劉士勖

摘要：經(jīng)濟的發(fā)展，城市化進程的加快，人們對電能的需求也逐漸增加。電力行業(yè)中燃煤電廠的碳排放量巨大，是進行碳減排的重點對象之一。歐盟等發(fā)達地區(qū)已開始采用碳排放交易機制來激勵高碳排放企業(yè)主動進行碳減排，我國也正逐步建立完善的碳交易市場及相關(guān)法律機制，探索制定碳稅政策。本文就燃煤電廠碳排放對可控運行參數(shù)變化的敏感性展開探討。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠;碳排放;敏感性分析;可控運行參數(shù)

1燃煤電廠二氧化碳排放量影響因素分析

（一）供電煤耗對二氧化碳排放量的影響。

燃煤電廠在運行時要消耗大量的煤，煤炭的燃燒將排放大量二氧化碳。這里用供電煤耗作為電廠CO2排放的影響因素之一。供電煤耗又稱供電標準煤耗，它是指火力發(fā)電廠每向外提供1kWh電能平均耗用的標準煤量（單位：g/kWh）。理論上在設(shè)計負荷下運行時電廠煤耗最低，超負荷運行與低負荷運行都將導致煤耗上升。電廠實際運行中大多處于滿負荷或者低負荷運行，超負荷運行的范圍與時間對最終煤耗下降程度影響不大，因此此處不深入討論。因此可以認為，隨著負荷的降低，供電煤耗呈上升趨勢。在這方面，許多學者結(jié)合電廠實際運行進行了大量可靠的測量，結(jié)果表明：機組運行負荷越高，煤耗越小，并且機組運行負荷增大，鍋爐效率增高，汽輪機熱耗減小，供電煤耗減小。

（二）廠用電率二氧化碳排放量的影響。

廠用電率是指燃煤發(fā)電機組電力生產(chǎn)過程中所必需的自用電量所占發(fā)電量的百分比。綜合廠用電率=（發(fā)電機有功電量一上網(wǎng)電量）/發(fā)電機有功電量一般情況下，廠用電率約占機組容量的5-10%，而廠用電主要消耗在汽機系統(tǒng)的輔機、脫硫設(shè)備、脫硝設(shè)備、脫碳設(shè)備和除塵設(shè)備等輔助系統(tǒng)上。廠用電率越高，廠用耗電量越大，上網(wǎng)電量越少，發(fā)電煤耗上升。因此，在考慮脫硫設(shè)備、脫硝設(shè)備等由于電耗對產(chǎn)生的二氧化碳排放量大小的影響時，可將廠用電率作為影響指標之一進行考慮。

（三）脫硫劑對二氧化碳排放量的影響。

作為脫硫反應(yīng)的主要參與反應(yīng)物，脫硫劑消耗量的變化會給二氧化碳排放帶來較大影響。目前電廠大多使用鈣基脫硫劑，如石灰石等。在計算脫硫過程二氧化碳排放時，真正參與反應(yīng)的是石灰石中的碳酸鈣（CaC03），因此石灰石中的CaCO2含量以及脫硫效率是影響CO2排放的重要因素。通過改進脫硫工藝和改善脫硫劑的性能可以提高脫硫效率。因此脫硫劑品種的選擇和改善脫硫劑的性能成為日益關(guān)注的焦點。脫硫劑利用率低會帶來兩方面的問題：一是脫硫劑耗量增大、煤渣量增大，這將增加二氧化碳的直接排放量;二是影響現(xiàn)有除塵設(shè)備的正常運行，這都將會明顯增加發(fā)電成本，同時，這將增加二氧化碳的間接排放量。

