wǒ)國對燃機電(diàn)廠氮氧化物(wù)防治起步較晚。在裝機規模不斷擴大(dà)、地區環境容量受限的發展背景下(xià)，我(wǒ)國有必要密切關注燃機電(diàn)廠的氮氧化物(wù)排放(fàng)問題，并借鑒國外(wài)有益經驗。

一(yī)、不同地區和國家的氮氧化物(wù)排放(fàng)标準

（一(yī)）我(wǒ)國燃機氮氧化物(wù)排放(fàng)标準

我(wǒ)國适用于燃機電(diàn)廠大(dà)氣污染物(wù)排放(fàng)的現行标準是《火(huǒ)電(diàn)廠大(dà)氣污染物(wù)排放(fàng)标準》(GB13223-2011)，其中(zhōng)對燃氣輪機組的氮氧化物(wù)排放(fàng)限值按燃料類型不同設定，以油、天然氣和其他氣體(tǐ)爲燃料的燃機氮氧化物(wù)排放(fàng)限值分(fēn)别爲150mg/m³、50mg/m³和120mg/m³。我(wǒ)國排放(fàng)标準中(zhōng)采用的限值形式爲單一(yī)的濃度限值，該限值爲幹煙氣在标準狀态下(xià)的數值。同時，實測的排放(fàng)值還需折算爲基準氧含量（15%）條件下(xià)的排放(fàng)值後再與限值數據對比。

回顧《火(huǒ)電(diàn)廠大(dà)氣污染物(wù)排放(fàng)标準》發展曆程。該标準首次與1991年發布，在初版标準并未對氮氧化物(wù)的排放(fàng)進行限制。其後于1996年、2003年、2011年進行了3次修訂^[2][3][4]，不同版本中(zhōng)對氮氧化物(wù)的排放(fàng)限制也在逐步變化。在1996年修訂版本中(zhōng)，首次規定了氮氧化物(wù)的标準限值，但僅對額定蒸發量大(dà)于1000t/h的煤粉鍋爐進行了限值。在2003年修訂的版本中(zhōng)，一(yī)是擴大(dà)了覆蓋範圍，改爲對額定蒸發量65t/h以上所有鍋爐進行全面控制，基本上涵蓋了所有的火(huǒ)電(diàn)廠鍋爐。二是首次對燃氣輪機的氮氧化物(wù)的排放(fàng)提出了明确要求。三是在燃料方面分(fēn)類更爲細緻，增加了燃油、燃氣和燃用不同揮發分(fēn)含量煤炭的火(huǒ)電(diàn)廠氮氧化物(wù)排放(fàng)限值。在2011年修訂版本中(zhōng)，除了進一(yī)步提高氮氧化物(wù)的排放(fàng)标準，還增加了對重點地區的标準要求，重點地區主要指國土開(kāi)發密度高、大(dà)氣環境容量小(xiǎo)、生(shēng)态環境脆弱等容易發生(shēng)嚴重大(dà)氣污染問題的地區。不同版本的《火(huǒ)電(diàn)廠大(dà)氣污染物(wù)排放(fàng)标準》中(zhōng)對燃機氮氧化物(wù)排放(fàng)限值見表1。

表1    GB13223各版本對燃機電(diàn)廠氮氧化物(wù)排放(fàng)限值規定

（二）美國燃機氮氧化物(wù)排放(fàng)标準

1970年美國通過第一(yī)部關于空氣污染控制的法規《清潔空氣法》(Clean Air Act)，法律規定由美國環保署（USEPA）制定全國統一(yī)的新建工(gōng)業污染源排放(fàng)标準，即《新污染源行爲标準》（New Sources Performance Standard，NSPS），以此作爲全國最低限度的執行标準和導則。該标準制定的基礎是的“最佳示範技術”，同時規定在考慮技術和運營水平的基礎上适度嚴格，給各州精細化管理留有足夠的靈活度。

