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CO2作為造成全球氣候變暖的“罪魁禍首”，其性質及減排技術的研究越來越引起學者的重視。在我國，CO2的排放主要來自于化石燃料的燃燒。而煤炭作為化石燃料在我國一次能源消費結構中占有絕對的主體地位[1]，在2014年煤炭消費量占能源消費總量的66.0%以上，而我國的天然氣儲量和產量都比較貧乏，每年都需要依賴大量進口。同時從我國的石油儲量和產量方面來講，供需矛盾很大[2]。火力發電廠發電、供熱主要以燃燒煤炭為主，其在2004年占煤炭消費總量的50%以上[3]。研究測算火力發電廠碳排放量及分析其減排方法和措施具有重要意義。

1碳排放測算方法

在對某電廠進行碳排查時，首先得確定該廠的核算邊界。核算邊界以電廠法人為界，識別、測算邊界內所有生產設施產生的CO2排放。CO2的排放源包括化石燃料燃燒排放、脫硫過程排放、電廠外購入電排放。其中化石燃料包括發電燃煤、鍋爐輔助燃燒（啟動及穩燃）所用燃料油、廠區辦公用車及生產用車所耗油。1.1化石燃料CO2排放量測算化石燃料CO2排放量測算公式為:E=AD×EF[4、5、6]（1）其中：E為CO2排放量；AD為活動水平；EF為排放因子。1.1.1活動水平活動水平的測算公式為：AD=FC×NCV（2）其中：FC為化石燃料的消耗量；NCV為化石燃料的平均低位發熱值。在實際統計中，化石燃料統計方法有月消耗量、年消耗量兩種，部分電廠細化到統計日消耗量。化石燃料的平均低位發熱值根據消耗量的統計方法測算得出月平均值、年平均值。月平均低位發熱值、年平均低位發熱值為日平均低位發熱值加權平均所得，權重為燃料日消耗量；為簡化測算，年平均低位發熱值也可按月平均低位發熱值加權平均得到，其權重為燃料月消耗量。燃煤的統計量以入爐煤量為準，輔助用油以運行臺賬統計為準，辦公及生產用車燃油以加油發票為準。燃煤低位發熱值每天至少測量一次[7]，用油低位發熱值電廠一般不進行試驗測量，其值以國家測定數據為準。1.1.2排放因子EF=CC×OF×44/12（3）其中：CC為化石燃料的單位熱值含碳量；OF為化石燃料的碳氧化率；44/12為二氧化碳與碳的分子質量比。燃油的單位熱值和碳氧化率以推薦值進行測算[5]。燃煤單位熱值含碳量計算公式為：C煤CC煤=（4）NCV煤其中：CC煤為燃煤單位熱值含碳量，C煤為燃煤的元素含碳量。燃煤單位熱值含碳量以月統計為準，年平均單位熱值含碳量以月平均值加權平均得到，權重為燃煤量。而元素碳含量對于大部分電廠未進行測算，無法獲得。對此可根據燃燒煤種采取缺省值[5]，也可根據文獻[8]、[9]、[10]，由經驗擬合公式算得干燥基碳含量，再換算到收到基。公式為：Cd=35.411-0.199Vd-0.341Ad-0.412St,d+1.632Qgr,d（5）經過大量數據比對，實測Cd值與擬合Cd之差一般在2.00%以內。碳氧化率計算公式G渣×C渣+G灰×C灰/η除塵OF煤=1-（6）FC煤×NCV煤×CC煤其中：G渣、G灰為爐渣、飛灰產量，C渣、C灰為爐渣、飛灰含碳量，η除塵為除塵器除塵效率。爐渣、飛灰計算中，可按年計算，也可按月計算，除塵器除塵效率由廠家提供，若電廠對除塵器做過性能試驗或進行過技術改造工作，除塵效率以試驗結果為準。部分電廠廠區爐渣飛灰為外包，沒有對爐渣飛灰產量進行統計，對此可根據文獻[11]進行估算，公式為：Qnet,v,ar×q4Ghz=GmAar+（7）33870×100其中Ghz為灰渣總產量，Gm為燃煤量，Aar為收到基灰分，Qnet，v,ar為收到基低位發熱量，q4為固體未完全燃燒熱損失?；以?、飛灰量分配根據爐型進行分配，分配比例見文獻[4]。q4由鍋爐廠家提供。電廠在投產后基本都做過鍋爐性能試驗或鍋爐技術改造工作，設計值與實測值偏差較大，實際計算中q4以試驗結果為準。1.2脫硫過程CO2排放測算對于燃煤機組，都配備有脫硫裝置。脫硫過程所用脫硫劑有效成分為碳酸鹽，所以脫硫過程也會產生CO2，其計算公式為：E脫硫=CAL×EFK（8）其中：E脫硫為脫硫過程的二氧化碳排放量，CAL為碳酸鹽消耗量，EFk為脫硫劑排放因子，k為脫硫劑類型。脫硫過程CO2排放測算過程，脫硫劑轉化率取100%，脫硫劑排放因子按文獻[4]進行計算。1.3凈購入電力CO2排放測算凈購入電力CO2排放測算公式為：E電=AD電×EF電（9）其中：E電為凈購入電力CO2排放量，AD電為凈購入電力量，EF電為凈購入電力排放因子。其排放因子根據國家主管部門最新公布的區域電網排放因子計算。