2燃煤電廠CO2排放指標分配

排放績效是指單位經(jīng)濟活動排放的污染物數(shù)量或者是排放強度，是貫穿于排放標準、總量分配、發(fā)電績效、競價上網(wǎng)、排污權(quán)交易中的環(huán)境管理鏈條的新機制。排放績效的引入，核心是在電力行業(yè)建立一種污染防治新機制，協(xié)調(diào)電力發(fā)展與污染減排的關(guān)系，促進清潔電力機制的形成。因此，將排放績效作為衡量電廠經(jīng)濟活動的污染排放指標，采用排放績效標準對燃煤電廠CO2的允許排放量進行分配。其首要工作是確定未來電廠的排放控制目標和績效標準值，然后按照電廠的發(fā)電量來確定電廠未來的排放指標，具體步驟如下。（1）預(yù)測控制目標年燃煤電廠發(fā)電量Gaera。結(jié)合地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平、用電發(fā)展情況預(yù)測控制目標年的電廠發(fā)電量Gaera。（2）確定控制目標年電廠CO2排放總量Eaera。首先在滿足上級環(huán)保部門的要求下，確定地區(qū)控制目標年CO2排放總量。在確定地區(qū)CO2排放總量之后，要根據(jù)地區(qū)電力行業(yè)的發(fā)展情況，確定電廠CO2排放量在地區(qū)排放量中的比例。（3）確定電廠CO2排放績效標準GPSaera。在確定目標年電廠CO2排放量和發(fā)電量后，就可以得到控制目標年的排放績效標準。

3碳敏感性計算模型

機組運行參數(shù)分為可控運行參數(shù)和不可控運行參數(shù)2種，從機組運行角度出發(fā)研究碳減排措施，選取現(xiàn)場運行人員能夠干預(yù)調(diào)整的主要可控運行參數(shù)進行碳敏感性分析。鍋爐效率、汽輪機絕對內(nèi)效率及廠用電率對燃煤供電碳排放強度的影響最大，根據(jù)碳敏感性分析思路，可對影響前2個系統(tǒng)效率的主要可控運行參數(shù)建立碳敏感性計算模型。為直觀表現(xiàn)廠用電率變化對MCO2的影響，選取廠用電量建立碳敏感性計算模型。

4煤炭固定燃燒CO2排放量計算

在煤炭固定燃燒方面，燃煤電廠可根據(jù)自己能夠獲取的工業(yè)分析數(shù)據(jù)不同的詳盡程度選擇不同的計算公式。

Wgr：煤炭固定燃燒CO2排放量（統(tǒng)計值），噸;

Wcoal：消耗的原煤量（統(tǒng)計值），噸;

Car：煤炭加權(quán)平均含碳量（加權(quán)平均，統(tǒng)計值），百分比;

Aar：煤炭灰分（加權(quán)平均，統(tǒng)計值），百分比;

q4：鍋爐固體未完全燃燒熱損失（統(tǒng)計值），百分比;

可以取廠里各機組的統(tǒng)計值，無統(tǒng)計值的可采用下列參照值：煙煤、褐煤，q4=1%;貧煤，q4=1.5%;無煙煤，q4=2.5%;劣質(zhì)無煙煤，q4=4%。

灰渣平均含碳量，即灰渣中平均含碳量占

燃煤灰量的百分比;

12：二氧化碳的摩爾質(zhì)量，無量綱;

44：碳元素的摩爾質(zhì)量，無量綱;

Qnet，ar：收到基低位發(fā)熱量，兆焦/千克;

Cheat：《省級溫室氣體清單編制指南（試行）》提供的單位熱值含碳量，噸碳/萬億焦耳;

R：碳氧化率，由用戶提供，可選用省級清單里建議的燃煤發(fā)電鍋爐平均值98%;1000：單位轉(zhuǎn)換系數(shù)。

結(jié)語

實現(xiàn)燃煤電廠碳減排的前提之一就是對燃煤電廠碳排放量能準確的核算。在機組實際運行中各可控運行參數(shù)常見的變化范圍下，鍋爐側(cè)可控運行參數(shù)的碳敏感性在所有負荷率下都高于汽輪機側(cè)可控運行參數(shù)的碳敏感性;排煙溫度、排煙含氧量及飛灰含碳量在高負荷率下的碳敏感性較高，過熱蒸汽壓力的碳敏感性相對于其他蒸汽參數(shù)較高，且隨負荷率升高而降低。

參考文獻

[1]劉煥章，常太華，劉吉臻，等.2007.電站鍋爐溫室氣體排放量的計算[J].熱能動力工程，22（6）：665-668.

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