對于燃機電(diàn)廠的NSPS，美國環保署從1977年開(kāi)始執行固定式燃氣輪機排放(fàng)标準（Standards of Performance for Stationary Combustion Turbines）^[5]，該标準對燃氣輪機發電(diàn)機組的NO_x和SO₂排放(fàng)限值進行了規定。該标準同時也是美國聯邦法規40CFR第60部分(fēn)，标準分(fēn)爲GG和KKKK兩個子部分(fēn)，GG子部分(fēn)涵蓋了1977年10月3日之後和2005年2月18日之前開(kāi)始建造的燃機機組。KKKK子部分(fēn)涵蓋了2005年2月18日之後開(kāi)始建造的機組的燃氣輪機和相關的餘熱鍋爐。該标準于1982年、2003年和2005年進行了3次修訂，2005年修訂的版本中(zhōng)，排放(fàng)标準首次引入了績效排放(fàng)的概念，即以單位發電(diàn)量或單位熱量輸入給定排放(fàng)限值，表達爲排放(fàng)量/發電(diàn)量（（lb/MWh，磅每兆瓦時）或排放(fàng)量/機組輸入的熱量（ng/J，納克每焦耳）的形式。同時也保留以濃度給定排放(fàng)限值，表達爲污染物(wù)在15％的氧含量條件下(xià)百萬分(fēn)之體(tǐ)積濃度（ppmv）的形式。标準規則允許燃機電(diàn)廠業主選擇基于績效或基于濃度的排放(fàng)标準。

表2    美國固定式燃氣輪機NO_X排放(fàng)限值

（三）歐盟燃機氮氧化物(wù)排放(fàng)标準

1988年，歐盟的前身歐共體(tǐ)制定了《大(dà)型燃燒企業指令》（Large combustion plant directive 88/609/EEC），首次針對大(dà)型燃燒企業制定了氮氧化物(wù)排放(fàng)标準，并根據燃料類型不同制定了各自的排放(fàng)限值。該指令又(yòu)于1994年和2001年兩次修訂。現行标準爲《大(dà)型燃燒企業大(dà)氣污染物(wù)排放(fàng)限制指令》（the limitation of emissions of certain pollutants into the air from large combustion plants2001/80/EC）^[6]。該指令主要針對2000年以後新建或改建的大(dà)型燃燒企業（發電(diàn)量超過50MW），規定了燃天然氣的燃氣輪機組NO_X排放(fàng)限值執行50mg/m³，燃用除天然氣外(wài)的氣态燃料和燃油機組NO_X排放(fàng)限值執行120mg/m³，該NO_X排放(fàng)限值是指煙氣中(zhōng)含氧量在15%，機組負荷在70％及以上時的排放(fàng)限值。詳見表3。歐盟各成員(yuán)國均參考該指令制定本國标準，本國标準不得低于該标準，當本國政府并未制定标準時則使用該标準。

表3   歐盟燃氣輪機NO_x排放(fàng)限值    

（四）日本燃機氮氧化物(wù)排放(fàng)标準

1968年日本在原有《煤煙排放(fàng)控制法》的基礎上進行了全面修改,制定了《大(dà)氣污染防治法》。1971年7月,日本成立環境省，加大(dà)了環境污染管理的力度和範圍。1972年和1973年又(yòu)進一(yī)步修訂了《大(dà)氣污染防治法》,除制定單個污染源的排放(fàng)限值外(wài)，還開(kāi)始實施總量控制，規定了區域允許排放(fàng)總量。

日本關于燃機電(diàn)廠的NO_x的排放(fàng)标準從1973年8月的《大(dà)氣污染防治法》開(kāi)始制定，對燃燒器燃料消耗量在50l/h以上的燃氣輪機的NO_x排放(fàng)做了規定^[7]，期間對此标準共經曆了若幹次強化，具體(tǐ)排放(fàng)标準如表4所示。

表4  日本燃氣輪機組NO_x排放(fàng)标準

二、排放(fàng)标準對比

中(zhōng)美歐日各國對燃機電(diàn)廠氮氧化物(wù)排放(fàng)标準發展經曆了不同的過程，以燃用天然氣的新建燃機機組爲例，對比各個國家的氮氧化物(wù)排放(fàng)限值如表5所示。可以看出，各個國家标準中(zhōng)所規定的基準氧含量條件基本一(yī)緻，我(wǒ)國GB13223标準中(zhōng)NO_x的限值要求嚴于國外(wài)标準，僅較美國部分(fēn)标準略爲寬松。GB13223-2011作爲火(huǒ)力發電(diàn)廠大(dà)氣污染物(wù)排放(fàng)新标準，燃機電(diàn)廠大(dà)氣污染物(wù)排放(fàng)限值已經向國際标準看齊，相關排放(fàng)限值規定均已達到國際領先要求。

