沈 婷 張志才

（內蒙古電力勘測設計院有限責任公司）

0 引言

煤炭、石油、天然氣等資源的使用讓火電廠可以火力發(fā)電，同時火電廠火力發(fā)電是我國電力系統(tǒng)中基礎組成部分。火力發(fā)電給能源和環(huán)境帶來壓力，每日水量需要高達十萬噸，每年需要原煤能源五千萬噸才能維持一座1000MW的火電廠，并且煤耗由于城市化的建設還在不斷上升。SO2、NOX在煤炭燃燒中不斷產生加劇酸雨的含量，人們的生活受到火電廠周圍廢料粉塵的污染，所以我國已經把火力發(fā)電的污染排放歸納到重點污染的產業(yè)中。為提高發(fā)電能力、減少能源的損耗、減少污染必須探討出全面的火力發(fā)電機組能耗監(jiān)控系統(tǒng)。

1 對火電廠發(fā)電系統(tǒng)的能耗進行解析

掌握火電廠發(fā)電系統(tǒng)的組成和過程才能知道火電廠發(fā)電系統(tǒng)的能耗分布。根據燃煤發(fā)電系統(tǒng)得出組成部分主要有燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)和煙氣凈化系統(tǒng)，而鍋爐、汽輪機、發(fā)電機和脫硫脫硝裝置等是主要的生產設備。先將燃燒系統(tǒng)的化學能轉化為熱能，再在汽水系統(tǒng)中將高溫高壓氣體的熱能轉換為機械能，最后在電機的帶動下轉化為電能，這是火力發(fā)電廠在發(fā)電時主要能源的轉化過程。熱損失、機械損失和污染物的控制是主要能源轉化過程中火電廠發(fā)電系統(tǒng)的能耗。熱損失、排煙熱損失、機械不完全燃燒熱損失、散熱損失、灰渣物理熱損失等存在于以鍋爐為主體的燃燒系統(tǒng)中，這些損失影響著發(fā)電效率。嚴重的能耗損失還包括汽輪機部分中的噴嘴損失、動葉損失、余速損失、葉高損失、扇形損失、葉輪摩擦損失、部分進氣損失、漏氣損失和濕氣損失。汽水管道中的局部損失與沿程損失也造成嚴重的能源損耗。污染物的控制是火力發(fā)電過程中能耗的支體，為響應環(huán)保的要求，發(fā)電過程中產生的硫化物、NOX與固體廢渣等污染物在經過凈化后才可以排放，因此需在發(fā)電系統(tǒng)末端配置脫硫脫硝系統(tǒng)與廢渣處理系統(tǒng)，而生產的成本和能耗由于系統(tǒng)的配置不斷增加。

2 火電廠發(fā)電系統(tǒng)的污染物和控制工序

火電廠污染物由固體、液體、氣體和噪聲等組成。其中煤電廠排放的粉塵是固體污染物的代表。據統(tǒng)計在我國火電廠產業(yè)中粉塵每年的排放量約達600萬噸，由此可以看出危害之大。塵粒污染環(huán)境程度大，并與二氧化硫、氧化氮等多種污染環(huán)境氣體結合，給環(huán)境帶來很大的壓力?；以⒚喝紵髿埩舻幕以?、經文丘里除塵器和布袋或者靜電除塵器收集下來的粉煤灰，都是電煤燃燒后的固體污染物，由二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂與部分微量元素組成。廢氣污染物主要由CO、NOX與硫化物所組成，而廢氣中存有許多CO，給大氣的溫室效應帶來壓力，有機硫與無機硫存在電煤中使其燃燒會產生二氧化硫從而讓酸雨形成。沖灰水、除塵水、工業(yè)污水、生活污水、酸堿廢液、熱排水等是火電廠里的主要廢水。流入廢水系統(tǒng)中的一般是除塵水和工業(yè)污水?？傮w來說二氧化碳溫室效應、酸雨、粉塵污染、灰渣污染、脫硫石膏固廢、廢水污染都是火電廠對環(huán)境產生的影響。廢氣有效控制、廢水處理達標排放或循環(huán)利用、固廢作為建筑原材料使用是火電廠廢物資源化利用的方向。因此從控制工序上講，我們先要在系統(tǒng)方面構建合理的監(jiān)控反饋體系，有效使用DCS系統(tǒng)軟、硬件以及自診斷能力，合理控制提前預防與軟化故障，將能耗和污染物的排放進行嚴格的把控。之后在脫硫脫硝等減少排放的工序上配套相應低耗能的環(huán)保器械，減少對環(huán)境的污染。

3 火電廠發(fā)展發(fā)電系統(tǒng)節(jié)能減排的措施

根據火電廠發(fā)電系統(tǒng)能耗與節(jié)能減排的進展，對火電廠發(fā)電系統(tǒng)節(jié)能減排的發(fā)展提出建議。

1）根據節(jié)能減排技術的創(chuàng)新進展，減少火電廠的能耗，促進廢氣廢水的排放。在技術方面做好創(chuàng)新提高節(jié)能減排的效率，依靠技術的不斷發(fā)展從根本上控制發(fā)電過程中的能耗損失，加強工藝、技術水平，合理利用污染物，使火電廠能更環(huán)保有效地發(fā)電。

2）要增加生產與管理工作的效率，就必須做好火電廠的籌備。從生產環(huán)節(jié)上來講，各個環(huán)節(jié)都要綠色環(huán)保，合理控制增加燃燒煤質、提升鍋爐燃燒效率、減少燃燒能量損失、增加汽輪機和電機的機械效率方面的生產能耗，以及建造合理的能耗剖析與控制系統(tǒng)，使能量可以再次使用，減少污染物質的排放。