2減排分析

2.1燃煤CO2減排分析在對電廠的實際碳盤查中，發現部分電廠爐渣含碳量高達15%，爐渣含碳量過高，造成發電煤耗增加。而飛灰含碳量是決定固體未完全燃燒熱損失q4的關鍵因素。飛灰含碳量每提高1%，根據不同機組容量，供電煤耗提高0.8~2.09g/kWh[12]。以一臺600MW機組燃燒煙煤，機組年利用小時數視5000h為例，飛灰含碳量降低1%，供電煤耗視為降低0.8%，由經驗值知一噸煙煤排放兩噸CO2，全年CO2可減排約4800t，減排量可觀。所以降低爐渣、飛灰含碳量，提高碳氧化率，對降低發電、供熱煤耗，減少CO2排放活動水平具有重要意義。降低爐渣飛灰含碳量可通過改變火焰中心高度、延長燃料在爐膛的停留時間，在燃燼區適當提高氧量，降低煤粉細度、合理調整配風，燃燒煤種上盡量選擇接近于設計煤種。提高除塵效率有利于提高碳氧化率。對于除塵效率的提高，可以通過調整除塵器的排煙溫度，避免煙氣結露，粘結在電除塵器上，導致除塵效率降低，同時控制煙氣流速，減少二次揚塵；在平時維護中應定期檢查除塵系統中管道、除塵器本體保溫和密封情況，不合格處及時更換處理。2.2燃油CO2和外購電CO2減排分析燃油分為鍋爐輔助用油和辦公、生產用車用油。對于鍋爐輔助用油主要用于鍋爐啟動、運行穩燃。減少輔助用油可通過加強運行技術人員專業知識培訓和提高操作能力，減少機組非停次數，提高機組低負荷穩燃技術。條件允許下，可優化改造點火裝置，降低起機燃油量。機組投產后外購電主要用于廠區機組全停時所用電。減少外購電需減少機組停機次數。2.3脫硫過程CO2減排分析在測算脫硫過程CO2排放量時，脫硫劑轉化率取值為100%，實際中并未達到。以一臺600MW機組燃燒煙煤，機組年利用小時數視為5000h，脫硫為濕法脫硫，脫硫效率為95%為例，一臺機組一年消耗脫硫劑約4wt，脫硫效率提高1%，脫硫劑耗量減少約500t，CO2排放減少約200t。脫硫劑對于濕法脫硫來說，設定適當的PH值和維持PH值的穩定是提高脫硫效率的關鍵因素；調整合適的液氣比，可以保證漿液與SO2的充分接觸；在保證脫硫效率的同時可適當增加高位循環泵的運行時間，進而可以增加漿液與SO2的接觸時間；加強監視氧化風機向吸收塔的供氣，使氧化反應趨于完全，提高除塵效率的同時，可有效預防噴嘴堵塞。對于干法脫硫，可以提高脫硫劑與燃煤混合均勻性，適當降低脫硫劑細度。2.4單位供電量CO2排放量減排分析在對電廠盤查的過程中發現，部分電廠廠用電率在5%以上。對于相同上網電量，降低廠用電率和供電煤耗，進而減少發電量和燃煤耗量，最終對減少CO2排放具有重要意義。可以通過生產廠區優化照明布置，更換高效節能照明設施等方法降低廠用電率；而輔機運行方式合理與否對機組的廠用電量、供電煤耗影響也很大。2017年全國將全面實行碳交易，為此電廠應及時請相關權威單位對自身進行碳排放情況摸查，電廠應劃分單獨的相關部門、相關責任人負責展開碳排放計算基礎資料的收集工作。為真實、準確反映電廠排放量，建議核查近幾年排放情況，同時相關數據搜集部門應規范日常數據管理，防止數據缺失影響后期計算。

3總結

在計算電廠碳排放時，數據須真實可靠，入爐煤化驗等數據臺賬收集須規范。計算過程最大可能的細化，同時在輔助油耗量、脫硫劑耗量等數據統計上盡可能分機組進行，便于對比機組間排放情況，后期有利于機組優化。機組運行中，通過各種手段降低爐渣飛灰含碳量、提高除塵效率，進而降低燃煤CO2排放量；對于燃油，可以通過對運行技術人員專業操作技能培訓，穩定低負荷機組運行，減少機組非停次數；提高脫硫過程脫硫效率可以減少脫硫劑消耗量，進而降低因脫硫產生的CO2排放；可以通過優化廠區照明設備和輔機運行方式，以此降低廠用電率，最終達到CO2的減排。

作者:索新良 王鵬輝 單位:華電電力科學研究院

參考文獻

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[12]王世昌.電站主流煤粉鍋爐飛灰含碳量升高對供電煤耗的影響計算與分析[J].節能，2011(1)：37-40.