表5   國内外(wài)以天然氣爲燃料的新建燃機機組NO_x現狀排放(fàng)标準對比

注：31mg/m³、51mg/m³分(fēn)别爲P＞248.86MW和14.64MW＜P ≤248.86MW燃機的排放(fàng)限值。

三、國外(wài)經驗借鑒

從排放(fàng)限值看，我(wǒ)國的燃機電(diàn)廠的氮氧化物(wù)排放(fàng)濃度限值基本上是目前世界上主要經濟體(tǐ)中(zhōng)最嚴格的限排标準，然而從排放(fàng)的控制方式和衡量指标上看，各個國家和地區仍然存在一(yī)些差異。

一(yī)是美國标準充分(fēn)考慮了受控對象的實際情況，按照燃料、受控單元的建設年齡及輸出功率不同，分(fēn)别執行多種形式的排放(fàng)限值規定。而中(zhōng)國在标準制修訂階段缺少完善的技術和成本—效益分(fēn)析爲支撐，僅靠燃機“年齡”的分(fēn)類過于簡單，“一(yī)刀切”的做法雖然執行簡單，但易使得受控電(diàn)廠受到超前的限值規定，從而因環保壓力的影響而産生(shēng)額外(wài)增加成本。

二是美國火(huǒ)電(diàn)廠排放(fàng)标準中(zhōng)采用的排放(fàng)限值以基于産出（output-based）的績效限值爲主，包括基于熱輸入、能量輸出的績效限值，績效限值以30天滑動平均尺度爲考核周期。基于産出的限值考慮了減排措施的效益，鼓勵受控對象減少化石燃料的使用，例如提高燃燒效率，通過回收有用熱量提高燃機的整體(tǐ)熱效率等，體(tǐ)現了節約能源與環境保護兼得的先進理念，并有利于降低源的合規成本。

三是歐盟、日本等國均明确中(zhōng)長期大(dà)氣污染物(wù)排放(fàng)總量控制目标。在早期的氮氧化物(wù)排放(fàng)控制上，各國家和地區均以排放(fàng)濃度作爲衡量手段。在經過多年的發展後，歐洲則早在20世紀80年代就同時進行濃度控制和總量控制，更側重考量地區的環境總承受能力。日本也在20世紀70年代開(kāi)始實施總量控制，規定了區域允許排放(fàng)總量。反觀我(wǒ)國，尚無規定類似燃機電(diàn)廠等工(gōng)業固定排放(fàng)源的總量控制目标。

四、結語

電(diàn)廠的氮氧化物(wù)排放(fàng)量在我(wǒ)國氮氧化物(wù)排放(fàng)總量中(zhōng)所占比重較大(dà)，電(diàn)廠排放(fàng)标準的提高有利于我(wǒ)國實施電(diàn)力工(gōng)業的節能減排。我(wǒ)國現有燃氣輪機電(diàn)廠氮氧化物(wù)的排放(fàng)标準在限值要求方面與發達國家相比已處于同一(yī)水平。但在燃機裝機規模持續保持增長也伴随氮氧化物(wù)排放(fàng)不斷增加的問題出現，僅對燃機電(diàn)廠實行簡單排放(fàng)标準将難以改善和緩解環境壓力。因此，需要借鑒國外(wài)類似标準制定經驗，如在标準制定時有機結合污染物(wù)減排和電(diàn)廠節能提效、明确氮氧化物(wù)排放(fàng)總量的中(zhōng)長期控制目标等，從而實現減少火(huǒ)電(diàn)污染物(wù)排放(fàng)和滿足日益增加對電(diàn)力的需求兩種目标的雙赢。

參考文獻：

[1] 李建.對燃氣輪機發電(diàn)廠NOx排放(fàng)執行标準的探讨[J].新疆環境保護,1999（3）:19~22.

[2] 國家環境保護總局.火(huǒ)電(diàn)廠大(dà)氣污染物(wù)排放(fàng)标準(GBl3223-1996)[Z]. 1996.

[3] 國家環境保護總局.火(huǒ)電(diàn)廠大(dà)氣污染物(wù)排放(fàng)标準(GBl3223-2003)[Z]. 2003.

[4] 國家環境保護總局.火(huǒ)電(diàn)廠大(dà)氣污染物(wù)排放(fàng)标準(GBl3223-2011)[Z]. 2011.

[5] EPA. Standards of Performance for Electric Utility Steam Generating Units[Z].2006.

[6] EU. Directive 2001/80/EE on the limitation of emissions of certain pollutants into the air from large combustion plants[Z].2001.

[7]日本環境省,煙塵和NOx排放(fàng)标準值清單[EB/OL].http://www.env.go.jp/air/osen/law/t-kise-6.html,2012.