提高火電廠節(jié)能減排的效率，必須進行技術創(chuàng)新，調動全體員工參與的積極性。所以要加強節(jié)能減排思想教育建設，讓節(jié)能減排的觀念灌輸到每個人的意識中，而且還可以把節(jié)能減排所帶來的利益分給工作人員，提高激勵機制使工作人員的經濟收入不斷提高，從而激發(fā)員工進行節(jié)能減排工作的積極性。

4 排放績效體系和使用

4.1 排放績效體系

EP是排放績效（EmissionPerfoemance）的簡稱，是發(fā)點績效標準GPS（GeneratingPerformanceStandard）的伸展，代表發(fā)電工廠在單位時間內每發(fā)一度電所排放一種污染物的數量，表示單位電量中這種污染物的排放力度。排放效績不在乎發(fā)電機組所使用的機組類型、生產工藝、燃料特征與排放污染物濃度，它顧及到電力企業(yè)生產技術、燃燒質量、生產效率、污染治理情況和污染排放量等要素，這是穩(wěn)定工業(yè)污染的新體系。所以新體系將公平與效率相結合為清潔發(fā)電市場、控制污染物排放數量的市場體系注入活力，且這個體系擁有可接受與可操作性能。

4.2 排放績效體系的使用

現(xiàn)今各個國家普遍將排放績效體系運用到SO、NI、CO2配額分配與計劃的總量和交易中。美國麻省使用排放績效體系確定了在其地域里NOX生產出的配額分配與NOX排放量的交易制定。瑞典能源產業(yè)使用排放績效體系確定了NOX的收費標準，以排污費用生產有局限的能源來代替，提高了清潔能源的發(fā)展效果。

江蘇省環(huán)保局在2002年創(chuàng)辦“使用排放績效體系穩(wěn)定電力產業(yè)SO2的排放總量和排污權交易”的活動，頒布了《電力行業(yè)二氧化硫排放控制配額分配措施》，江蘇省電力產業(yè)是以排放績效的方法分配所用二氧化硫。而其他省市也陸續(xù)使用排放效績的方法進行如何分配總量的發(fā)展工作等。國家環(huán)保局在2007年頒布了《二氧化硫總量分配指導意見》，在“十一五”期間SO2總量得到明顯的控制，這離不開電力產業(yè)所使用的排放績效的方法。

5 根據能耗與排放績效的環(huán)保發(fā)電調度所確定的方法

5.1 思路分析

層次分析法（AnalyticHierarchyProcess，AHP）是指讓決策問題的相關元素進行層次劃分，分為目標、準則、方案等，從而制定定性與定量闡述的決策方式。先對復雜的決策問題的本質、影響因素與內在關系等進一步剖析，再使用少許定量信息讓決策在思維過程方面逐漸數學化，使多目標、多規(guī)定、無結構理念的繁雜問題得到簡化，這就是層次分析法的特點。構造相符的指標體系又稱節(jié)能環(huán)保發(fā)電調度綜合指標方法，將這個體系分為三個層次：目標層、準則層和指標層。確定準則層、指標層各個指標占領一樣重要的地位，而且在界定指標層中，下層指標推算到上層指標權重的計算方式是各個指標的影響程度大小的取值范圍，計算出目標層的綜合權重就是綜合指標。

5.2 制定各個層次的指標權重

指標層和推測層各項指標的權重開始的值是根據經驗判斷、專家回答等方式確定的，對各項指標影響綜合指標的程度進行計算來劃分等級得到指標的標度。1、3、5、7、9或者是1、1／3、1／5、1／7、1／9得出兩種成分中哪種成分更重要，這就是1～9比率標度法，從而讓指標的重要性可以量化。能耗水平和排放績效兩項準則層和四項指標層指標構成節(jié)能環(huán)保發(fā)電調度的綜合指標體系。

對各層指標節(jié)能環(huán)保發(fā)電調度的影響大小進行全面的剖析，能耗水平0.4，排放績效0.6。能耗水平選取發(fā)電標煤耗指標（g／kW·h）；發(fā)電機組排放績效選取（二氧化硫排放績效EPSO）、NO是準則層各指標權重的取值。0.4、0.4、0.2是NOX排放績效（EP－NO）和煙塵排放績效（EP煙塵）3個指標（g／kW·h）的權重值。在指標層中四個指標均分成三個不同的影響程度，本文的相對重要程度值、權重取值、影響程度等級劃分用1、3、5來表示。

5.3 規(guī)劃火力發(fā)電機組發(fā)電的調度

短時間內機組進行的能耗水平根據設備生產商提供的機組能耗參數排列逐漸以實測數值排列來代替《辦法》的規(guī)定。省級環(huán)保局最新測定的數值規(guī)定污染物排放水平。根據由低到高的順序排列規(guī)定以上的模式測算的發(fā)電調度綜合指標得出發(fā)電序位，這個發(fā)電序位可以作為火電機組發(fā)電調度的參考。

6 結束語

從不同角度對火電廠節(jié)能減排工作的各個環(huán)節(jié)進行管理，要同時滿足優(yōu)化資源結構、節(jié)約資源、降低熱量的排放。我國的電力事業(yè)不斷發(fā)展，離不開各個環(huán)節(jié)的相互協(xié)調，為我國國民經濟注入了活力。我們可以再次合理構造考慮節(jié)能、環(huán)保與經濟三大目標的綜合指標體系，為未來實現(xiàn)多目標綜合優(yōu)化打下基礎，逐漸完善燃煤電廠煤耗與煙氣的線上監(jiān)控系統(tǒng)，確保準確測量不斷更新發(fā)點排序。提高綜合區(qū)域火電發(fā)展與污染控制水平，不斷規(guī)劃各個指標的權重和相關的程度值。